自修复高分子材料的研究进展开题报告

 2023-09-06 10:26:52

1. 研究目的与意义

1、课题研究现状

能源是人类赖以生存的基础,是社会进步和经济发展的关键要素。随着不可再生能源的快速耗竭,人类急需探索新的能源并寻找提高能源利用率的方法以满足不断增长的能源需求[1]。很多时候能源的供应与需求有很强的时间依赖性,为了合理有效地利用暂时不用的能源,需要先将它储存起来,到有用的时候再将它释放出来,这样能够达到充分利用能源的目的,同时也使能源的利用率在一定程度上得到了提高。因此,研究和发展储能材料,是节约能源的一个重要手段[2]

热能储存技术中的潜热储能具有蓄热密度大、温度波动小和热效率高等优点,是目前最重要和应用最多的热储存方式。潜热储能通过相变材料的相变热效应,将外界环境中损失的热量以潜热的形式存储起来,在合适的条件下释放存储的热量,可调控周围环境温度,实现能量的有效利用[3]。相变潜热的能量来自相变过程中的物态转换,能量的释放和储存过程通常是等温或近等温的过程。使用相变过程这一特点开发的一些相变储能材料具有设计灵活、使用便捷、易于管理等优点。它可以用来解决热能需求与供给失衡的矛盾,在能源、航空航天、农业和建筑等行业都有非常广泛而重要的应用前景[4]。但是目前相变材料的应用和开发中仍然存在一些问题,例如,无机相变材料存在过冷度大以及易发生相分离,有机相变材料的导热系数低、同时往往安装成本较大;相变材料在循环过程中存在热物性退化较快以及相变储能材料容易从基体中泄漏出来等问题。诸如此类的问题严重限制了相变材料在实际生活和生产上的应用。

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2. 研究内容和问题

预计解决的难题

(1)可修复性能延长材料的使用寿命;

(2)保证材料的机械强度;

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3. 设计方案和技术路线

前期进行一定的相关文献调研,了解关于自修复材料的相关知识。在指导老师的帮助下,通过查阅大量近几年文献,研究自修复高分子材料,利用生物体自愈合这一机制,对具有即时感知损伤、智能诊断状态、及时修复愈合等功能的智能自修复材料进行综述。及时调整写作思路,完成综述的写作。

自修复材料是一种能感知环境刺激,对之进行分析、判断、处理,并采取一定的措施进行适度响应的新型功能材料。它的设计构想来自有机体,即通过仿生的方式制备一些具有雷同生物体中各类功能的“活”的材料。生物体中的基本组成单元的功能便是传感、处理和执行等,而高分子材料与其有着近似的化学结构,将高分子材料应用到智能材料的制备中,同时再经过一系列的设计组成一个预设系统,使得这种高分子材料拥有与生物体接近的功能。

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4. 研究的条件和基础

1.学习和掌握有关可修复材料的制备方法以及相关性质;

2.学习和掌握本课题所涉及的近年来的研究进展;具有高分子材料的知识基础。

3.收集有关的文献资料。

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