×
Aramidnanoveselmembrane besit wye toepassingsuitkyk in verskeie velde as gevolg van hul unieke eienskappe. Maar die vraag is hoe om hul meganiese sterkte verder te verhoog terwyl die termiese geleiding gereduseer word, wat 'n huidige navorsingsfokus en groot uitdaging in hierdie veld geword het. Tradisionele metodes het duidelike beperkings wanneer dit kom by die konstruksie van sterk waterstofbindingsnetwerke om die prestasie van aramidnanoveselmembrane te verbeter; dus is daar 'n dringende behoefte aan nuwe strategieë om die struktuur en prestasie van hierdie membrane te optimeer.
Dit demonstreer die voorbereidingsproses van pAMNFs (die deprotonasieproses van pANFs → pANFs/PMIA → pAMNFs), bied 'n vergelyking tussen die tweedimensionele platte waterstofbindingsstruktuur van pANFs en die driedimensionele waterstofbindingsstruktuur van pAMNFs, benoem die "Nanovesels 'jungle frame'", en assosieer dit met die toepaslike diagram van Meganiese Sterkte.
l Kernstrategie: Introduceer 'n "dubbele deprotonasie"-strategie om aramied nanovesels (ANFs) te behandel vir die konstruksie van 'n driedimensionele waterstofbindingsnetwerk.
Fourier-transform infrarooi spektroskopie (FT-IR) en X-straal foto-elektronspektroskopie (XPS) word gebruik om die oppervlakchemiese struktuur van vesels te analiseer en veranderinge in polêre funksionele groepe te verifieer.
Atoomkragmikroskopie (AFM) en skandeer-elektronmikroskopie (SEM) word gebruik om die mikrotopografie van vesels en membrane waar te neem, om sodoende die struktuuroptimering te verstaan.
l Prestasietoetse:
'n Universele toetstoestel word gebruik om die meganiese prestasie-aanduiders van membrane te toets, soos treksterkte en elastisiteitsmodule. 'n Laser termiese geleidingmeter word gebruik om die termiese geleiding van membrane te meet en hul termiese isolasieprestasie te evalueer.
Dit sluit in Atomic Force Microscopy (AFM) hoogtesensorbeelde (met hoogtedata by verskillende posisies aangedui: 6,2 nm, 14,8 nm, 47,9 nm, ens.), Scanning Electron Microscopy (SEM) beelde (vergelyking van mikro morfologie tussen pANFs en pAMNFs-30 op die 500 nm skaal), relatiewe druk-poor grootte verspreidingskurwes, en Barrett-Joyner-Halenda (BJH) metode-gebaseerde porievolume-pore grootte verspreidingskurwes, wat die verskille in die mikrostruktuur van die dun films voor en na behandeling demonstreer.
ʼN Drie-dimensionele waterstofbindingsnetwerk is suksesvol gebou. Die dubbele deprotoneringseffek het meer polêre groepe op die oppervlak van aramied nanovesels (ANVs) gegenereer, wat gunsste toestande geskep het vir die vorming van ʼn drie-dimensionele waterstofbindingsnetwerk tussen die vesels. Die toetsresultate van Fourier-transform infrarooi spektroskopie (FT-IR) en X-straal foto-elektronspektroskopie (XPS) het getoon dat die aantal polêre funksionele groepe op die veseloppervlak aansienlik toegeneem het na behandeling, wat meer aktiewe plekke vir waterstofbindingvorming verskaf het en uiteindelik gelei het tot die suksesvolle konstruksie van ʼn stabiele drie-dimensionele waterstofbindingsnetwerk.
Dit bied 'n verskeidenheid meganiese eiendomdatakaarte aan: trekstam- en spanningkurwes (vergelyking van pANFs met pAMNFs van verskillende PMIA-gehaltes), 'n grafiek van die verwantskap tussen PMIA-inhoud en eiendomme in pAMNFs, kurwes van die effek van temperatuur op sterkte/taaiheid, en 'n skematiese diagram van interfasiese lasoorplasing tussen pANFs en pAMNFs-30, wat intuïtief die verbeteringseffek van meganiese eiendomme aantoon.
Meganiese Eiendomme Word Aansienlik Verbeter.
Deur die ondersteunende effek van die driedimensionele waterstofbindingsnetwerk te profiteer, is die meganiese eienskappe van die aramied nanovesel (ANV) membraan aansienlik verbeter. Eksperimentele data toon dat die treksterkte van die saamgestelde membraan (pAMNV's) ná dubbele deprotonasiebehandeling met verskeie kere verhoog kan word in vergelyking met die onbehandelde aramied nanovesel membraan, en die elastisiteitsmodulus is ook aansienlik verbeter, wat dit toerus met 'n sterker mededingende voordeel in hoësterkte materiaaltoepassingsscenario's.
Dit sluit Fourier-transform infrarooi (FT-IR) spektra in (met posisies van kenmerkende pieke soos N-H buiging, C=O⋅⋅⋅H uitrekking, en N-H uitrekking aangedui), X-straal foto-elektronspektroskopie (XPS) C 1s orbitaal bindingsenergie spektra, waterstofbrug afstand-verdelingsfunksiekurwes, en waterstofbrug leeftyd teenoor tydkurwes, wat die veranderinge in chemiese struktuur bevestig en die verbetering van waterstofbrug-interaksie na dubbele deprotonering.
Termiese geleidbaarheid is aansienlik verminder.
Die teenwoordigheid van die driedimensionele waterstofbrug-netwerk het 'n duidelike hindreringseffek op hitte-oordrag, wat lei tot 'n aansienlike vermindering in die termiese geleidbaarheid van die komposietmembraan (pAMNFs). Toetsresultate toon dat die termiese geleidbaarheid van hierdie membraan tot 'n baie lae vlak verminder kan word, wat uitstekende termiese isolasieprestasie demonstreer en goeie toepassingspotensiaal in die veld van termiese isolasiematerialen toon.
Mikrostruktuuroptimering
Beelde wat deur Scanning Elektronmikroskopie (SEM) en Atoomkragmikroskopie (AFM) verkry is, toon dat nadat dubbele deprotonering behandel is, die aramied nanovesels (ANVs) in die membraan meer gereeld gerangskik is, en die binding tussen vesels is stywer, 'n eenvormige en digte mikrostruktuur vorm. Hierdie strukturele optimering is een van die belangrike redes vir die verbetering van die film se meganiese sterkte en die vermindering van sy termiese geleidbaarheid.
Dit bied 'n modulus van opslag/verlies modulus-temperatuur kurwe, termiese geleidingvergelykingskaarte (die termiese geleiding van pAMNFs-30 is so laag as 0,0626 W·m⁻¹·K⁻¹), termogravimetriese analise (TG)-kurwe, spesifieke sterkte teen veerkragtigheid vergelykingskaarte van verskillende materiale, en presteerveranderingsvergelykings tussen pAMNFs-30 en pANFs oor verskillende tydperke, wat die meganiese en termiese voordele van die dun film omvattend demonstreer.
Die "dubbele deprotonering"-strategie wat in hierdie studie voorgestel is, konstrueer suksesvol 'n driedimensionele waterstofbindingsnetwerk in aramid nanovesel (ANV) membraan. Dit verbeter nie net die meganiese sterkte van die membraan effektief nie, maar verminder ook hul termiese geleiding aansienlik. Die metode is eenvoudig in gebruik en het opmerklike effekte, en bied 'n nuwe benadering vir die optimering van die eienskappe van aramid nanoveselmateriaal. In die toekoms word daar verwag dat hierdie hoëpresterende komposietmembraan (pAMNV's) wyd toegepas sal word in verskeie velde soos lugvaart, hitteverwydering van elektroniese toestelle en hoëpresterende komposietmateriale, wat die tegnologiese ontwikkeling van verwante nywerskappe sal bevorder.
EN
Hot Nuus
