顆粒在線訊:固體材料具有骨架穩(wěn)定、易成型、可加工、力學性能好等特點,但往往難以發(fā)生快速動態(tài)響應。液體材料具有界面光滑、動態(tài)響應、傳質(zhì)效率高、自修復等特征,但本身很難自支撐使用。固液主客體復合材料以固體為主體(連續(xù)相)材料,以液體為客體(分散相)材料,彌散分布在固體內(nèi)或連續(xù)填充于固體中,兼具固體的屬性和液體的屬性,并衍生出豐富的界面性質(zhì)和各種單一組分所無法實現(xiàn)的優(yōu)異性能。氣凝膠獨特的多孔固體結(jié)構(gòu),能夠為承載功能液體提供限域空間和強毛細作用力,使其在固液主客體復合材料領(lǐng)域大顯身手,催生并推動該領(lǐng)域發(fā)展。
中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張學同團隊長期致力于氣凝膠及氣凝膠固液主客體復合材料研究。近年來,該團隊相繼提出了石墨烯氣凝膠/相變材料主客體復合體系,展示其在智能纖維領(lǐng)域的應用;研究了凱夫拉氣凝膠/相變材料主客體復合體系,展示其在紅外隱身、空調(diào)纖維等領(lǐng)域的應用;開展了氮化硼氣凝膠/相變材料主客體復合體系研究,展示其在5G便攜式電子設備中的熱控管理多元化應用;開展了聚多巴胺/芳綸納米纖維氣凝膠薄膜與低共熔相變材料的主客體復合體系研究,發(fā)展了具有阻燃和低溫熱管理功能的主-客體復合薄膜。
近期,該團隊在Advanced Materials上發(fā)表文章,系統(tǒng)綜述固液主客體復合材料的最新進展和未來研究方向:首先,介紹了固液主客體復合材料的概念、分類、設計策略(包括材料設計、維度設計、連續(xù)性設計、尺寸效應和響應性),以及制備方法。其次,闡述了如何借助多孔固體材料和功能液體材料固有屬性,來獲得固液主客體復合材料的各種優(yōu)異性能,特別是在光學、熱學、電學、機械、吸附和分離等方面的性能,并進一步展示固液主客體復合材料在光學器件、熱管理、電磁屏蔽、柔性電子、氣體吸附以及多相分離等領(lǐng)域的應用。最后,展望了固液主客體復合材料的未來發(fā)展方向,評述了目前所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展機遇。
相關(guān)研究工作獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、英國皇家學會-牛頓高級學者基金等資助。
固液主客體復合材料的設計及其在光學顯示、紅外隱身、智能響應、柔性電子、氣體分離等領(lǐng)域的典型應用
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