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吴大鸣教授设计发明出一种新的高导电导热聚合物基复合材料制备方法—SCFNA

责编: | 发布日期:2017-09-13| 阅读次数:

构建网络是制备高性能导电导热聚合物基复合材料的关键,目前广泛采用的自组装成网模式因自组装力不足,难以得到密实的网络,导致复合材料的导电导热性能远低于预期值。进一步增加导电填料的体积分数,虽然会增加网络的密度,但对网络上导电粒子平均间距的进一步减小贡献不大,反而会造成复合材料加工性能和力学性能的大幅下降。

为解决上述问题,应该探索能够有效减小导电网络上粒子间平均间距的新加工方法。吴大鸣教授团队提出了一种空间限域强制组装法(SCFNA)制备导电导热复合材料的新方法,其实质是在限制自组装网络摆动自由度的条件下,对松散的自组装网络进行强制压缩组装。从而对功能分散相施加远大于自组装作用力的强制组装力,强制挤走导电粒子间的聚合物,实现了导电网络的密实化,为大幅度提高导电性能提供了可能性。在填料含量不变的前提下,复合材料的电导率成数倍甚至成数量级的提高。同时复合材料的导热性能也获得了数十倍提高。该方法目前在热塑性复合材料,热固性复合材料及光固化复合材料均获得显著效果。相关成果发表在国际知名复合材料期刊Composites Part A,2017,102,88–95。

        通过制备方法的创新,实现了用“强制组装”方法替代目前“自组装”方法构建网络的重要突破,相同配方条件下,采用SCFNA法制备的聚丙烯-碳纤维复合材料导电性能高出2-4个数量级。制备的聚二甲基硅氧烷-碳纤维复合材料导电性能提高1-5个数量级。同时,获得了聚合物基复合材料关于强制组装厚度上的导电渗流现象。相关研究得到业内同行的高度关注,有望较大程度地推进聚合物基导电导热复合材料技术的进步。同时对于开辟注射机与螺杆挤出机新功能具有重大的工程实用价值。