基于液晶聚烯酸盐的高性能和可再加工的现场生成纳米纤维增强复合材料
Keming Luo1, Tao Peng2, Yaxuan Zheng1
1State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Materials Science and Engineering, Institute of Functional Materials, Research Base of Textile Materials for Flexible Electronics and Biomedical Applications (China Textile Engineering Society), Shanghai Engineering Research Center of Nano-Biomaterials and Regenerative Medicine, Donghua University, Shanghai, 201620, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|January 12, 2024
概括
这项研究引入了用于 triboelectric纳米发电机 (TENGs) 的新型自强化聚合物复合材料. 这些材料提供了增强的热力学性能和可回收性,推进了可持续的能源采集技术.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 聚合物对于 triboelectric纳米发电机 (TENGs) 是至关重要的,但往往缺乏足够的热力学性能.
- 现有用于TENG的聚合物复合材料面临回收挑战,原因是钢筋分布不均.
- 有限的可持续性和性能阻碍了聚合物基TENGs的广泛应用.
研究的目的:
- 设计和准备用于TENG应用的在现场生成的新型纳米纤维增强复合材料 (NFRC).
- 为了克服当前 triboelectric 材料的热力学性能和可回收性的局限性.
- 开发用于高性能TENGs的自强复合材料的新设计原则.
主要方法:
- 使用单元液晶聚烯酸盐 (LCP) 一步聚凝合成NFRC的合成.
- 加入非线性纳夫他林 (NDA) 来扩大LCP处理窗口,同时保持液晶阶段.
- 描述NFRC的热力学特性 (玻璃过渡温度,存储模量) 和TENG性能.
主要成果:
- 这些NFRC通过由NDA-poor域形成的定向纳米纤维表现出自我强化.
- 实现了高玻璃过渡温度 (Tg > 220 °C) 和储存模量 (E' = 0.1 GPa 在 350 °C),超过现有的 triboelectric 聚合物.
- 基于NFRC的TENG显示出优越的电力输出和在再加工后超过90%的性能保留.
结论:
- 这项工作介绍了一种新的策略,通过in situ纳米纤维生成来创建自我增强的聚合物复合材料.
- 开发的NFRC为高性能和可持续的 triboelectric纳米发电机提供了一个有希望的途径.
- 这些发现为探索能源采集和相关领域的先进材料铺平了道路.
