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北京科技大學查俊偉教授團隊 AM:聚酰亞胺雜化膜動態特性研究新突破
2023-07-01  來源:高分子科技

  聚酰亞胺因獨特的分子結構而具有優異的耐高、低溫特性,力學性能,耐溶劑性以及十分可靠的絕緣性能,被廣泛用于電工電子等領域。然而,材料在長期的高溫度、高壓力及高電場等惡劣環境中服役會面臨機械/電損傷而失效的問題。良好的動態特性能夠恢復材料的各項性能指標,促進多次循環利用。然而,高玻璃化轉變溫度的聚酰亞胺分子鏈段常溫常壓下運動困難,無法進行破壞后的主動回收和修復。



  針對上述問題,北京科技大學查俊偉教授團隊在前期工作 (J. Mater. Chem. C, 2022, 10, 11307-11315; Energy Environ. Mater. 2023, 6, e12427; Adv. Mater. 2023, 35, 2207451.; Adv. Mater., 2023, 2301185.的基礎之上,進一步突破研究聚酰亞胺材料動態特性過程中面臨的修復條件困難,回收效率低的關鍵問題,首次實現聚酰亞胺雜化膜單體回收。該團隊在盡可能保證聚酰亞胺自身優異的熱、化學穩定性,高絕緣、機械性能的同時,在聚酰亞胺基因單元和連接酶 (Adv. Mater. 2023, 35, 2207451的基礎上引入聚酰亞胺擴鏈劑的概念,進一步提升聚酰亞胺雜化體系中的動態亞胺鍵的含量,實現高效率修復和超強單體回收,完成聚酰亞胺雜化膜在電或機械損傷失效后的回收再利用。該工作有利于解決電工電子應用聚酰亞胺循環利用難的關鍵問題,較大程度的實現了節約資源,保護環境的整體目標 (Adv. Mater. 2023, 2304175)文章部分簡圖如下: 


圖1 聚酰亞胺雜化膜的基本特性。 


圖2 聚酰亞胺雜化膜的修復特性。



圖3 聚酰亞胺雜化膜/碳纖維的回收特性。


  團隊認為確定適用的動態共價鍵、動態交聯網絡結構或離子聚合手段是能夠開發出完全閉環可重復利用聚酰亞胺的關鍵。對于剛性聚合物(如聚酰亞胺)的修復,由于修復條件的苛刻和復雜性,想要實際應用仍然面臨很多需要解決的關鍵問題;而對于可回收聚合物而言,材料損傷失效后被替換,隨后進行降解回收的后處理,條件相對易被調節,更有利于實際應用過程中的操控。本工作近期以“Dynamic Covalent Adaptable Polyimide Hybrid Dielectric Films with Superior Recyclability”為題發表于Advanced Materials(Doi: 10.1002/adma.202304175)上。第一作者為北京科技大學20級博士萬寶全,通訊作者為北京科技大學查俊偉教授和清華大學黨智敏教授


  相關工作鏈接:

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2022/tc/d2tc01605b

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/eem2.12427

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202207451

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202301185

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202304175

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(責任編輯:xu)
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