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浙大高超课题组开发出超快响应的形状记忆高分子/石墨烯复合材料

新闻中心

浙大高超课题组开发出超快响应的形状记忆高分子/石墨烯复合材料

分类:
行业新闻
作者:
发布时间:
2019/05/07

形状记忆高分子材料可以在外界刺激下按照既定的程序变形,这使得它在驱动器、传感器、药物传输等方面具有巨大的应用前景。由于高分子材料本身的低导热系数和缓慢的链运动速率,形状记忆高分子材料的响应速度较其它形状记忆材料(如形状记忆合金)仍然具有很大的差距。

近日,浙大高超(共同通讯)、许震(共同通讯)团队与马列(共同通讯)团队及其他合作者共同努力,突破了这一响应速度难题。该项工作以高度可拉伸的石墨烯气凝胶为模板,在其内部构筑由聚己内酯(polycaprolactone,PCL)纳米薄膜(2.5~60 nm)搭建而成的形状记忆网络。其中,石墨烯纳米网络作为快速能量转换和能量注入通道,PCL纳米网络作为快速能量传递和形变载体。这种具有PCL/石墨烯互穿网络结构的气凝胶纳米复合材料在电信号刺激下,响应时间仅为50毫秒,响应速度达175±40 mm/s,最大形变约100%。

 

传统形状记忆高分子共混复合材料和复合气凝胶(本文)

 

复合气凝胶材料的微观结构

 

石墨烯/PCL复合气凝胶的形状响应性能

 

石墨烯/PCL复合单片的形状记忆行为

 

石墨烯/PCL复合气凝胶的应用

 

该快速响应的超轻复合气凝胶材料具有广阔的应用前景,可被设计为超快速熔断器来保护精密电路,在过载情况下,可在134 ms 内断路,保护用电器。同时,它还可以与电磁铁结合,做为微型振荡器。该工作以“Millisecond Responseof Shape Memory Polymer Nanocomposite Aerogel Powered by Stretchable GrapheneFramework”为题发表在ACS Nano 上。