| 同時兼具高導(dǎo)電性以及低導(dǎo)熱性的輕型復(fù)合材料在航空航天、海洋和能源應(yīng)用等領(lǐng)域中具有無可替代的地位，是工程人員夢寐以求的材料，但在實際生產(chǎn)中卻困難重重。現(xiàn)在研究人員認為他們可以通過將由碳納米纖維覆蓋的空心玻璃微珠填充到復(fù)合材料中的方法解決材料生產(chǎn)中遇到的問題。
Ps:空心玻璃微珠(Hollow glass microspheres)是一種經(jīng)過特殊加工處理的玻璃微珠，其主要特點是密度較玻璃微珠更小，導(dǎo)熱性更差。它是上個世紀五、六十年代發(fā)展起來的一種微米級新型輕質(zhì)材料，其主要成分是硼硅酸鹽，一般粒度為10~250μm,壁厚為1~2μm;空心玻璃微珠具有抗壓強度高、熔點高、電阻率高、熱導(dǎo)系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等特點，它被譽為21世紀的"空間時代材料"。空心玻璃微珠具有明顯的減輕重量和隔音保溫效果，使制品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能，被廣泛地使用在玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等復(fù)合材料以及石油工業(yè)、航空航天、新型高速列車、汽車輪船、隔熱涂料等領(lǐng)域，有力地促進了作用我國科技事業(yè)的發(fā)展。
空心玻璃微珠憑借其質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小的特點，成為了優(yōu)異的聚合物復(fù)合材料添加劑。但是，由于玻璃微球與聚合物基體之間相互作用程度很低，因此復(fù)合材料的強度有所下降。考慮到碳納米管和碳納米纖維優(yōu)良的導(dǎo)電性，研究人員考慮將其作為聚合物復(fù)合材料的填充物。為了得到適宜的平衡性能，研究人員試圖將這些填料的最優(yōu)屬性整合在一起。
西班牙復(fù)合材料研發(fā)應(yīng)用中心(FIDAMC)的Roberto Guzman de Villoria解釋說：“我們打算將空心玻璃微珠的低熱導(dǎo)率和碳納米纖維的高導(dǎo)電率結(jié)合起來，從而應(yīng)用于航天工業(yè)中隔熱設(shè)備的制造。”
西班牙復(fù)合材料研發(fā)應(yīng)用中心(FIDAMC)和IMDEA材料研究所的工作團隊并不僅僅只是將兩種填充料單純得添加到聚合物中，而是研制了一種新的混合填料。研究人員選擇空心微球作為填料的基體，微球的尺寸范圍為20-100μm，由鈉-鈣-硼硅酸鹽玻璃制成，其表面被碳納米纖維覆蓋(碳納米纖維是利用化學(xué)氣相沉積法獲得)，然后將處理好的空心微球嵌入到聚合物基體(聚氨酯丙烯酸酯樹脂)中。
Guzman de Villoria指出：“通過直接在空心玻璃微球表面培養(yǎng)碳納米纖維的做法，我們避免了將納米纖維分散在基質(zhì)中的復(fù)雜操作，從而可以直接將培養(yǎng)好的空心微球作為標準的填充料使用。”
研究人員認為，研制所得的復(fù)合材料具有易于加工、輕便、導(dǎo)熱性低、導(dǎo)電性優(yōu)良的特點，對于聚合物基復(fù)合材料而言，是一種獨特的“特性聚合體”。
Guzman de Villoria說：“在要求低熱導(dǎo)率和高電導(dǎo)率的制造領(lǐng)域，這種材料具有很大的應(yīng)用前景，例如在目前只能依賴于昂貴材料的熱電裝置方面。”其他方面的應(yīng)用可能還包括電子設(shè)備中常用的電磁干擾材料以及隔熱材料。
他補充說：“如果我們能夠研制出具有更高的電導(dǎo)率、更低的導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料，那么，在飛機的防雷擊保護、靜電涂層、電磁屏蔽、絕熱等方面，這種材料會受到強烈的追捧。”
研究人員認為，他們的工作能夠為新一代混合填料的研制打下基礎(chǔ)，推進具有新型特性的復(fù)合材料的發(fā)展。 |
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