×
Aramidinanokuitu (ANF) -kalvoilla on laajat sovellusmahdollisuudet monilla eri aloilla niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi. Kuitenkin, kuinka niiden mekaanista lujuutta voidaan parantaa samalla, kun lämmönjohtavuutta lasketaan, on nykyään tutkimuksen keskeinen kysymys ja suuri haaste tällä alalla. Perinteisillä menetelmillä on selkeitä rajoituksia vahvojen vety-sidossuhteiden rakentamisessa ANF-kalvojen suorituskyvyn parantamiseksi; täten on akuutti tarve uusille strategioille, joilla voidaan optimoida ANF-kalvojen rakennetta ja suorituskykyä.
Siinä esitetään pAMNF-kuitujen valmistusprosessi (pANF-kuitujen → pANF-kuitujen/PMIA-kuitujen → pAMNF-kuitujen protonointiprosessi), pANF-kuitujen kahden ulottuvuuden tasapainoisen vetyliitosrakenteen ja pAMNF-
l Perusstrategia: Aramiidin nanokuitujen (ANF) käsittelyyn käytettävä "kaksoisprotonointi" -strategia kolmiulotteisen vetyliitosverkoston rakentamiseksi.
Fourier-transformin infrapunaspektroskopiaa (FT-IR) ja röntgenvalokuviospektroskopiaa (XPS) käytetään kuitujen pintaa kemiallisen rakenteen analysointiin ja polaristen funktionaalisten ryhmien muutosten todentamiseen.
Atomivoimamakroskopiaa (AFM) ja skannauselektronimikroskopiaa (SEM) käytetään kuitujen ja kalvojen mikrotopografian havainnointiin rakenteen optimoinnin ymmärtämiseen.
l Suorituskyky-testejä:
Universaalilla kokeilukoneella testataan kalvojen mekaanisia suorituskykyindikaattoreita, kuten vetolujuutta ja kimmokerrointa. Lämmönjohtavuusmittarilla mitataan kalvojen lämmönjohtavuutta ja arvioidaan niiden lämmöneristysominaisuuksia.
Siihen kuuluvat Atomivoimamikroskopian (AFM) korkeusanturikuvat (korkeustiedot eri kohdissa merkittyinä: 6,2 nm, 14,8 nm, 47,9 nm jne.), Paine-elektronimikroskopian (SEM) kuvat (mikromuotojen vertailu pANF- ja pAMNF-30-kalvojen välillä 500 nm:n mittakaavassa), suhteellinen paine-poresuuruusjakaumakäyrät ja Barrett-Joyner-Halendan (BJH) menetelmään perustuvat huokosvetotilavuus-poresuuruusjakaumakäyrät, jotka osoittavat ohutkalvojen mikrorakenteelliset erot ennen ja jälkeen käsittelyn.
Kolmiulotteinen vetysidosverkko rakentui onnistuneesti. Kaksoisdeprotonointiteho synnytti enemmän polaarisia ryhmiä aramidinanokuitujen (ANF) pinnalle, mikä loi suotuisat olosuhteet kuitujen välisen kolmiulotteisen vetysidosverkon muodostumiselle. Fourier-muunnos infrapunaspektroskopian (FT-IR) ja röntgenkemiallisen analyysin (XPS) testitulokset osoittivat, että kuitujen pinnalla olevien polaaristen toimintojen määrä kasvoi merkittävästi käsittelyn jälkeen, mikä tarjosi enemmän aktiivisia sijainteja vetysidosten muodostamiseen ja johti lopulta vakaan kolmiulotteisen vetysidosverkon onnistuneeseen rakentamiseen.
Se esittää useita mekaanisten ominaisuuksien tietokaavioita: vetolujuus-jännityskäyriä (vertaamalla pANF:ää ja pAMNF:ää eri PMIA-pitoisuuksilla), kaavion PMIA-pitoisuuden ja pAMNF:ien ominaisuuksien välisestä suhteesta, lämpötilan vaikutuksesta lujuuteen/sitkeyteen sekä pANF:ien ja pAMNF-30:n välisen rajapinnan kuorman siirron kaavio, havainnollistaen mekaanisten ominaisuuksien parantamisvaikutusta.
Mekaaniset ominaisuudet ovat merkittävästi parantuneet.
Kolmiulotteisen vety-sidossäikeistön tukevasta vaikutuksesta aramiidinanokuitukalvon (ANF) mekaaniset ominaisuudet ovat merkittävästi parantuneet. Kokeelliset tiedot osoittavat, että kahdella deprotonoinnilla valmistetun komposiittikalvon (pAMNFs) vetolujuus voi kasvaa useita kertoja verrattuna käsittelemättömään aramiidinanokuitukalvoon, ja sen kimmomoduuli paranee myös selvästi, mikä antaa sille vahvemman kilpailuedun korkean lujuuden materiaalisovelluksissa.
Siihen kuuluvat Fourier-muunnos infrapunaspektre (karakterististen huippujen kohdalla, kuten N-H taivutus, C=O⋅⋅⋅H venytys ja N-H venytys on merkitty), röntgenfotoelektronispektroskopia (XPS) C 1s -orbitaalien sidosenergiaspektrejä, vetysidosten välimatkan jakaumafunktion käyrät ja vetysidosten elinikä ajan funktiona käyrät, jotka vahvistavat kemiallisen rakenteen muutokset ja vetysidosten vuorovaikutuksen parantumisen jälkeen tupladeprotonointia.
Lämmönjohtavuus on merkittävästi alentunut.
Kolmiulotteinen vetysidossite verkosto aiheuttaa selvän esteen lämmönsiirrolle, mikä johtaa merkittävään lämmönjohtavuuden alenemiseen komposiittikalvossa (pAMNFs). Testitulokset osoittavat, että tämän kalvon lämmönjohtavuus voidaan alentaa erittäin matalalle tasolle, mikä osoittaa erinomaista lämpöeristysominaisuuksia ja osoittaa hyvää sovellusmahdollisuutta lämpöeristemateriaalien alalla.
Mikrorakenteen optimointi
Sähkömikroskopian (SEM) ja atomivoimamikroskopian (AFM) kuvista käy ilmi, että tupladeprotonointikäsittelyn jälkeen aramidinanokuidut (ANF:t) muodostavat kalvossa säännöllisemmän rakenteen, ja kuitujen välinen sidous on tiukempaa, mikä johtaa yhtenäiseen ja tiheään mikrorakenteeseen. Tämä rakenteellinen optimointi on yksi tärkeistä syistä kalvon mekaanisen lujuuden paranemiseen ja lämmönjohtavuuden vähenemiseen.
Se esittää varastointimoduulin/hysteesismoduulin lämpötiläkäyriä, lämmönjohtavuusvertailukaavioita (pAMNFs-30:n lämmönjohtavuus on jopa 0,0626 W·m⁻¹·K⁻¹), lämpögravimetrisen analyysin (TG) käyriä, eri materiaalien välianima- ja sitkeyden vertailukaavioita sekä pAMNFs-30:n ja pANFs:n suorituskyvyn muutoksia eri ajanjaksoilla, osoittaen kappaleen mekaaniset ja lämpöominaisuudet.
Tässä tutkimuksessa esitetty "kaksinkertainen deprotonointi" -strategia rakentaa onnistuneesti kolmiulotteisen vetysidosverkon aramidinanokuitu- (ANF-) kalvoihin. Tämä parantaa ei ainoastaan kalvojen mekaanista lujuutta vaan vähentää myös niiden lämmönjohtavuutta merkittävästi. Menetelmällä on yksinkertainen toiminta ja huomattava vaikutus, mikä tarjoaa uuden lähestymistavan aramidinanokuitumateriaalien suorituskyvyn optimointiin. Tulevaisuudessa tätä korkean suorituskyvyn omaavaa komposiittikalvoa (pAMNF:tä) voidaan soveltaa laajasti useilla aloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, elektroniikkalaitteiden lämmön hajottamisessa ja korkean suorituskyvyn omaavissa komposiittimateriaaleissa, mikä edistää merkittävästi siihen liittyvien teollisuudenalojen teknologista kehitystä.
EN
Uutiskanava
