安建大王平副教授和合工大丁運(yùn)生教授、徐佩副教授Int. J. Biol. Macromol.：在高性能功能高分子材料方面取得進(jìn)展

2022-03-09 來(lái)源：高分子科技

關(guān)鍵詞：功能高分子碳納米管生物基納米復(fù)合材料吸波儲(chǔ)能器件

安徽建筑大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院王平副教授與合肥工業(yè)大學(xué)丁運(yùn)生教授、徐佩副教授在高性能功能高分子材料方面取得進(jìn)展。通過(guò)引入含不同表面基團(tuán)的碳納米管（CNTs、CNTs-COOH、CNTs-OH）制備了可用于吸波、儲(chǔ)能器件的高機(jī)械和介電性能的生物基納米復(fù)合材料。重點(diǎn)研究碳納米管在基體中的分散狀態(tài)、增容體系中的化學(xué)反應(yīng)效率和相結(jié)構(gòu)演變過(guò)程對(duì)復(fù)合材料性能影響，并闡述了其機(jī)理。研究工作中將反應(yīng)性環(huán)氧低聚物引入聚乳酸（PLA）、聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）和碳納米管復(fù)合體系中，并通過(guò)碳納米管表面不同官能團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面實(shí)現(xiàn)碳納米管分散狀態(tài)的定向調(diào)控（圖1）。用透射電鏡、流變性能分析、機(jī)械性能測(cè)試、介電性能測(cè)試等分析測(cè)試手段對(duì)所得復(fù)合材料進(jìn)行表征，研究發(fā)現(xiàn)CNTs-OH由于適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)效率受熱力學(xué)調(diào)控錨定于兩相界面處（圖2），CNTs-OH可以作為組裝微電容器電極，聚合物作為電介質(zhì)，大大增加了界面極化，PLA/PBAT/4CNTs-OH復(fù)合材料分別顯示出高介電常數(shù) （24.9）和低介電損耗（0.23），同時(shí)具有優(yōu)異的機(jī)械和介電性能（圖3和圖4），在環(huán)保高效儲(chǔ)能聚合物介電材料方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1. PLA/PBAT復(fù)合材料增強(qiáng)機(jī)理

圖2. PLA/PBAT復(fù)合材料斷面SEM和TEM照片

圖3. PLA/PBAT復(fù)合材料的力學(xué)性能

圖4. PLA/PBAT復(fù)合材料的介電性能

上述研究工作在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊International Journal of Biological Macromolecules, 206 (2022) 661–669發(fā)表題為“Effect of hydroxyl and carboxyl-functionalized carbon nanotubes on phase morphology, mechanical and dielectric properties of poly(lactide)/poly (butylene adipate-co-terephthalate) composites”的研究論文，該課題組王平副教授為該研究第一及通訊作者，碩士生高尚為該研究第二作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 51903002）、安徽省科技重大專(zhuān)項(xiàng)（202103a05020031、201903a05020027）和安徽建筑大學(xué)功能高分子與化學(xué)建材團(tuán)隊(duì)等支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.183

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（責(zé)任編輯：xu）

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