安徽建築大學在生物基介電材料研究方面取得新進展

2020-09-23 安徽建築大學

近日，材化學院功能高分子與化學建材團隊王平博士通過離子液體（ILs）催化調控聚乳酸/多壁碳納米管（PLA/MWCNTs/EMA-GMA）納米複合體系的界面化學反應和相結構，製備了可用於吸波、隱形和電磁屏蔽功能器件的生物基納米複合材料。相關成果以《Improved mechanical and dielectric properties of PLA/EMA-GMA nanocomposites based on ionic liquids and MWCNTs》為題在國際學術期刊《Composites Science and Technology》（材料類TOP期刊；JCR Q1區，影響因子7.094）上發表。

以PLA為代表的生物質可降解塑料由於其綠色、低碳、環保、可堆肥降解、來源廣泛等優點成為全球研究應用的重點。特別是以多壁碳納米管(MWCNTs)為媒介的生物基吸波、隱形和電磁屏蔽功能的器件更是當前研究的熱點。目前很多科研工作者開展了PLA/MWCNTs複合材料相關的研究，但尚處於起步階段，且對MWCNTs與PLA基體的相互作用，該作用對PLA基體聚集態結構的演化，以及最終對複合材料性能的影響和調控機理方面研究較少。

材化學院王平博士聯合合肥工業大學丁運生教授、徐佩副教授和周意楊博士通過將ILs引入PLA/MWCNTs/EMA-GMA體系，催化了PLA/EMA-GMA的界面增容反應，將材料的衝擊強度提高了36.7%，拉伸強度和斷裂伸長率分別提高 10%和 86.8%。並發現ILs誘導了MWCNTs在材料界面和基體內部形成了固體填料網絡（圖1），實現材料介電常數降低2倍的同時介電損耗降低20倍，複合材料電性能明顯提高，並對機理進行闡述（圖2和圖3）。

圖1. PLA/EMA-GMA複合材料斷面SEM和TEM照片



圖2. PLA/EMA-GMA複合體系介電常數和介電損耗隨頻率的變化圖


圖3. ILs對PLA/EMA-GMA/MWCNTs相結構調控和界面強化增容機理

上述研究得到了國家自然科學基金項目（51903002）、安徽省重大專項（201903a05020027），安徽高校協同創新項目（GXXT-2019-017）、安徽省高校省級自然科學研究重點項目（KJ2019A0774）和安徽建築大學博士啟動基金項目（2019QDZ22）的資助，是學院科研平臺建設和新進教師培養取得的重要成果。


責編：金長周

審核：姚婷婷

來源：安徽建築大學官網

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