3D 纳米粒子于聚合物复合材料中的应用
在聚合物复合材料的广阔天地里,3D 纳米粒子担当着极为重要的角色,它们作为增强相或功能相,宛如神奇的魔法石,能够极大程度地提升材料性能。从增强材料的机械强度,让材料变得更加坚固耐用,到改善热稳定性,使其在不同温度环境下都能保持良好状态,再到赋予材料特殊功能特性,满足各种特定场景需求,3D 纳米粒子的潜力不可估量。
传统的分散手段,诸如剪切混合,在面对纳米粒子时却显得力不从心。纳米粒子因具有较高的表面能,天生就有团聚的倾向,而单纯的剪切力根本无法有效打破这种团聚态势,难以让纳米粒子在聚合物中均匀散开,这无疑严重束缚了材料性能迈向更高台阶的步伐。
高能量超声处理作为当下备受青睐的解团聚方法,虽展现出光明前景,但也布满荆棘。由于各类聚合物 – 纳米粒子体系都有着独一无二的物理化学特性,超声处理过程不得不针对具体体系开展繁杂的优化流程。
以环氧树脂和钛酸钡构成的低于渗流阈值的热固性模型体系为例,研究观察到最佳能量密度为 120 J/g。在这一能量密度下,纳米粒子能够很好地解团聚,均匀散布在环氧树脂基体中,进而让复合材料在电学、力学等多方面性能达到理想状态。
聚偏二氟乙烯和碳氮化钛组成的高于渗流阈值的热塑性模型体系,则有着不同的处理方式。
通过不断优化超声处理工艺以及开发更有效的表征手段,有望实现纳米粒子在聚合物基体中的理想分散,从而充分发挥其纳米尺度性能,推动高性能聚合物复合材料的发展,使其在更多领域得到广泛应用。
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