納米顆粒改變聚合物復(fù)合材料的發(fā)展
2017-09-02 瀏覽量：325
來源：中塑在線
能源部（DoE）的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過將納米顆粒與聚合物材料共混來提高聚合物性能的方式。
由DoE的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正在研究聚合物結(jié)構(gòu)作用、納米顆粒和聚合物之間的相互作用以及納米顆粒尺寸和形狀對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)和宏觀特性的影響，以便用于眾多應(yīng)用。
這些團(tuán)隊(duì)還包括來自伊利諾伊大學(xué)香檳分校（伊利諾斯州）和田納西大學(xué)諾克斯維爾（UTK）的研究人員，以完善新型復(fù)合聚合物的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兛梢哉{(diào)整機(jī)械、化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)。
ORNL和UTK的研究人員Alexei Sokolov特別指出，該團(tuán)隊(duì)正在努力驗(yàn)證納米粒子尺寸的縮小會(huì)對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。
研究人員表示：“納米顆粒的尺寸，我們預(yù)計(jì)這不會(huì)影響納米復(fù)合材料的性能或劣化，確實(shí)給了我們驚喜。”
研究人員研究到的并不是最佳的納米粒子尺寸，而是相信他們會(huì)發(fā)現(xiàn)的。相反，他們發(fā)現(xiàn)，真正的小納米顆粒使他們能夠看到全新的屬性。
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納米顆粒改變聚合物復(fù)合材料的發(fā)展
在左側(cè)，小納米顆粒粘附到與納米顆粒本身大小相同大小的聚合物鏈段；這些相互作用產(chǎn)生聚合物納米復(fù)合物，其更容易加工，因?yàn)榧{米顆粒移動(dòng)快，快速使材料變得粘稠。在右側(cè)，聚合物鏈的許多部分粘附到較大的納米顆粒，使得該納米顆粒難以移動(dòng)。其較慢的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致更難處理的粘性材料。（Jan-Michael，Carrillo，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室）
這不是因?yàn)槌叽缍切☆w粒比大顆粒移動(dòng)得更快，并且與同一鏈上的聚合物鏈段相互作用。更多的聚合物鏈段粘附到大的納米顆粒上，使得鏈從該納米顆粒的游離困難。
專家說：“現(xiàn)在我們意識(shí)到我們可以調(diào)整顆粒的流動(dòng)性——通過改變顆粒大小以及它們與聚合物的相互作用有多強(qiáng)，通過改變它們的表面移動(dòng)速度。我們可以調(diào)整納米粒子的遷移率，例如它們的重量和大小，我們還可以通過調(diào)節(jié)其相互作用的強(qiáng)度來調(diào)整納米顆粒以及聚合物游離的時(shí)間。”
這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)對(duì)宏觀特性產(chǎn)生巨大的影響。專家說：“這些參數(shù)不可能用較大的納米顆粒所需范圍內(nèi)，這可能是沒有人實(shí)際嘗試過的原因。”
他說，該團(tuán)隊(duì)的工作應(yīng)用范圍廣泛，彰顯了一種新的方法來控制已被廣泛使用的納米復(fù)合材料的性能。專家補(bǔ)充說：“我們期望這個(gè)想法將被許多研究人員用于特定應(yīng)用開發(fā)各種聚合物納米復(fù)合材料。
科學(xué)家計(jì)劃繼續(xù)深入研究納米顆粒遷移率和聚合物納米顆粒吸附時(shí)間對(duì)復(fù)合材料宏觀特性的影響，以獲得之前不可能實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特性質(zhì)。
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