基於苝類盤狀液晶的新型炭薄膜材料製備的研究

《基於苝類盤狀液晶的新型炭薄膜材料製備的研究》是依託北京科技大學，由王磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於苝類盤狀液晶的新型炭薄膜材料製備的研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：王磊
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本項目是用基於苝類的盤狀液晶分子來製備新型炭薄膜材料，工作主要分為三部分，首先基於苝類盤狀液晶分子的分子設計、合成、表征和液晶性能研究，目的是得到含碳、氫、氧或者氮，可以直接炭化的盤狀液晶分子。第二部分是盤狀液晶薄膜塗覆的研究，就是利用液晶的易取向和自組裝、自修復特性，製備規整排列、垂直取向的盤狀液晶分子薄膜。最後是探索和最佳化盤狀液晶薄膜的炭化條件，最終得到的高性能炭薄膜材料，並研究其力學性能、導電和導熱性能。通過本項目的實施可以建立盤狀液晶分子結構、液晶性能和液晶分子自組裝取向行為的關係；明確液晶薄膜結構、炭化條件和炭薄膜性能的關係，為製備新型炭薄膜材料開闢一個全新的方法，同時研究炭化機理。

結題摘要

本項目合成製備了系列苝類盤狀液晶分子PS4-PS8，通過分子結構的調控，實現了對盤狀液晶分子間相互作用調節，最佳化得到熱穩定、且具有六方柱狀相的盤狀液晶。此液晶材料PS8通過熱、電的刺激可以對液晶薄膜進行單一取向排列，分別實現垂直取向和平行取向。最後，利用液晶高度有序性和取向性，通過摻雜，降低了瀝青（天然液晶）基碳纖維的預氧化溫度，提高了取向度和有序程度，最佳化預氧化、碳化條件，製備出了高模量的碳纖維材料。本課題建立了盤狀液晶分子結構、液晶性能和液晶分子組裝取向行為的關係；明確了碳纖維的製備、預氧化、碳化的條件，為高性能碳纖維製備方法提供了一個新思路。本項目開發了高性能碳纖維製備技術，建立高性能液晶基碳纖維的材料設計、性能測試、製備加工的整套實驗平台。