《高性能纳米和液晶复合材料的制备、性能及机理研究》

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所属科学技术领域、简要背景、主要研究内容、发现点、科学价值、论文专著发表及同行引用评价情况。所属科学技术领域:有机高分子材料、聚合物基复合材料。项目背景:针对纳米粉体与聚合物界而相容性差、易团聚等瓶颈问题,通过对无机纳米粒子、纤维素微晶及石墨烯等的表面超支化、液晶修饰,实现聚合物基复合材料的高性能和结构功能一体化。主要研究内容:设计合成一系列超支化接枝纳米粒子、新型刚柔甲壳型液晶及液晶接枝氧化石墨烯等化合物。系统研究纳米粒子的表面修饰技术、刚柔嵌段液晶自组装、液晶聚合物原位增强等对复合村制性能的影响规律,提出村制的固化反应动力学、液晶微纤自增强及界面作用机理,构建相应的界面反应机理模型与机理研究方法。发现点:提出溶胶-凝胶与原位合成相结合的理论和方法,制备出一系列含柔性链或超支化聚合物的飙组份SiO<,2>,-TiO<,2>/环氧树脂纳米复合材制。建立了取组份SiO<,2>,-TiO<,2>纳米粒子协同增强环氧树脂的机理及模型,获得具有增强增韧、耐磨及抗菌等功能性纳米复合材制。采用原子转移自由基聚合、自组装及点击化学等技术方法,合成一系列具有拓扑结构的新型刚柔甲壳型液晶、液晶接枝环糊精聚合物,揭示了这些结构规整、高度有序的超分子聚集体的精细结构。研究小同温度下液晶相转变、自组装及取向规律,建立了分子组装的结构模型,探索其在光信息储存、分子开关、电光调制、集成光学等方面潜在的应用前景。采用接枝反应及原位热还原方法,合成一系列热致性液晶接枝石墨烯化合物,建立棒状液晶单元和片状石墨烯协同增强增韧聚合物的机理模型。采用特殊加工工艺技术,使液晶微纤及片状石墨烯在聚合物基体中高度有序、取向排列,获得大幅度提高复合材料力学性能及热性能的工艺技术与方法。通过对高导热纳米粉体、纳米纤维素晶顽、片状石墨烯及氮化硼等的表面结构设计、构筑、表面超支化修饰,解决纳米粉体与聚合物之材料的导热机理、网络模型及工艺技术方法。科学价值:项目在纳米粒子的单分散制备技术、双组份纳米粒子原位生成/原位增强技术、刚柔甲壳型液晶自组装、高导热粉体的表面修饰及构筑等方面的研究,具有重要的理论参考价值。项目研究共发表SCI、EI收录论文102篇。其中8篇代表性论文SCI他引232次,20篇主要论文SCI他引527次。有多篇学术论文在Journal of American Chemical Society(影响因子11.444)、ChemistryCommunication(影响因子6.718)、Macromolecules(影响因子5.927)等国际重要期刊上发表;研究成果被Chemical Reviews(影响因子45.661)和Cheinical Society Reviews(影响因子30.425)等国际权威刊物引用,获国家授权发明专利9项。评审专家认为:该项目成果具有原创性,部分成果达到国际领先,整体达到国际先进水平。

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