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MSER:聚合物基三维连续网络的导热复合材料
伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展,电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展,这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来保证电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点,也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电路、电池等突破功率限制的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点,导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差(一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK),无法满足高导热的需求,开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料(如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等)是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率,目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明,在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高,这种三维渗流网络(如图1所示)可以为声子的快速传递提供通道,从而加速热量沿着三维网络进行传递。 封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展,如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素(取向性、界面连接性、网络密度等)。同时,比较了不同的填料形式(分散颗粒填料与三维连续填料网络)对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料,基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问,三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见,三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段,成为新一代热管理系统的研究热点。 极端环境热管理系统在能源化工、通讯卫星、高速飞行器及人工智能等领域都发挥重要作用。导热复合材料作为热管理系统的关键材料,直接影响着其在不同环境内的热传导方向和效率。近年来,天津大学封伟教授团队以高导热碳复合材料为研究基础,针对其存在的导热各向异性、易损伤、压缩回弹性差以及与高弹性难以兼顾的问题,提出了通过微观结构设计、界面优化、分子级相互作用优化,分别实现复合材料的定向高导热、弹性高导热及自修复高导热,探索其在复杂界面和极端环境热传导领域的应用。
天津大学 2021-02-01
生物医学组织工程用三维支架材料的制备方法
组织工程支架是指能与组织活体细胞结合并能植入生物体内的材料,它是组织工程 化组织的最基本构架。聚羟基乙酸(PGA)和聚乳酸(PLA)等聚乳酸类材料是典型的合 成可降解聚合物。它的结构通式为[—OCH(R)CO—],式中的 R 为 H 时是聚经羟乙酸, R 为 CH3 时是聚乳酸,由于乳酸和羟基乙酸都是三羧酸循环中间代谢物,且吸收和代谢 机理明确并具有可靠的生物安全性。作为组织工程支架材料,PLA,PGA 及其共聚物生物 材料不仅具有良好的生物相容性,生物可降解性和降解可调性,而且可以诱导某些基因 的上调转录。 本组织工程多孔支架材料的制备,通过将聚乳酸共聚物颗粒放在模具中热压成型, 然后在室温下将成型的聚乳酸共聚物放在高压 CO2 气体中机械饱和,所述高压 CO2 气体 的压力为 3.0-30.0MPA,同时从膨胀室上端的液体溶液进口喷入极性溶剂;在足够的机 械饱和时间之后,于 1~100 秒之内将气压迅速降低到大气压水平,所述聚乳酸共聚物中 的 CO2 气体的溶解度迅速下降,产生大量的 CO2 气腔,就形成了多孔泡沫结构,而形成 组织工程用三维支架。 目前,聚乳酸支架材料已被广泛的用于骨,软骨,血管,神经,皮肤等组织的支架 材料,并显示其良好的应用前景。
同济大学 2021-04-13
一种结构可控的三维石墨烯多孔材料制备方法
构建三维多孔结构 CAD 模型,并通过增材制造技术制得相应形 状的三维多孔金属结构;在惰性气体的保护氛围下,将所制得的三维 多孔金属结构升温至 900℃~1500℃,然后冷却至室温;然后进行喷 砂和超声清洗处理以获得金属模板;通过化学气相沉积法在金属模板 上生长石墨烯薄膜;配置腐蚀液并在 60℃~90℃的温度下回流溶解金 属模板,经洗涤和干燥处理后即得到三维石墨烯多孔材料产品。通过 本发明,能够有效克服现有技术中所存
华中科技大学 2021-04-14
复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件(CPSD)
复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件(CPSD)源于军工科研项目,是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统,解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件(CPSD)源于军工科研项目,是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统,解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。该软件集复合材料零件的模具型面生成、铺层工艺设计、仿真分析、工艺验证及可制造性评价等功能于一体,具有高效铺层设计、高精度仿真和全过程三维数字化、可视化、知识化、集成化的特点,为实现复合材料零件的数字化设计制造一体化提供有力支撑。航天、航空、汽车、能源等行业大量采用复合材料零件,需要专业的基于三维模型的复合材料快速设计与制造软件,实现从经验的手工设计到全三维数字化设计的转变,从而提升复材零件的智能制造水平。
北京理工大学 2022-08-17
稀土贮氢合金铸片产业化技术
中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大,这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的,电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产,我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下,开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术,达到日本同期水平。该技术优点有:(1)可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g,如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g;(2)活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量,片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。(3)抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好,使用寿命长200个循环周期;(4)可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金,采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴,降幅达到30%-50%;(5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出,不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出,因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的,它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力(氢过电压)小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围(-20~+60)内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比,其能量密度提高两倍,广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面,如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。
北京科技大学 2021-04-11
无膜分步法电解水制氢
传统的电解工业(电解水、氯碱工业)阴、阳极会同时产生两种气体,一般采用离子交换膜防止两种气体的混合,避免爆炸性混合气体的产生。离子交换膜的使用增加了电解的成本,此外膜内阻也增加了电解的能耗。且由于阳极和阴极室的气体压力必须通过稳定的电源输入保持平衡,很难利用风能和太阳能等不稳定的可持续能源来直接为离子膜电解池供电。另一方面,电解池中的高压气体和阳极氧化过程的中间产物也会加剧膜的老化降解,近一步增加电解成本。基于电池电极的分步法无膜电解技术有望为电池电极反应推出一个新的研究方向,随着电池工业迅速发展,电池电极的制备已经非常成熟,分步法电解技术很容易利用现有的商业化电极实现产业化。
复旦大学 2021-04-10
两相厌氧发酵产氢产甲烷技术
项目背景及主要用途: 氢气是一种清洁的可再生能源,其热值是甲烷的 2.5 倍。目前,氢气的工业 化生产主要有烃类的高温催化裂解和水的电解两种方法,这两种方法的缺点是能 耗较高。而厌氧发酵制氢可以在降解有机物的同时获得氢气能源,是一种经济环 保的方法。 技术原理与工艺流程简介: 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术先利用产氢产酸菌,在酸性厌氧条件下将有机 污染物转化为氢气和有机酸,再利用产甲烷菌将有机酸转化为甲烷和二氧化碳。 分别从两相反应器中回收氢气和甲烷,氢气和甲烷可进一步提纯作为替代燃料。 技术特点:生物质能产率比单相工艺提高 30%以上,运行费用较低。该技术 目前已完成实验室小试。 应用领域: 该技术适用于高浓度有机废水、污水处理厂剩余污泥、有机固体废弃物、农 业废弃物的处理。 17 有机固废高效厌氧发酵与安全运行技术 18 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术 19 土壤及地下水污染修复技术
天津大学 2021-04-11
2,3-二氢呋喃的生产技术
成果与项目的背景及主要用途 2,3-二氢呋喃是一种无色透明液体,易挥发、易燃,广泛应用于电子化学品、液晶显示液,也可应用化学合成高档树脂眼镜,也是生产抗癌药依托度酸(Etodolac)、替加氟和香料等的中间体。该产品的市场在逐渐扩大,2005年国内市场每年100吨左右,国际市场每年100吨左右。 技术原理与工艺流程简介 通过1,4-丁二醇的关环反应生产2,5-二氢呋喃,通过2,5-二氢呋
南开大学 2021-04-14
江苏华源氢能科技发展有限公司
江苏华源氢能科技发展有限公司,是专门从事质子交换膜燃料电池及氢能开发应用研发与生产的高科技企业,并在上海成立分公司。公司总部坐落于经济繁荣的江苏海安工业园区。园区内水陆空便捷,配套设施齐全,拥有多家规模宏大,能够容纳数千人的生产车间和现代化的高科技科研所。江苏华源采用国际一流技术,不断自主创新,研究开发新能源应用技术。公司占地60亩,拥有9000余平方米的无尘车间及实验室。在积极吸取国际先进技术的同时,公司独立开发研究适应产业化生产需求的各种设备和仪器,建成了一支高科技、高素质的研究开发团队。公司同时聘请多位知名大学教授,专家,学者为科技顾问,与国内国际多家科研开发机构建立了长期紧密的合作关系。江苏华源坚持团结,务实,创新的精神,系统研究开发具有无污染,低消耗,效率高的适合现代社会需要的清洁能源产品,欢迎各界人士积极参与,共同创造美好明天。
江苏华源氢能科技发展有限公司 2021-01-15
一种分形网状相变储能装置
本发明公开了一种分形网状相变储能装置,由储能单元体和载冷剂通组成,载冷剂通道位于储能单元体内外体外,储能单元体由壳体、传热肋片及相变材料构成,传热肋片为分形网状结构并配置在壳体内,壳体内非传热肋片区域填充相变材料;传热肋片为分形网状结构,其级数为m级,m≥2且m为整数,每级传热肋片发散系数N=4,即每个第j级的传热肋片生成4个j+1级传热肋片,第j+1级传热肋片的中心位于第j级传热肋片的四个顶角。该发明利用分形网状结构的特征,增加了储能装置的有效换热面积,减少罐体内的换热死区,同时增大了传热肋片与相变材料之间的有效导热系数,实现热量从点(面)到面(点)的快速传递,进而提高储能装置的效率,减少能量损失。
东南大学 2021-04-11
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