2023年05月08日 09:27:14 来源：北京精科智创科技发展有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：16
| 近期电介质领域研究成果汇总 近期电介质领域研究成果汇总四川大学傅强/吴凯团队《Adv. Mater.》：全有机聚合物的多层次结构与三维空间7-10W/mK的高导热性质有机聚合物通常由无规线团似的共价大分子堆砌而成，电导率低而声子平均自由程小，在过去都被认为是热的不良导体，如常见的塑料、橡胶和纤维的导热系数都在0.1 W/m K的量级。而在一些取向的薄膜和纤维中，科研人员已经观察到了一些聚合物的高导热性质和显著增大的声子平均自由程，如聚乙烯纳米纤维的纵向导热系数高达100 W/m K、聚乙烯薄膜拉伸方向的导热系数有62 W/m K，其声子的平均自由程甚至比聚乙烯的晶体尺寸还要大。目前，科研人员对上述聚合物的高效热输运提出了两种相互矛盾的解释：（1）是晶区含量的增加和/或尺寸的扩大增强了聚合物的热传导；（2）除晶区之外，无定形区域取向时逐渐演化的高导热性质增强了聚合物的热传导，例如Xu等人通过经典的一维模型计算出超倍拉伸的PE薄膜内无定形区域的导热系数达到了16 W/m K（Nat. Commun. 2019, 10, 1）。可见，聚合物的导热性质需要进一步的实验支撑和合理解释。除此之外，在实际应用过程中，人们更希望材料在三维空间任意方向都是导热的，这样可以让其适应各种热源形式（平面热源、局部热源、点热源等）。然而到目前为止，通过传统的加工/制备方法，人们还未将全有机聚合物这种低维方向的导热性质有效地拓展至整个三维空间。针对上述问题，四川大学傅强/吴凯团队报道了一种胶原蛋白螺旋结构启发的“环氧树脂/聚对苯撑苯并二恶唑纤维（PBO）块材”，这种全有机材料次在面外和面内方向同时实现了7 W/m K以上的高导热系数，如面外方向的导热系数为10.85 W/m K、面内方向的导热系数为7.15 W/m K。相关研究成果在线发表于期刊Advanced Materials。上海交通大学黄兴溢教授《ACS Nano》：导热、电绝缘PBO纳米纤维/氮化硼纳米片复合纸随着5G设备和高功率密度电子器件的快速发展，对导热材料提出了更加迫切和更高的要求。介电聚合物复合材料的电绝缘性能、机械性能、热稳定性甚至防火性能在电气和电子领域具有重要的应用价值，因此具有广阔的应用前景。然而，目前介电聚合物复合材料导热性能的提高往往以降低机械性能和电绝缘性能为代价。近日，上海交通大学黄兴溢教授课题组采用溶胶-凝胶-薄膜转换方法，制备了一种高导热且电绝缘的具有仿珍珠母微结构的聚对苯撑苯并二恶唑纳米纤维/氮化硼纳米片（PBONF/BNNS）纳米复合材料纸。当BNNSs含量为10 wt%时，纳米复合材料纸的面内热导率为21.34 W m-1 K-1，并具有206 MPa的超高强度。此外，纳米复合材料纸具有优异的电绝缘性能，可达350℃以上，并具有优良的阻燃性能。纳米复合材料纸在5G基站和变压器中表现出了较强的散热能力，在高功率密度电气设备和电子器件中具有广泛的应用潜力。相关工作以“Thermally Conductive but Electrically Insulating Polybenzazole Nanofiber/Boron Nitride Nanosheets Nanocomposite Paper for Heat Dissipation of 5G Base Stations and Transformers”为题发表在《ACS Nano》上。海交大张文明教授团队在人体动脉脉搏压电动力学方面取得新突破近年来，便携式可穿戴连续医疗监测系统发展迅速，特别是可穿戴动脉脉搏监测。在过去的半个世纪里，利用动脉脉搏波速度和脉搏过境时间的可穿戴连续血压监测已被广泛研究。使用压电晶体麦克风的动脉脉搏波监测在1941年被采用。此后，由于压电传感器本身具有良好的动态响应特性和高保真度，使用压电传感器引起了广泛的关注。然而，由于时间同步误差和位于至少两个压电传感器的监测中的传感器距离误差，基于此的血压评估具有内在的限制。所报道的动脉脉冲压电反应在不同的研究中基本不一致。因此，使用这种技术监测血压是有争议的。为了开发准确的可穿戴式连续血压监测，阐明动脉脉冲压电反应是非常重要和紧迫的。传统上认为压电动脉脉搏波的动态与典型血压波的动态相似。然而，实现基于动脉脉搏波的精确的连续血压波监测仍然具有挑战性，因为压电脉搏波和其相关的血压波之间的相关性还不清楚。为了解决这个问题，上海交大杨斌、张文明教授团队首先通过对这些动态的理论、模拟和实验分析来阐明压电脉搏波和血压波之间的相关性。基于这种相关性，开发了一个无线可穿戴式连续，与基于多个传感器之间脉搏波速度的传统系统相比，具有更好的便携性。他们探索了使用单个压电传感器实现无运动伪影的可穿戴式连续血压监测的可行性。这些发现消除了对动脉脉搏波压电反应的争议，并有可能用于开发便携式可穿戴连续血压监测装置，用于高血压的早期预防和日常控制。相关研究以“Piezoelectric Dynamics of Arterial Pulse for Wearable Continuous Blood Pressure Monitoring”为题发表在Advanced Materials期刊上。 云南大学王继亮/包黎霞《Matter》：基于绝缘共聚物的纳米发电机实现紫外光能量收集！太阳能因其、、取之不尽等优点被认为是的可持续清洁能源。在过去的几十年中，一系列相变储能材料和太阳能电池取得了无数突破。得益于金属中的自由电子以及光照下半导体空穴和电子的重新分布，金属和半导体可以分别通过的外部光电效应和内部光伏效应将太阳能转化为电能。然而，由于缺乏自由电子或在光照下空穴和电子的重新分布，在电子绝缘聚合物中无法检测到光电效应。云南大学王继亮副教授、包黎霞副教授等人报道了一种通过光机电（PME）效应有效地将紫外光能量转化为电子绝缘共聚物电能的新策略。作者将功能性偶氮苯（AZO）和咪唑离子液体（ILO）低聚物分别用作光异构体和偶极单元，通过PME效应实现光诱导感光链段的异构化，并进一步产生动态偶极子和等量但符号相反的电极感应电荷。所构建的电子绝缘共聚物（AZO-co-ILO）基纳米发电机（PME-NG）可以在紫外线照射下直接输出交流电（高达5.8 V和247 μA），这意味着该PME-NG在自供电电子设备中具有广泛的潜在应用。该研究以题为“Photomechaelectric nanogenerator”的论文发表在《Matter》上。 |
