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京都大學開發出易加工的新型超柔韌氣凝膠
發布日期：2018-08-14
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核心提示：京都大學開發出易加工的新型超柔韌氣凝膠
到目前為止，疏通，輕薄的氣凝膠的脆性限制了那些易碎固體的實際應用，而這些氣凝膠幾乎完全由充滿空氣的孔組成。現在情況可能會發生變化：在《Angewandte Chemie》的介紹中，日本研究人員引進了極具彈性的氣凝膠，這種氣凝膠易于加工，并且可以低成本生產。他們的成功依賴于雙重交聯的有機——無機網絡結構且網絡密度可調。
氣凝膠可由各種脆性的材料制成，但這使得該產品的切削、鉆孔或銑削之類的工藝幾乎不可能實現。此外，他們需要的干燥過程也是比較昂貴的。
在京都大學(日本)的Kazuki Nakanishi和Kazuyoshi Kanamori領導的團隊中，Guoqing Zu目前開發了一種新型的異常彈性氣凝膠。它們的材料基于單體乙烯基二甲基甲氧基硅烷和乙烯基甲基二甲氧基硅烷，它們最初通過使用其乙烯基中的雙鍵的自由基聚合連接成聚合物鏈。聚合物鏈一個或兩個甲氧基(-OCH3)有機硅側鏈(硅烷)在硅原子上，這取決于單體，這些基團參與下一步，即在硅烷側鏈的一個或兩個位置上的交聯反應，這也取決于單體。該縮聚形成硅氧烷橋(-Si-O-Si-)。所得聚合物(聚乙烯基聚二甲基硅氧烷——聚乙烯基聚甲基硅氧烷共聚物)的交聯密度取決于兩種單體混合的比例。隨后成本較低的空氣壓力或冷凍干燥后形成具有特殊孔隙率的氣凝膠
由于其柔韌的硅氧烷和碳氫化合物鏈，易斷的結構會具有高彈性。它們可以彎曲，卷曲，扭曲并切割成所需的形狀。更密集交聯的氣凝膠表現出高隔熱性，超過聚氨酯泡沫等傳統材料。
同樣有趣的是氣凝膠的選擇性吸收：暴露于己烷和水的混合物中，它們僅吸收己烷，隨后可以通過像海綿一樣擠壓材料或通過蒸發除去己烷。然后可以重復該過程直到混合物完全分離。比如，如果它們偶然進入到水中，則可以分離溶劑或油，如丙酮，甲苯，礦物油和煤油。
研究人員還用這些聚合物和導電石墨烯納米片制造復合材料。在一定壓力下，石墨烯薄片聚集在一起，大幅的增加了電導率。此屬性可用于包括電子設備和可穿戴電子器件的觸摸板。
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