聚合物化的毛细血管填充动态在一个双连续的纳米孔状支架中融化
Weiwei Kong1, Anastasia Neuman2, Aria C Zhang1
1Department of Materials Science and Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA.
The Journal of chemical physics
|January 25, 2024
概括
聚合物融物比预期的更快地透到纳米孔金支架上,由于封闭而降低粘度. 这使得能够有效地为执行器和膜等应用程序制备纳米复合材料.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 纳米孔性黄金 (NPG) 为材料透提供了一个独特的支架.
- 聚合物透到封闭的纳米孔状结构中,在动力学和材料特性方面带来了挑战.
- 了解纳米多孔材料中的聚合物行为对于开发先进的纳米复合材料至关重要.
研究的目的:
- 为了研究聚乙烯 (PS) 融入纳米金 (NPG) 支架中的透动力学.
- 为了确定聚合物分子量 (Mw) 和限制对透动态的影响.
- 探索NPG聚合物纳米复合材料在各种应用中的潜力.
主要方法:
- 准备具有特定毛孔大小和体积分数的NPG支架.
- 在高温下使用现场光谱圆测量方法,将不同MW的PS融入NPG中.
- 使用Lucas-Washburn模型分析透动力学,并与分子动力学模拟进行比较.
主要成果:
- 透动力学显示对Mw的依赖性较弱 (τ80%Mw1.30±0.20),而不是散装聚合物 (Mw3.4).
- 与散装粘度相比,PS融化在NPG中的有效粘度减少了超过一个数量级.
- 分子动力学模拟证实了实验结果,预测了类似的缩放关系 (Mw1.4).
结论:
- 在NPG中的聚合物限制减少了链条纠和聚合物壁摩擦,增强了透动力学.
- 与传统方法相比,NPG聚合物纳米复合材料可以制备更高的负载和更快的透率.
- 这些纳米复合材料显示出在执行器,聚合物电解质和燃料电池膜中的应用的前景.
