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科研动态

一种超低温高弹性阻燃聚合物气凝胶

时间:2020/9/22 9:01:29   作者:未知   来源:实验室学习部   浏览:606   评论:0

随着科学技术的发展,人们对未知领域的探索逐步扩大,对保温材料的性能要求越来越高。保温材料不仅需要在常温条件下具有回弹性以抵御外部作用力,还需要在极端条件下保持优异的机械性能稳定性和保温性能。有机气凝胶材料由于具有高孔隙率,低密度,耐腐蚀性和低导热系数等优点,受到广泛关注。然而,在低温条件下,有机聚合物的分子链运动被“冻结”,表现出易碎脆性。因此实现有机气凝胶的低温回弹性成为极具挑战性的工作。

本室选用壳聚糖为基材,三聚氰胺甲醛树脂作为交联剂和阻燃剂,在赋予气凝胶阻燃性的同时,还赋予气凝胶三维网络的稳定性,进而抑制了气凝胶在压缩过程中分子链的相对滑移,降低材料塑性形变。采用定向冰晶模板法,使气凝胶具有极薄的孔壁,进而实现气凝胶优异的回弹性能。所得气凝胶展示出各向异性的机械性能,其轴向展示出高强度,压缩模量高达18 MPa;而径向展示出优异的回弹性能,并能承受自身重量1000倍的物体,物体移除后气凝胶能够迅速恢复原状。且气凝胶在-198 oC的液氮环境中仍然展示出优异的回弹性能。结合有限元分析,揭示了气凝胶具有回弹性以及低温回弹的机制。该气凝胶在极端环境仍然展示出优异的保温性,在-198 oC的液氮环境以及酒精喷灯灼烧环境中,气凝胶内部温度可维持在一个适宜的范围内。此外,该气凝胶还兼有优异阻燃性能、耐水性及性能稳定等优点。这些特性使得气凝胶在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。

该工作近期发表在J. Mater. Chem. A上,并入选“2020 Hot Paper”。该论文第一作者为本室博士生汪婷。

 

一种超低温高弹性阻燃聚合物气凝胶

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