全纤维素介电材料研究发表于ACS Macro Letters期刊

发布时间:2023-06-29  文章来源:李德龙

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如何提高纤维素基电介质的介电常数以满足电子设备微型化、轻量化的发展需求仍是一个亟待解决的重要问题。本研究从聚合物凝聚态结构与构象调控的角度出发,通过改变纤维素溶解温度(-12.5 ℃-10 ℃-8 ℃),制备出了再生纤维薄膜(RC-12.5)和全纤维素复合薄膜(RC-10RC-8)。结果表明,全纤维素复合薄膜(RC-8)在保持较低的损耗因子的同时,其介电常数(εr)可达13.9,比再生纤维素薄膜的εr提高了78%。进一步的机理研究表明,溶解温度的提高导致了原生纤维素的不完全溶解以及型晶和型晶的并存,并且不稳定tg构象的存在使得型晶-无定形区界面的运动能力增强,氢键网络发生重排,明显增强了此区域纤维素分子链的βγ松弛能力,即局部主链和侧基的运动能力得到提高,进而显著提升了纤维素的介电常数。该工作提出了一种全新的高介电常数纤维素介电薄膜的制备策略,并帮助我们进一步认识了纤维素微观结构与其介电性能之间的关系。

De-Long Li, Shao-Cong Shi, Ke-Yu Lan, Chun-Yan Liu, Yue Li, Ling Xu, Jun Lei, Gan-Ji Zhong, Hua-Dong Huang,* Zhong-Ming Li* Enhanced Dielectric Properties of All-Cellulose Composite Film via Modulating Hydroxymethyl Conformation and Hydrogen Bonding Network. ACS Macro Letters, 2023, 12, 880-887, DOI: 10.1021/acsmacrolett.3c00224.


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