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    清華院士,最新Nat. Commum.!
    來源: 時間:2023-09-25 15:26:08 瀏覽:1499次

    第一作者:Xinhui Li

    通訊作者:南策文院士、張樹君教授、張鑫研究員

    通訊單位:清華大學、臥龍崗大學、武漢理工大學

    DOI: 10.1038/s41467-023-41479-0.



    研究背景


    分散在聚合物基質中的聚合物納米復合材料顯著提高了材料整體性能而受到廣泛關注,其中納米顆粒聚合物界面起著關鍵作用,但理解界面區域的結構和性質仍然是聚合物納米復合材料面臨的一個主要挑戰。基于此,清華大學南策文院士、臥龍崗大學張樹君教授和武漢理工大學張鑫研究員等人直接觀察界面聚合物由高極性雙分子層周圍的納米顆粒,負責大大增強的納米粒子的納米復合材料,如介電和壓電性能而不犧牲原始聚合物的靈活性和透明度。通過構建層狀聚合物納米復合材料,充分利用內結合極性層的貢獻,實現了納米復合材料的超高介質儲能密度。



    文章要點


    1、作者直接觀察到極性聚合物中納米顆粒周圍存在兩個界面聚合物層,即一個排列偶極子的內結合極性層(~10 nm厚)和一個隨機定向偶極子的外極性層(超過100 nm厚)。通過模擬和實驗,表明了納米顆粒聚合物相互作用和粒子間距離影響界面聚合物層的形成,導致了稀聚合物納米復合材料的極性相關性能的異常增強。

    2、通過納米胺化設計,最大限度地提高內束縛極性層的貢獻,作者實現了86 J/cm3的超高介電儲能密度,遠遠優于最先進的聚合物和納米復合材料。本工作為聚合物納米復合材料的界面效應提供了直觀的理解,并通過界面工程調整納米復合材料極性相關特性的有效策略。



    圖文展示

     

    圖1.納米復合材料中納米顆粒周圍的界面聚合物的直接觀察

    圖2.納米復合材料中的界面極性區域 

    圖3.界面極性聚合物的分子動力學和相場模擬

    圖4.界面效應對納米復合材料整體性能的影響

    圖5.內約束的極性層增強界面效應

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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