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西工大張軍亮/顧軍渭教授團(tuán)隊(duì) Adv. Sci.:多功能環(huán)氧樹(shù)脂研究最新進(jìn)展
2024-11-24  來(lái)源:高分子科技

  近日,西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院顧軍渭教授/張軍亮副教授在《Advanced Science》期刊在線發(fā)表題為《Highly Thermally Conductive Liquid Crystalline Epoxy Resin Vitrimers with Reconfigurable, Shape-Memory, Photo-Thermal, and Closed-Loop Recycling Performance》的研究論文。


  傳統(tǒng)熱固性環(huán)氧樹(shù)脂的低本征導(dǎo)熱性能、低韌性、不可再加工和回收性嚴(yán)重限制了其在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。本研究將液晶環(huán)氧(LCE)與動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵(酯鍵和二硫鍵)引入到通用雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂(E-51)固化網(wǎng)絡(luò)中,制備了具有可再加工和回收性的柔性高本征導(dǎo)熱液晶環(huán)氧(LCER)類玻璃高分子。通過(guò)調(diào)節(jié)LCEE-51的比例,LCER類玻璃高分子表現(xiàn)出可調(diào)控的機(jī)械性能,能夠從軟彈性體過(guò)渡到強(qiáng)韌體。當(dāng)LCEE-51的比例為75 mol%25 mol%時(shí),LCER兼具出色的導(dǎo)熱性能和機(jī)械性能,其面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)為1.27 W m-1 K-1,超過(guò)E-510.61 W m-1 K-1的兩倍;拉伸強(qiáng)度和韌性分別提高到14.1 MPa20.1 MJ/m3,是E-512.882.45倍。同時(shí),液晶獨(dú)特的相變性和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的可交換性賦予LCER三重形狀記憶、3D永久形狀重構(gòu)等功能,經(jīng)過(guò)四次重塑的導(dǎo)熱系數(shù)和拉伸強(qiáng)度可分別保持在原始性能的94%72%。此外, LCER0.5 wt%碳納米管(CNTs的加入,使其具有穩(wěn)定的光熱轉(zhuǎn)換性能,并能在808 nm的近紅外光下實(shí)現(xiàn)可控開(kāi)關(guān)切換。同時(shí),CNTs/LCER 類玻璃高分子在近紅外光下能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)光致驅(qū)動(dòng)、形狀記憶、局部自修復(fù)和自焊接,并可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收和快速降解。本工作有效解決了環(huán)氧樹(shù)脂本征導(dǎo)熱性能差、不可再加工和回收的關(guān)鍵難題,為環(huán)氧樹(shù)脂在新一代綠色環(huán)保的電子封裝、軟體機(jī)器人和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供了新的研究思路。


1 LCER類玻璃高分子的制備以及二硫鍵和酯鍵交換示意圖


2 LCER的再加工以及再加工前后的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能(a-d);LCER的三重形狀記憶和3D永久形狀重構(gòu)(g、h


3 CNTs/LCER的光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)(a-c);CNTs/LCER的光致驅(qū)動(dòng)、局部自修復(fù)和自焊接性能(d-f


4 CNTs/LCER的閉環(huán)回收(a-h)和降解性能研究(ij)。


  西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生張峰源為論文的第一作者,張軍亮副教授和顧軍渭教授為論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、重慶市自然科學(xué)基金等的資助支持。


  論文信息

  Fengyuan Zhang, Junliang Zhang*, Kuan Zhang, Xiao Zhong, Mukun He, Hua Qiu and Junwei Gu*. Highly Thermally Conductive Liquid Crystalline Epoxy Resin Vitrimers with Reconfigurable, Shape-Memory, Photo-Thermal, and Closed-Loop Recycling Performance.Advanced Science2024,10.1002/advs.202410362.

  論文鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202410362


作者簡(jiǎn)介:

張軍亮,副教授、碩士生導(dǎo)師。入選20222023年斯坦福大學(xué)發(fā)布的全球前2%頂尖科學(xué)家年度影響力榜單。主要從事本征導(dǎo)熱高分子、樹(shù)脂基透波復(fù)合材料的制備研究。獲中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)(6/6)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金(面上項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目)、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃面上項(xiàng)目等省部級(jí)及以上項(xiàng)目8項(xiàng)。以第一/或通訊作者在Angew Chem Int EdAdv SciJACS Au等期刊發(fā)表SCI論文20余篇。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利3件。參編教材1部。



顧軍渭,西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院院長(zhǎng),教授、博導(dǎo),國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才、陜西省杰出青年科學(xué)基金獲得者,導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人。當(dāng)選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)Fellow,英國(guó)皇家航空學(xué)會(huì)Fellow,英國(guó)材料、礦物與礦業(yè)學(xué)會(huì)Fellow。入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家、愛(ài)思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者。現(xiàn)任中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)/理事、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)人才評(píng)價(jià)工作委員會(huì)主任/導(dǎo)熱復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)常務(wù)副主任、陜西省高分子科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主要從事功能高分子復(fù)合材料纖維增強(qiáng)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備及成型加工研究。以第一/第二完成人獲陜西省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等省部級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)。獲國(guó)際聚合物加工學(xué)會(huì)Morand Lambla Award(莫然達(dá)-拉姆伯拉成就獎(jiǎng),每屆全球1名)、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)青年科學(xué)家獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子創(chuàng)新論文獎(jiǎng)(2次)、高分子成型加工及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展新銳創(chuàng)新獎(jiǎng)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等省部級(jí)及以上項(xiàng)目30余項(xiàng)。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int EdAdv MaterSci Bull等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇。主/參編英文專著4部。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利34件。任Compos Sci Technol、Nano-Micro Lett、高分子通報(bào)等多個(gè)期刊副主編、編委。

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