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功能高分子材料
发布时间:2017-04-07 11:55:33
1. 导电高分子材料
       导电高分子材料通过导电功能填料在高分子基体中构建连续传导网络实现其传导性能。导电高分子材料继承了高分子基体优异性能 (例如质轻、化学稳定性高、制备成本低与加工成型性好),而导电功能填料则赋予导电高分子材料传导性能。此外导电高分子材料还表现出其他功能性(例如导热、吸光、磁性、阻燃、增强增韧等)。更重要的是,导电高分子材料可以通过改变导电填料添加量、选择高分子基体种类与构建特殊的网络结构,从而实现对导电高分子材料电学性能、物理机械性能、热学等性能等调控。此外,随导电功能填料含量的变化,导电高分子材料材料表现出导电逾渗行为;导电高分子材料传导网络对外场(如应力场、温度场、电磁场、化学试剂等)刺激往往表现出物理响应性(J. Mater. Chem. 2012, 22, 23568; Prog. Polym. Sci. 2014, 39, 1908; J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4177)
 
2. 电磁屏蔽高分子材料
       导电聚合物复合材料(CPCs)因其具有质轻、耐化学腐蚀强、加工性优良、成本低、结构和电性能大幅可调等优点,已成为目前极具应用前景的新型电磁屏蔽材料。在传统熔融共混方法制备的CPCs中往往需高含量的导电填料才能达到电磁屏蔽防护的基本要求,容易带来CPCs加工困难、成本和密度增加、力学性能劣化等问题。相比于传统CPCs中导电填料随机分布,本课题组通过调控碳纳米粒子在聚合基体中分布状态设计具有隔离结构的CPCs(如图1),其中导电粒子间搭接效率更高,有利于形成更为完善的导电网络,实现在低填料含量下获得更高的电导率和电磁屏蔽效能(Nanotechnology, 2014, 25, 145705; J Mater. Chem. C, 2015, 3, 9369; Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 559; ACS Sustain. Chem. Eng., 2016, 4(8): 4137)。
1. 石墨烯/聚苯乙烯隔离结构复合材料的制备与形貌表征
 
3. 高阻隔高分子薄膜
       与传统包装材料相比,聚合物薄膜以质轻、透明、便宜、易加工等特性,在食品、药品和电子器件等包装领域有广泛的应用。但常规的单一聚合物薄膜的氧气 和水蒸气阻隔性能明显不足,难以满足商品的使用需求。因此,研究聚合物薄膜阻隔新原理新技术,制备具有高阻隔性能的聚合物薄膜材料成为目前包装产业和塑料工业的热点。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构的纳米片层填料,紧密的原子排列结构和高密度的 π 电子云赋予其卓越的气体、液体阻隔性能,被认为是制备高阻隔聚合物纳米复合材料薄膜的理想填料。本课题组利用多种加工方法得到了不同聚合物体系的单层氧化石墨烯(GONSs)复合薄膜,探究了GONSs对聚合物纳米复合材料薄膜的阻隔增强机理。从氧化石墨烯/聚合物纳米复合材料薄膜气体阻隔性能的研究聚合物薄膜加工成型手段入手,探索无规分散和取向分散GONSs对聚合物薄膜的阻隔增强机理;通过调控聚合物薄膜加工成型热历史,力求阐明晶体结构与GONSs共同对聚合物薄膜阻隔性能的影响。(Journal of Membrane Science 2012, 409, 156-163; Ind. Eng. Chem. Res. 2016, 55, 9544-9554; Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 15853-15863)
2. a. PVA/GO高度取向分散气体阻隔复合薄膜;b. GO+PLA晶体复合气体阻隔体系;c. 再生纤维素/GO有序分散气体阻隔薄膜