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    清华院士,最新Nat. Commum.!
    来源: 时间:2023-09-25 15:26:08 浏览:1003次

    第一作者:Xinhui Li

    通讯作者:南策文院士、张树君教授、张鑫研究员

    通讯单位:清华大学、卧龙岗大学、武汉理工大学

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



    研究背景


    分散在聚合物基质中的聚合物纳米复合材料显著提高了材料整体性能而受到广泛关注,其中纳米颗粒聚合物界面起着关键作用,但理解界面区域的结构和性质仍然是聚合物纳米复合材料面临的一个主要挑战。基于此,清华大学南策文院士、卧龙岗大学张树君教授和武汉理工大学张鑫研究员等人直接观察界面聚合物由高极性双分子层周围的纳米颗粒,负责大大增强的纳米粒子的纳米复合材料,如介电和压电性能而不牺牲原始聚合物的灵活性和透明度。通过构建层状聚合物纳米复合材料,充分利用内结合极性层的贡献,实现了纳米复合材料的超高介质储能密度。



    文章要点


    1、作者直接观察到极性聚合物中纳米颗粒周围存在两个界面聚合物层,即一个排列偶极子的内结合极性层(~10 nm厚)和一个随机定向偶极子的外极性层(超过100 nm厚)。通过模拟和实验,表明了纳米颗粒聚合物相互作用和粒子间距离影响界面聚合物层的形成,导致了稀聚合物纳米复合材料的极性相关性能的异常增强。

    2、通过纳米胺化设计,最大限度地提高内束缚极性层的贡献,作者实现了86 J/cm3的超高介电储能密度,远远优于最先进的聚合物和纳米复合材料。本工作为聚合物纳米复合材料的界面效应提供了直观的理解,并通过界面工程调整纳米复合材料极性相关特性的有效策略。



    图文展示

     

    图1.纳米复合材料中纳米颗粒周围的界面聚合物的直接观察

    图2.纳米复合材料中的界面极性区域 

    图3.界面极性聚合物的分子动力学和相场模拟

    图4.界面效应对纳米复合材料整体性能的影响

    图5.内约束的极性层增强界面效应

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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