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国际新研发:利用离子弹性体制造形状记忆复合材料

2022-03-25 16:143180
 据外媒报道,西班牙马德里的一组研究人员开发了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领域的材料。
外
形状记忆聚合物在生物医学和建筑行业具有较好的应用潜力。不久的将来,汽车和航空航天方面的需求将进一步促进相关产品发展。但是,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。
 
胡安卡洛斯国王大学(Rey Juan Carlos University)Antonio González-Jiménez博士领导的团队详细研究了如何增强产品特性,如交联性、变形特性,以及向聚合物基体中添加弹性体和填料,以生产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,也称为功能材料。这种材料可以根据外部环境条件做出反应,并进行调整。在受到各种刺激后,能够物理改变形状并恢复至初始形态。
 
随着软致动器(soft actuator)等先进元件的发展,不同构成的多功能形状记忆材料受到关注。研究人员致力于开发新型智能材料,使其对光、热、磁、电以及水和湿度等各种刺激做出反应。González-Jiménez博士解释:“近年来,人们采取不同的方法,获得了在一定变形范围内保持弹性的聚合物,包括具有互穿聚合物网络的热塑性液晶弹性体,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。,评估引入导电填料(炭黑)和纳米填料(多壁碳纳米管)对以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;第二,通过研究各种填料的粘弹性行为、机械性能和电学性能,比较各种填料的强化效率;第三,在使用具有增强热传导和电导率的离子弹性体的基础上,对当代先进应用概念进行了证明。
 
形状记忆弹性体复合材料
 
长期以来,研究人员一直在探讨,向XNBR复合材料中引入导电和纳米填料所产生的影响,旨在创建提高形状记忆材料各种功能的方法。
 
研究人员引入具有高比表面的炭黑和多壁碳纳米管。制备样品后,通过一系列测试和方法,观察形状记忆行为、电导率和热导率。该团队发现,强化弹性和耐热行为,可使样品恢复至原始或永久形状,表现出形状记忆功能。González-Jiménez博士解释说:“引入碳纳米管,可以获得佳固定性能(与未填充材料相比,可提高4-10%)。”使用纳米管增强是有效的方法,而炭黑的强化效果相对较小,所需要的填充量超过纳米管的两倍。
 
该团队通过引入炭黑和碳纳米管填料,成功开发了形状记忆弹性体复合材料,提升了材料的形状记忆行为。
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