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京都大学开发出易加工的新型超柔韧气凝胶


(发布日期:2018/8/20 8:42:57)

 

到目前为止,疏通,轻薄的气凝胶的脆性限制了那些易碎固体的实际应用,而这些气凝胶几乎完全由充满空气的孔组成。现在情况可能会发生变化:在《Angewandte Chemie》的介绍中,日本研究人员引进了极具弹性的气凝胶,这种气凝胶易于加工,并且可以低成本生产。他们的成功依赖于双重交联的有机——无机网络结构且网络密度可调。

  气凝胶可由各种脆性的材料制成,但这使得该产品的切削、钻孔或铣削之类的工艺几乎不可能实现。此外,他们需要的干燥过程也是比较昂贵的。

  在京都大学(日本)的Kazuki Nakanishi和Kazuyoshi Kanamori领导的团队中,Guoqing Zu目前开发了一种新型的异常弹性气凝胶。它们的材料基于单体乙烯基二甲基甲氧基硅烷和乙烯基甲基二甲氧基硅烷,它们最初通过使用其乙烯基中的双键的自由基聚合连接成聚合物链。聚合物链一个或两个甲氧基(-OCH3)有机硅侧链(硅烷)在硅原子上,这取决于单体,这些基团参与下一步,即在硅烷侧链的一个或两个位置上的交联反应,这也取决于单体。该缩聚形成硅氧烷桥(-Si-O-Si-)。所得聚合物(聚乙烯基聚二甲基硅氧烷——聚乙烯基聚甲基硅氧烷共聚物)的交联密度取决于两种单体混合的比例。随后成本较低的空气压力或冷冻干燥后形成具有特殊孔隙率的气凝胶

  由于其柔韧的硅氧烷和碳氢化合物链,易断的结构会具有高弹性。它们可以弯曲,卷曲,扭曲并切割成所需的形状。更密集交联的气凝胶表现出高隔热性,超过聚氨酯泡沫等传统材料。

  同样有趣的是气凝胶的选择性吸收:暴露于己烷和水的混合物中,它们仅吸收己烷,随后可以通过像海绵一样挤压材料或通过蒸发除去己烷。然后可以重复该过程直到混合物完全分离。比如,如果它们偶然进入到水中,则可以分离溶剂或油,如丙酮,甲苯,矿物油和煤油。

  研究人员还用这些聚合物和导电石墨烯纳米片制造复合材料。在一定压力下,石墨烯薄片聚集在一起,大幅的增加了电导率。此属性可用于包括电子设备和可穿戴电子器件的触摸板。

 
 
 
 

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