灵活和可回收的生物基聚复合膜具有出色的机械和气体屏障性能,使用叶状CNT@BNNS共价异质连接
Jiheng Ding1, Hongran Zhao1, Hao Wang1,2
1Key Laboratory of Bio-based Polymeric Materials Technology and Application of Zhejiang Province, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo, 315201, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|September 16, 2024
概括
研究人员使用新型碳纳米管@化纳米板填充剂开发了先进的生物基聚复合材料. 这些材料具有卓越的机械和气体屏障性能,以及易于回收,为传统塑料提供可持续的替代品.
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:
- 基于石油的塑料面临着资源枯竭和环境问题.
- 开发高性能,可持续的塑料替代品至关重要.
- 聚合物对于更广泛的应用需要增强的机械和气体屏障性能.
研究的目的:
- 为了创建高性能,生物基聚复合膜.
- 为了增强机械强度,性和气体屏障特性.
- 开发一种可回收和具有竞争力的塑料替代品.
主要方法:
- 使用生物基PBF聚基基质和"叶形"碳纳米管@化纳米板 (CNT@BNNS) 共价 hetero-junctions 制造复合膜.
- 使用"现场聚合和热压"的策略.
- 研究了共异构的CNT@BNNS填充剂对材料特性的影响.
主要成果:
- 制造的CNT@BNNS/PBF (CBNP) 复合材料表现出卓越的机械性能:强度为76MPa,模量为2.3GPa,性为85MJm-3和破损时的延伸率为193%.
- 实现了优越的气体屏障特性:O2的0.015屏障和H2O的1.1 × 10-14 g cm cm-2 s-1 Pa-1 .
- CNT@BNNS的共价结构增强了应力传递和物理屏障效应,抑制了填充剂的重新堆叠.
结论:
- 与纯PBF和大多数工程塑料相比,开发的CBNP复合材料显示出显著提高的性能.
- 这些材料为传统塑料提供了可行的,可回收的替代品,解决了性能-可回收性权衡问题.
- 这项工作为可持续的聚基塑料替代品提供了一个有希望的途径.
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