北京化工大学吴大鸣教授设计发明出一种新的高导电导热聚合物基复合材料制备方法—SCFNA
构建网络是制备高性能导电导热聚合物基复合材料的关键，目前广泛采用的自组装成网模式因自组装力不足，难以得到密实的网络，导致复合材料的导电导热性能远低于预期值。进一步增加导电填料的体积分数，虽然会增加网络的密度，但对网络上导电粒子平均间距的进一步减小贡献不大，反而会造成复合材料加工性能和力学性能的大幅下降。
为解决上述问题，应该探索能够有效减小导电网络上粒子间平均间距的新加工方法。北京化工大学塑料机械研究所所长吴大鸣教授团队提出了一种空间限域强制组装法（SCFNA）制备导电导热复合材料的新方法，其实质是在限制自组装网络摆动自由度的条件下，对松散的自组装网络进行强制压缩组装。从而对功能分散相施加远大于自组装作用力的“强制组装力”，强制“挤走”导电粒子间的聚合物，实现了导电网络的密实化，为大幅度提高导电性能提供了可能性。在填料含量不变的前提下，复合材料的电导率成数倍甚至成数量级的提高。同时复合材料的导热性能也获得了数十倍提高。该方法目前在热塑性复合材料，热固性复合材料及光固化复合材料均获得显著效果。相关成果发表在国际知名复合材料期刊Composites Part A。
通过制备方法的创新，实现了用“强制组装”方法替代目前“自组装”方法构建网络的重要突破，相同配方条件下，采用SCFNA法制备的聚丙烯-碳纤维复合材料导电性能高出2-4个数量级。制备的聚二甲基硅氧烷-碳纤维复合材料导电性能提高1-5个数量级。同时，获得了聚合物基复合材料关于强制组装厚度上的导电渗流现象。相关研究得到业内同行的高度关注，有望较大程度地推进聚合物基导电导热复合材料技术的进步。同时对于开辟注射机与螺杆挤出机新功能具有重大的工程实用价值。
图1 工艺路径
图2 SCFNA理论模型
图3 SCFNA制备聚丙烯-碳纤维复合材料各流程中碳纤维网络演化规律
图4 熔融共混法与强制组装法制备聚丙烯碳纤维复合材料导电性能对比
图5 聚丙烯碳纤维复合材料关于强制组装厚度上的导电渗流现象
相关成果主要有：
《Composites Part A》, 102(2017)：88-95;
《RSC Advances》,7(2017)：14761-8;
《Polymer Engineering & Science》, 57. 3（2017）：268-274;
《Polymer Engineering & Science》, 57. 3（2017）：268-274;
《Advance in Polymer Technology》, 2017;00:1-11,doi: 10.1002/adv.21815
《Applied Thermal Engineering》, 121（2017）：492-500
一种限域空间微纳米精密组装法制备高性能聚合物基导电复合材料的方法[P], ZL 201610885809；
2017“光威杯”中国大学生高性能复合材料科技创新竞赛一等奖。
该工作得到了国家自然科学基金委、有机无机复合材料国家重点实验室、中英北京化工大学-Bradford大学学术交流项目、中国博士后基金的支持。相关论文的第一作者主要有北京化工大学博士后高小龙,博士孙靖尧，第一通讯作者吴大鸣教授,联合通讯作者黄尧老师。
论文链接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X17302956
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号chemshow （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。