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聚酰亞胺復合薄膜的結構研究

點擊次數:804    發布日期:2015-09-14   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/520.html

      由于聚合物基納米復合材料優異的機械、光學、電學及光伏等性能和廣闊的應用前景, 利用納米顆粒改善聚合物基體性質已經成為物理、化學和功能材料領域的前沿和熱點。聚酰亞胺(polyimide, PI) 是指主鏈上含有酰亞胺環的一類聚合物, 其物理化學性質穩定,介電性能突出, 耐熱和耐輻射性能好, 機械強度高,廣泛應用于電氣絕緣、電力電子、航天、航空等諸多領域。隨著變頻技術及電子器件小型化、多功能化的發展, 對聚酰亞胺的耐電暈性能、介電性能及力學性能等都提出了越來越高的要求, 純聚酰亞胺已經很難滿足工程應用各方面的要求. 通過摻雜不同種類、不同尺度的無機納米顆粒, 能夠顯著提高其性能, 如美國杜邦公司Dupont CR 薄膜通過納米氧化鋁摻雜可以把PI 在50 Hz, 20 MV/m 電場下的壽命從200 h 提高到100000 h 以上; 二氧化硅顆粒的填充可以提高彈性模量, 大幅改善其抗拉伸強度和斷裂伸長量; 引入鈦酸鋇、鈦酸銅鈣顆??梢允箯秃媳∧さ南鄬殡姵捣謩e高達20 和49,遠大于普通聚酰亞胺約3.4 的相對介電常數等。

      在聚合物復合材料的設計和制備過程中, 納米顆粒結構、尺寸, 納米顆粒在基體中的分散狀態, 納米顆粒和聚合物基體之間相互作用等因素是決定材料性能優劣的關鍵因素. 因此, 需要對復合材料的內部結構和分子間的作用機制有更好的理解, 考察無機納米粒子尺寸對其與聚合物基體間的表面、界面結構和鍵合方式的影響規律, 建立材料內部結構與性能之間的關系。 然而, 當填充物的尺寸減小到納米尺度范圍, 通過傳統的實驗方法很難準確、有效地控制納米顆粒的尺寸、結構和在基體中的分散情況.納米粒子的尺寸跨度、形狀差異、局部團聚都會阻礙甚至混淆對復合材料物理化學參數與性能關系的定量考察和深入認識, 進而減緩對更高性能材料的設計與開發. 計算機模擬手段可以提供理想的方法, 有助于精確控制納米粒子的尺寸和形狀, 研究納米顆粒填充物與聚合物基體的相互作用, 進一步確定影響聚合物基納米復合材料性質的物理化學參數, 為新材料的設計提供理論和實驗指導。


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