《高孔隙率材料泡孔結構的相形態和流變調控機理》是依託華南理工大學，由黃漢雄擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高孔隙率材料泡孔結構的相形態和流變調控機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃漢雄
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
組織工程支架等多孔材料要求有高的孔隙率，其製備極具挑戰性。本項目綜合套用本課題組3項發明專利技術，提出孔尺寸呈雙峰分布的高孔隙率材料的創新製備思路，即通過混煉流場，並可輔以超臨界流體(SCF)，促進納米粒子分散，並使之位於少組分相內與/或界面上，以改變組分的黏彈性能與/或降低界面張力，在少組分相含量較低時組裝成共連續相形態；對材料進行微發泡，在少組分相內形成微孔；溶解掉發泡樣品中的多組分相。納米粒子可起四重作用，即增強、促進共連續相形態形成、促進微孔發泡和促進細胞的生長和粘附。建立泡孔結構-材料的相形態參數和線性黏彈流變性能-混煉流場參數和SCF這三者之間的綜合關係，就可把混煉流場和SCF的協同作用以及相形態和流變性能作為調控泡孔結構的一種手段，在一定程度上實現高孔隙率材料製備方法的突破，為通過擠出和注塑這兩種高分子加工的最重要技術，大規模製備這類材料提供基礎。
結題摘要
高孔隙率的多孔材料套用十分廣泛，作用日顯重要，但其製備極具挑戰性。 主要研究內容和重要結果： 1. 提出並實施了製備高孔隙率泡孔結構的新思路，包括高孔隙率高分子材料支架、具有多尺度高孔隙率泡孔結構高分子製品和微生物燃料電池用三維開孔碳泡沫支架電極的製備。 2. 研製成功線上黏度測試系統和擠出微孔發泡設備。 3. 研究高剪下速率下高分子熔體的剪下黏度，揭示了高分子熔體的真實高剪下流變行為；提出穩態測試模式研究熔體的延伸黏度，以更準確地反映其拉伸特性。 4. 通過設計加工流場製備高分子多相體系，並研究其微觀形態和流變性能。混沌混煉提供的拉伸和摺疊效應有利於高度分散或薄片狀等形態的形成，尤其是在少組分相含量較低（如30 wt%）時形成明顯的共連續相形態。分析了混煉流場尤其是混沌流場參數對材料微觀形態和流變性能的影響以及微觀形態參數與流變性能之間的關係，從而揭示了混煉流場-流變性能-微觀形態之間的關係。 5. 採用兩步和一步法2種方式，製備發泡材料，研究其泡孔結構和性能。 (1) 兩步法 (a) 在變溫模式下通過升溫與降壓協同作用製備成功雙峰高孔隙率泡孔結構，分析其形成機理，並研究發泡條件對發泡材料雙峰泡孔結構和性能的影響。 (b) 製備高分子共混物發泡材料，研究其泡孔結構和性能及開孔結構形成機理。 (c) 基於相形態的微孔發泡共混物泡孔結構調控的機理研究。 (d) 製備成功新的三維開孔碳泡沫支架電極，大大提高了微生物燃料電池的最大輸出電流密度和最大輸出功率密度。 (2) 一步法 (a) 擠出微孔發泡製備高開孔率微孔發泡材料的研究。 (b) 首次提出注射壓縮微孔發泡新方法，研究發泡製件的泡孔結構和巨觀性能。 通過上述研究，揭示、分析了發泡材料的泡孔結構和巨觀性能-材料的微觀形態參數和流變性能-混煉流場尤其是混沌混煉流場參數這三者之間的綜合關係。這樣，就可把混煉流場以及相形態/微觀結構和流變性能作為調控泡孔結構的一種手段，探索泡孔結構調控尤其是高孔隙率泡孔結構形成的機理。本項目研究在一定程度上實現了高孔隙率材料製備方法的突破，為通過擠出和注塑這兩種高分子加工的最重要技術，規模製備高孔隙率材料提供了基礎。
