该团队发展了一种利用无机盐对细菌纤维素(BC)进行热解化学调控方法,实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺,研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构,在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变的超弹性和抗疲劳性能。由于碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备,在诸多领域将具有重要的应用前景,特别是适合极端条件下的机械缓冲、压力传感、能量阻尼及航天太阳能电池等。
相关研究受到国家自然科学基金委创新研究群体、国家自然科学基金重点项目、中科院前沿科学重点研究项目、中科院纳米科学卓越创新中心、苏州纳米科技协同创新中心等的资助。
图1 宏观尺寸CNFAs的合成
(a)CNFAs制造工艺示意图;(b)纯BC和BC浸渍NH4H2PO4、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)3PO4、NaH2PO4或KH2PO4的TG曲线;(c)纯BC和BC浸渍不同浓度NH4H2PO4后的TG曲线;(d)以纯BC和BC为原料,在800°C下加入不同量的NH4H2PO4炭化制备CNFAs(NH4H2PO4的重量比分别为0.5、4.8、16、44和62 wt%);(e)1200 ℃下制备的CNFAs的密度和导电性;(f ——g)在800℃下制备的CNFAs照片,展示了其可以大规模制备。
图2 CNFAs在T = -100——500℃时N2中的热力学稳定的力学性能
(a——c)形变为20%、40%、60%和80%时CNFAs的压缩应力-应变曲线,温度分别为:a)-100 °C、b)25 °C和c)500 °C;(d)CNFAs在T = -100-500℃时的粘弹性(储存模量、损耗模量和阻尼比);(e)CNFA、三聚氰胺、PU和EPE泡沫的储存模量随温度的变化;(f)不同温度下CNFAs在1×105次循环中的储存模量和损耗模量。
橡塑装备平台摘编自:中国科学技术大学
(R-11)