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西工大張軍亮/顧軍渭教授團隊 Adv. Sci.:多功能環氧樹脂研究最新進展
2024-11-24  來源:高分子科技

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


  傳統熱固性環氧樹脂的低本征導熱性能、低韌性、不可再加工和回收性嚴重限制了其在柔性電子領域的應用和可持續發展。本研究將液晶環氧(LCE)與動態共價鍵(酯鍵和二硫鍵)引入到通用雙酚A環氧樹脂(E-51)固化網絡中,制備了具有可再加工和回收性的柔性高本征導熱液晶環氧(LCER)類玻璃高分子。通過調節LCEE-51的比例,LCER類玻璃高分子表現出可調控的機械性能,能夠從軟彈性體過渡到強韌體。當LCEE-51的比例為75 mol%25 mol%時,LCER兼具出色的導熱性能和機械性能,其面內導熱系數為1.27 W m-1 K-1,超過E-510.61 W m-1 K-1的兩倍;拉伸強度和韌性分別提高到14.1 MPa20.1 MJ/m3,是E-512.882.45倍。同時,液晶獨特的相變性和動態共價鍵的可交換性賦予LCER三重形狀記憶、3D永久形狀重構等功能,經過四次重塑的導熱系數和拉伸強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,使其具有穩定的光熱轉換性能,并能在808 nm的近紅外光下實現可控切換。同時,CNTs/LCER 類玻璃高分子在近紅外光下能夠實現精準光致驅動、形狀記憶、局部自修復和自焊接,并可以實現閉環回收和快速降解。本工作有效解決了環氧樹脂本征導熱性能差、不可再加工和回收的關鍵難題,為環氧樹脂在新一代綠色環保的電子封裝、軟體機器人和可穿戴設備等領域的應用和發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性能和導熱性能(a-d);LCER的三重形狀記憶和3D永久形狀重構(g、h


3 CNTs/LCER的光熱轉換效應(a-c);CNTs/LCER的光致驅動、局部自修復和自焊接性能(d-f


4 CNTs/LCER的閉環回收(a-h)和降解性能研究(i、j)。


  西北工業大學化學與化工學院2022級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。該研究得到了國家自然科學基金面上項目、陜西省重點研發計劃、陜西省自然科學基礎研究計劃、陜西省科技創新團隊、重慶市自然科學基金等的資助支持。


  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


作者簡介:

張軍亮,副教授、碩士生導師。入選20222023年斯坦福大學發布的全球前2%頂尖科學家年度影響力榜單。主要從事本征導熱高分子、樹脂基透波復合材料的制備研究。獲中國輕工業聯合會技術發明獎一等獎(6/6)。主持國家自然科學基金(面上項目、青年科學基金項目)、陜西省自然科學基礎研究計劃面上項目等省部級及以上項目8項。以第一/或通訊作者在Angew Chem Int EdAdv SciJACS Au等期刊發表SCI論文20余篇。授權國家發明專利3件。參編教材1部。



顧軍渭,西北工業大學化學與化工學院院長,教授、博導,國家級領軍人才、陜西省杰出青年科學基金獲得者,導熱高分子復合材料陜西省科技創新團隊帶頭人。當選英國皇家化學會Fellow,英國皇家航空學會Fellow,英國材料、礦物與礦業學會Fellow。入選科睿唯安全球高被引科學家、愛思唯爾中國高被引學者現任中國復合材料學會副秘書長/理事、中國復合材料學會人才評價工作委員會主任/導熱復合材料專業委員會常務副主任、陜西省高分子科學與技術重點實驗室副主任。主要從事功能高分子復合材料纖維增強先進樹脂基復合材料的設計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獎二等獎、中國輕工業聯合會技術發明獎一等獎、教育部技術發明獎二等獎等省部級科研獎勵5項。獲國際聚合物加工學會Morand Lambla Award(莫然達-拉姆伯拉成就獎,每屆全球1名)、中國復合材料學會青年科學家獎、中國化學會高分子創新論文獎(2次)、高分子成型加工及其產業發展新銳創新獎。主持國家自然科學基金聯合基金重點項目等省部級及以上項目30余項。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int EdAdv MaterSci Bull等期刊發表學術論文180余篇。主/參編英文專著4部。授權國家發明專利34件。任Compos Sci Technol、Nano-Micro Lett、高分子通報等多個期刊副主編、編委。

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(責任編輯:xu)
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