西南交大王勇教授团队《Prog. Polym. Sci.》综述：调控碳纳米管分布制备结构/功能一体化先进高分子复合材料

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近日，西南交通大学材料科学与工程学院王勇教授与德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所Petra Pötschke博士合作在高分子学科顶级期刊《Progress in Polymer Science》上发表了题为“Selective localization of carbon nanotubes and its effect on the structure and properties of polymer blends”的综述论文。论文的第一作者为西南交通大学青年教师祁晓东博士，通讯作者为王勇教授和Petra Pötschke博士，西南交通大学为第一作者单位。

将碳纳米管引入高分子共混体系是实现复合材料高性能化与多功能化的有效途径。该类复合材料既能发挥不同高分子组分间结构和性能优势互补的特点，又能充分发挥碳纳米管高强、高模、导电等优势，复合材料在呈现优异机械性能的同时亦可呈现出特殊的功能特性。其中，碳纳米管在共混物中的选择性分布不仅会诱导共混物微观结构和形态的演变，也为开发结构/功能一体化先进共混物复合材料提供了新的选择，因而引起科学界与工业界的广泛关注。

本综述详细总结了近年来高分子共混物/碳纳米管复合材料的研究进展。首先介绍了影响碳纳米管在共混物中选择性分布的热力学和动力学因素，热力学因素包括碳纳米管与聚合物的相互作用参数，动力学因素包括碳纳米管自身特性、共混加工工艺（混合顺序、混合时间、剪切速率等）；其次介绍了碳纳米管对共混物的相形态（相容性、相分离、相转变）、流变行为、结晶行为等的影响；最后，从结构化和功能化的角度系统梳理了碳纳米管的选择性分布与共混物复合材料的性能（机械性能、导电性能、传感性能、形状记忆性能、电磁屏蔽性能、介电性能等）之间的关联，并指出该领域的挑战和机遇。

图1：碳纳米管在共混物中的选择性分布及其对共混物复合材料结构和性能的影响。

图2：碳纳米管在不相容共混物中选择性分布的五种状态及其相应的优异性能。(a)碳纳米管选择性分布于双连续共混物的连续相中，(b)碳纳米管选择性分布于海岛结构共混物的分散相中，(c)碳纳米管选择性分布于海岛结构共混物的连续相中，(d)碳纳米管选择性分布于海岛结构共混物的两相界面处，(e)碳纳米管选择性分布于双连续共混物的两相界面处。

该研究得到了国家自然科学基金(51803172、51203129, 51173151、50973090)和四川省青年科技创新研究团队(2021JDTD0009)等项目的资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670021001180?via%3Dihub

作者介绍

王勇，西南交通大学教授、博士生导师、德国洪堡学者，主要从事结构/功能一体化先进高分子复合材料的研究，着重解决高分子复合材料在化工建设、建筑节能、能源存储、环境净化等领域应用的基础科学问题和工程技术问题。主持国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、四川省青年科技创新研究团队、四川省杰出青年基金等项目20余项；在Prog. Poly. Sci.、Macromolecules、Chem. Sci.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J.等期刊发表论文280余篇，他引6000余次，参编英文专著1部。研究成果获2018年度四川省科技进步奖（自然类）二等奖、2016年度成都市自然科学一等奖、2007年四川省科技进步一等奖、2006年度全国百篇优秀博士论文提名论文、2005年四川省科技进步一等奖等奖项。

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