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北科大清华《Adv Mater》:优异可收回性和自愈才能的新式薄膜!

发布时间:2023-11-30 05:54:24 作者: kaiyun体育最新版安装

  聚酰亚胺(PI)因其共同的分子结构和优异的电热功能,被大范围的运用于现代电子设备、大型电器和航空航天运用的电路元件、电气绝缘体和电源体系中。高频变压器的运转条件十分复杂,因而,因为多种物理场的耦合效应,单薄的匝间绝缘很简略诱发电晕损害,然后加快绝缘资料的老化,并在短时刻内引发电晕击穿,危及电气设备的安全。传统 PI 的自交联网络即便在高温下也很难在溶剂中平衡或溶解。因而,收回和修正传统自交联PI 是不切实践的。因而,大多数 PI 资料在失效后或惯例运用的寿数完毕后有必要丢掉,这对可继续聚合物经济来说是一个重大问题。先进电气和电子设备中运用的聚酰亚胺(PIs)可能会遭到电气/机械损坏,形成很多资源糟蹋。闭环化学收回可延长合成聚合物的惯例运用的寿数。但是,规划动态共价键以制备可化学收回的交联聚合离子仍然是一项具有挑战性的使命。

  来自清华大学和北京科技大学的学者报告了含有 PI 低聚物、扩链剂和交联剂的新式交联 PI 薄膜。因为扩链剂和交联剂的协同作用,它们表现出杰出的可收回性和超卓的自愈合才能。出产出的薄膜可在常温下的酸性溶液中彻底解聚,以此来完成高效的单体收回。收回的单体可用于从头制作交联聚苯乙烯,而不会下降其原有功能。特别是,所规划的薄膜可用作抗电晕薄膜,收回率约为 100%。此外,以 PI 为基材的碳纤维增强复合资料(CFRC)适用于恶劣环境,可多次收回,无损收回率高达 100%。使用简略的 PI 低聚物、扩链剂和交联剂制备高强度动态共价适应性 PI 混合薄膜,可为电气和电子范畴的可继续发展奠定坚实的根底。与之相类似的文章以“Dynamic Covalent Adaptable Polyimide Hybrid Dielectric Films with Superior Recyclability”标题宣告在Advanced Materials。

  图 2.a) 扫描电镜图画和数码相片;b) 傅立叶改换红外图;c) XRD 曲线;d) DSC 曲线;e) TGA 曲线;f)应力-应变曲线;g) 杨氏模量、拉伸强度和开裂伸长直方图;h) 静电势散布;i) TCPI 和DCPI 薄膜的击穿强度。

  图 3.a,b) TCPI 和 DCPI 薄膜在不同溶剂中的膨胀率和凝胶率。c) DCPI 薄膜降解示意图。d) DCPI 薄膜降解的数码相片。e) 在相同降解时刻和不一样的温度下,DCPI 薄膜的剩余质量随盐酸浓度改变的曲线。f) DCPI 薄膜降解的数码相片。g) 在相同盐酸浓度和不一样的温度下,DCPI 薄膜的剩余质量随时刻改变的曲线. a) DCPI 薄膜自修正进程示意图和机理。b) 机械损害和 c) 自修正 DCPI薄膜的扫描电镜图画。d) 原始 DCPI 薄膜和自修正 DCPI 薄膜的拉伸功能和数码相片。e) DCPI 薄膜电晕损害的机理。f) 电晕损坏的 DCPI 薄膜和 g)自修正 DCPI 薄膜的扫描电镜图画。

  图 5. a) DCPI 薄膜的示意图和收回进程。b) 从含有 PI、PET、XLPE、PP 和 ER 的混合塑料废猜中解聚和收回 DCPI 的进程。d) 原始和收回DCPI 薄膜的傅立叶改换红外光谱、e) DSC、f) TGA、g) 应力-应变和 h) 击穿强度曲线。i) 被电击穿损坏的 DCPI 薄膜和j) 用 PLR 再生的 DCPI 薄膜的扫描电镜图画。k) 原始和再生 DCPI 薄膜的击穿强度。

  图 6. a) 纯 CF 和 b) 再生 CFRC 的 SEM 图画和光学相片。c) CFRC 近期代表性基体的功能比较。d) 纯 CF、e) 榜首次收回的 CF 和 f) 第2次收回的 CF 的数码相片、SEM 图画和均匀直径散布。g) 纯CF 和再生 CF 的单丝拉伸功能和 h) 拉曼光谱。

  本研讨提出了一种触及 PI 分子扩链剂的立异概念,证明了在 PI 低聚物、扩链剂和交联剂存在的情况下,成功制备了可自愈、可降解和可收回的动态交联 PI。因为扩链剂和交联剂引进的动态亚胺键可逆降解,制得的 DCPI 薄膜具有十分杰出的自愈合才能和优异的可收回性。一起,在遭到电气/机械损害后,自愈或收回的 DCPI 薄膜在电气、热和机械功能方面都表现出杰出的恢复才能。更重要的是,根据 DCPI 的 CFRC 可在室温弱酸性条件下降解。收回的 CF 坚持了原有的织物结构、化学结构、外表描摹和机械功能,可用于制备新一代 CFRC。在这项工作中,使用立异概念和办法制备了新式动态 PI,为自愈、降解和收回进程以及合适大规模出产的可收回 CFRC 的实践运用供给了新的见地。(文:SSC)

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