低维碳纳米网络定向调控聚酰亚胺气凝胶制备与性能开题报告

 2023-06-21 10:39:02

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

一、引言气凝胶由高聚物或胶体粒子相互聚集而成,是一类具有纳米多孔网络结构的高分散固态纳米材料,这使得气凝胶成为世界上隔热效果最好的固体材料,与传统保温隔热材料相比,同等隔热效果下,气凝胶材料厚度只有传统保温隔热材料的1/2~1/5。

聚酰亚胺(PI)气凝胶相比于无机SiO2气凝胶,具有更好的力学强度和柔韧性、低密度、低热导率(25 ℃下,0.04 W/(mK))、良好的耐温耐化学性(耐温300 ℃)。

聚酰亚胺气凝胶作为手机后盖隔热片材料,需要柔性聚酰亚胺气凝胶尺寸变薄,导致力学强度减弱,并且需要具有隔热-导热协同作用,因为与手部密切接触的手机后盖需要隔热,令人感受不到手机发烫,而手机后盖的侧边进行快速散热,即轴向(垂直手机面板方向)隔热,径向(平行于手机面板方向)散热,这给聚酰亚胺气凝胶进一步用于智能设备隔热片的小批量产业化应用带来了新的难题。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、 课题要研究或解决的问题(1) 本课题需要采用正交实验分析探究不同单体种类、配比、搅拌时间、老化程度、干燥条件对聚酰亚胺聚合度和薄膜柔性的影响,在柔性隔热聚酰亚胺气凝胶材料的制备原理和方法较完善的基础上,进行材料内部定向网络增强结构的工艺设计,实现轴向隔热、径向导热的隔热-导热协同管理柔性聚酰亚胺气凝胶的制备。

(2) 低维碳纳米材料分散性差、极易发生团聚和凝聚,如何通过改性的方式提高碳纳米材料在前驱体溶液中的分散性,保证它们的充分分散和混匀,抑制团聚和凝聚的发生,充分发挥低维碳材料的特性是本课题的难点之一。

(3) 在柔性聚酰亚胺气凝胶制备条件优化和增强相修饰改性基础上,采用电场诱导或冷冻铸造法制备定向增强网络结构,需研究前驱体浓度、增强相浓度、电场强度、反应时间等参数对定向聚酰亚胺气凝胶柔性和定向隔热-导热性能的影响规律。

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