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聚合物纳米复合材料新发现 小颗粒更能提升性能
2017-8-10    来源:中国塑料机械工业协会

据《今日塑料》报道,美国能源部的研究人员发现,在纳米颗粒与聚合物混合过程中,较小的纳米颗粒因为移动速度快,与较少的聚合物链段作用,而不是大量附着在聚合物链段上,因而产生的材料性能大大提升。

据报道,美国能源部(DoE)的研究人员发现了一种将纳米粒子与聚合物材料混合在一起从而改善聚合物性能的新方法。

由美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)领导的科研团队——其中包括来自伊利诺伊大学香槟分校和田纳西大学(ORNL研究人员阿列克谢·索科诺夫(Alexei Sokolov)指出,该团队想要证明纳米颗粒尺寸的缩小将对聚合物纳米复合材料的力学性能产生不利影响,但是却获得了完全不同的结论。

他在采访中表示:“我们曾期望纳米颗粒的微观结构对纳米复合材料的宏观性能的影响是有限的。在纳米尺度下,我们期望纳米复合材料的性能不会受到影响。但是实际情况却让人惊讶。我们曾经以为一定存在一个最优的纳米颗粒尺寸,然而却发现,越小的颗粒越能获得全新的性能。”

新性能的获得不是因为颗粒的变小,而是因为小颗粒比大颗粒移动的更快,并且在同一分子链上,小颗粒与较少的聚合物链段相互作用,而大颗粒则会吸引更多聚合物链段附着在上面,这就使得该分子链从纳米颗粒上的解离变得十分困难。

索科诺夫表示:“我们现在已经知道可以通过改变颗粒大小来改变其移动速度,通过改变其界面来改变颗粒与聚合物相互作用的强度,这些方法可以改变颗粒的迁移率。对于纳米颗粒,我们可以通过改变其重量和尺寸来改变其迁移率,也可以通过调节其相互作用的强度来改变其解离时间。这两个参数都极大的影响了纳米聚合物的宏观形状,使用较大的纳米颗粒都无法将这些参数调整到合适的范围内。”

索科诺夫还指出:“我们团队所做工作的应用范围很广,它展示了一种控制纳米复合材料性能的新方法,这种方法现在已经被广泛应用。我们期望更多的研究人员能够使用这种方法来为特定应用开发不同的聚合物纳米复合材料。”

科学家们计划深入研究纳米颗粒迁移率和聚合物纳米颗粒吸附时间对复合材料宏观特性的影响,以获得以前不可能实现的独特性质。(北京化工大学 燕夏婧编译)

 
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