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胡安卡洛斯国王大学利用离子弹性体制造形状记忆复合材料

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时间:1900/1/1 0:00:00

据国外媒体报道,西班牙马德里的一组研究人员开发出一种制造形状记忆复合材料的方法,有助于开发适用于工业等一系列领域的材料。

discovery

(来源:MDPI)

形状记忆聚合物在生物医学和建筑行业具有良好的应用潜力。在不久的将来,汽车和航空航天的需求将进一步推动相关产品的发展。然而,与形状记忆合金相比,形状记忆聚合物在机械性能方面具有局限性,例如柔韧性。

雷伊胡安卡洛斯大学的Antonio Gonzá lez-Jimé nez博士领导的团队详细介绍了如何增强产品特性,如交联、改变变形特性、在聚合物基体中添加弹性体和填料等,以生产出性能优异的形状记忆材料。

智能材料

形状记忆材料属于智能材料,又称功能材料。这种材料可以根据外部环境条件做出反应和调整。在接受各种刺激后,它能在物理上改变形状,恢复到原来的形状。

随着软致动器等先进器件的发展,不同结构的多功能形状记忆材料备受关注。研究人员致力于开发新的智能材料,可以对光、热、磁场、电、水和湿度等各种刺激做出反应。González-Jiménez博士解释说:“近年来,人们采用了不同的方法来获得能够在临时形状中保持弹性的聚合物,包括具有弹性基质液晶弹性体的互穿可结晶热塑性网络以及弹性体和小分子添加剂的混合物。”

该团队致力于三个主要目标。首先,研究了导电填料(炭黑)和纳米填料(多壁碳纳米管)对共价键和离子键交联的XNBR复合材料网络结构和形状记忆性能的影响。其次,通过研究各种填料的粘弹性行为、力学性能和电学性能,比较各种填料的增强效率;第三,在使用具有增强的导热性和导电性的离子弹性体的基础上,开发了当代先进应用的概念证明。

形状记忆弹性体复合材料

长期以来,研究人员一直在不同程度地讨论在XNBR复合材料中引入导电和纳米填料的效果,旨在创造方法来改善形状记忆材料的各种功能,如弹性、导电性和热稳定性。González-Jiménez博士说:“创造弹性行为,将材料改变成不同的形状。最常见的方法是引入双重网络,其中至少有一个表现出热转变,如玻璃化转变或熔化温度。”

马德里的研究人员引入了炭黑和具有高比表面积的多壁碳纳米管。制备样品后,通过一系列测试和方法观察其形状记忆行为、电导率和热导率。研究小组发现,加强弹性和耐热行为可以使样品恢复到原来或永久的形状,表现出形状记忆功能。González-Jiménez博士解释说:“通过引入碳纳米管(比未填充的材料高4-10%)可以获得最佳的固定性能。”使用纳米管进行增强是最有效的方法,但炭黑的增强效果相对较小,需要的填充量是纳米管的两倍以上。

通过引入炭黑和碳纳米管填料,该团队成功开发出形状记忆弹性体复合材料,增强了材料的形状记忆行为。此外,研究人员还观察到了固定性和导热性的改善,以及开发可以通过电流操纵的材料的可能性。

总的来说,这项研究为选择性形状恢复开辟了一个领域,它需要深入评估具体的应用领域。这将扩大形状记忆复合材料的应用潜力。据国外媒体报道,西班牙马德里的一组研究人员开发出一种制造形状记忆复合材料的方法,有助于开发适用于工业等一系列领域的材料。

discovery

(来源:MDPI)

形状记忆聚合物在生物医学和建筑行业具有良好的应用潜力。在不久的将来,汽车和航空航天的需求将进一步推动相关产品的发展。然而,与形状记忆合金相比,形状记忆聚合物在机械性能方面具有局限性,例如柔韧性。

雷伊胡安卡洛斯大学的Antonio Gonzá lez-Jimé nez博士领导的团队详细介绍了如何增强产品特性,如交联、改变变形特性、在聚合物基体中添加弹性体和填料等,以生产出性能优异的形状记忆材料。

智能材料

形状记忆材料属于智能材料,又称功能材料。这种材料可以根据外部环境条件做出反应和调整。在接受各种刺激后,它能在物理上改变形状,恢复到原来的形状。

随着软致动器等先进器件的发展,不同结构的多功能形状记忆材料备受关注。研究人员致力于开发新的智能材料,可以对光、热、磁场、电、水和湿度等各种刺激做出反应。González-Jiménez博士解释说:“近年来,人们采用了不同的方法来获得能够在临时形状中保持弹性的聚合物,包括具有弹性基质液晶弹性体的互穿可结晶热塑性网络以及弹性体和小分子添加剂的混合物。”

该团队致力于三个主要目标。首先,研究了导电填料(炭黑)和纳米填料(多壁碳纳米管)对共价键和离子键交联的XNBR复合材料网络结构和形状记忆性能的影响。其次,通过研究各种填料的粘弹性行为、力学性能和电学性能,比较各种填料的增强效率;第三,在使用具有增强的导热性和导电性的离子弹性体的基础上,开发了当代先进应用的概念证明。

形状记忆弹性体复合材料

长期以来,研究人员一直在不同程度地讨论在XNBR复合材料中引入导电和纳米填料的效果,旨在创造方法来改善形状记忆材料的各种功能,如弹性、导电性和热稳定性。González-Jiménez博士说:“创造弹性行为,将材料改变成不同的形状。最常见的方法是引入双重网络,其中至少有一个表现出热转变,如玻璃化转变或熔化温度。”

马德里的研究人员引入了炭黑和具有高比表面积的多壁碳纳米管。制备样品后,通过一系列测试和方法观察其形状记忆行为、电导率和热导率。研究小组发现,加强弹性和耐热行为可以使样品恢复到原来或永久的形状,表现出形状记忆功能。González-Jiménez博士解释说:“通过引入碳纳米管(比未填充的材料高4-10%)可以获得最佳的固定性能。”使用纳米管进行增强是最有效的方法,但炭黑的增强效果相对较小,需要的填充量是纳米管的两倍以上。

通过引入炭黑和碳纳米管填料,该团队成功开发出形状记忆弹性体复合材料,增强了材料的形状记忆行为。此外,研究人员还观察到了固定性和导热性的改善,以及开发可以通过电流操纵的材料的可能性。

总的来说,这项研究为选择性形状恢复开辟了一个领域,它需要深入评估具体的应用领域。这将扩大形状记忆复合材料的应用潜力。

标签:发现

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