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高孔隙率材料泡孔结构的相形态和流变调控机理
结题报告
批准号:
11172105
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
黄汉雄
依托单位:
学科分类:
A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
张水洞、黄思、鲍江宏、黎珂、杨灿、汪斌、许琳琼、谢敏讷、鲁秀玲
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中文摘要
组织工程支架等多孔材料要求有高的孔隙率,其制备极具挑战性。本项目综合应用本课题组3项发明专利技术,提出孔尺寸呈双峰分布的高孔隙率材料的创新制备思路,即通过混炼流场,并可辅以超临界流体(SCF),促进纳米粒子分散,并使之位于少组分相内与/或界面上,以改变组分的黏弹性能与/或降低界面张力,在少组分相含量较低时组装成共连续相形态;对材料进行微发泡,在少组分相内形成微孔;溶解掉发泡样品中的多组分相。纳米粒子可起四重作用,即增强、促进共连续相形态形成、促进微孔发泡和促进细胞的生长和粘附。建立泡孔结构-材料的相形态参数和线性黏弹流变性能-混炼流场参数和SCF这三者之间的综合关系,就可把混炼流场和SCF的协同作用以及相形态和流变性能作为调控泡孔结构的一种手段,在一定程度上实现高孔隙率材料制备方法的突破,为通过挤出和注塑这两种高分子加工的最重要技术,大规模制备这类材料提供基础。
英文摘要
高孔隙率的多孔材料应用十分广泛,作用日显重要,但其制备极具挑战性。.主要研究内容和重要结果:.1. 提出并实施了制备高孔隙率泡孔结构的新思路,包括高孔隙率高分子材料支架、具有多尺度高孔隙率泡孔结构高分子制品和微生物燃料电池用三维开孔碳泡沫支架电极的制备。.2. 研制成功在线黏度测试系统和挤出微孔发泡设备。.3. 研究高剪切速率下高分子熔体的剪切黏度,揭示了高分子熔体的真实高剪切流变行为;提出稳态测试模式研究熔体的延伸黏度,以更准确地反映其拉伸特性。.4. 通过设计加工流场制备高分子多相体系,并研究其微观形态和流变性能。混沌混炼提供的拉伸和折叠效应有利于高度分散或薄片状等形态的形成,尤其是在少组分相含量较低(如30 wt%)时形成明显的共连续相形态。分析了混炼流场尤其是混沌流场参数对材料微观形态和流变性能的影响以及微观形态参数与流变性能之间的关系,从而揭示了混炼流场-流变性能-微观形态之间的关系。.5. 采用两步和一步法2种方式,制备发泡材料,研究其泡孔结构和性能。.(1) 两步法.(a) 在变温模式下通过升温与降压协同作用制备成功双峰高孔隙率泡孔结构,分析其形成机理,并研究发泡条件对发泡材料双峰泡孔结构和性能的影响。.(b) 制备高分子共混物发泡材料,研究其泡孔结构和性能及开孔结构形成机理。.(c) 基于相形态的微孔发泡共混物泡孔结构调控的机理研究。.(d) 制备成功新的三维开孔碳泡沫支架电极,大大提高了微生物燃料电池的最大输出电流密度和最大输出功率密度。.(2) 一步法.(a) 挤出微孔发泡制备高开孔率微孔发泡材料的研究。.(b) 首次提出注射压缩微孔发泡新方法,研究发泡制件的泡孔结构和宏观性能。.通过上述研究,揭示、分析了发泡材料的泡孔结构和宏观性能-材料的微观形态参数和流变性能-混炼流场尤其是混沌混炼流场参数这三者之间的综合关系。这样,就可把混炼流场以及相形态/微观结构和流变性能作为调控泡孔结构的一种手段,探索泡孔结构调控尤其是高孔隙率泡孔结构形成的机理。本项目研究在一定程度上实现了高孔隙率材料制备方法的突破,为通过挤出和注塑这两种高分子加工的最重要技术,规模制备高孔隙率材料提供了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Microcellular injection-compression molding (micm): A novel technology for effectively improving cellular structure of polystyrene foams
微孔注射压缩成型(micm):有效改善聚苯乙烯泡沫泡孔结构的新技术
DOI:10.1002/pen.23566
发表时间:2014-02
期刊:Polymer Engineering and Science
影响因子:3.2
作者:Huang Han-Xiong;Tian Jia-Dong;Guan Wei-Sheng
通讯作者:Guan Wei-Sheng
DOI:10.1002/app.39690
发表时间:2014-01
期刊:Journal of Applied Polymer Science
影响因子:3
作者:Lin-Qiong Xu;Hanxiong Huang;Zhao Chen;Xiong-Jun Wu
通讯作者:Lin-Qiong Xu;Hanxiong Huang;Zhao Chen;Xiong-Jun Wu
Revealing toughening mechanism for alternating multilayered polypropylene/poly(ethylene-co-octene) sheets
揭示交替多层聚丙烯/聚(乙烯-共辛烯)片材的增韧机制
DOI:10.1016/j.polymertesting.2014.12.006
发表时间:2015-02-01
期刊:POLYMER TESTING
影响因子:5.1
作者:Li, Wei-Ping;Huang, Han-Xiong
通讯作者:Huang, Han-Xiong
Detecting extensional viscosity of polypropylene melt using the Rheotens test: A comparison between standard and steady state test modes
使用 Rheotens 测试检测聚丙烯熔体的拉伸粘度:标准测试模式与稳态测试模式之间的比较
DOI:10.1016/j.polymertesting.2013.09.001
发表时间:2013-12
期刊:Polymer Testing
影响因子:5.1
作者:Quan-Jie Wang;Han-Xiong Huang
通讯作者:Han-Xiong Huang
Superimposed Effects in High-Shear-Rate Capillary Rheology of Polystyrene Melt
聚苯乙烯熔体高剪切毛细管流变学的叠加效应
DOI:10.1002/pen.23403
发表时间:2013-07
期刊:Polymer Engineering and Science
影响因子:3.2
作者:Guan Wei-Sheng;Huang Han-Xiong
通讯作者:Huang Han-Xiong
流场与超临界流体共同改善微细孔中空 吹塑的微纤网络和泡孔结构
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
柔性多孔传感聚合物泡孔和导电网络结构的设计、制备及调控
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
高分子表面多层次微/纳结构的成型新方法和调控
  • 批准号:
    51533003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
水辅混炼挤出聚合物/石墨烯纳米复合材料的结构与性能
  • 批准号:
    21374033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
水辅注塑中多层次结构形成与演变机理
  • 批准号:
    20874031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
基于流变性能的混沌混炼流场参数与聚合物共混物和纳米复合材料形态的关系
  • 批准号:
    10672061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
流场中高分子共混物形态-流变-性能的模拟与实验研究
  • 批准号:
    10272048
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
基于模拟的塑料拉伸吹塑制品形态和性能的控制
  • 批准号:
    20274012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
塑料吹塑中型坯吹胀与制品冷却的动力学
  • 批准号:
    29804004
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    13.0万元
  • 批准年份:
    1998
  • 负责人:
    黄汉雄
  • 依托单位:
国内基金
海外基金