[發(fā)明專利]一種具有熱響應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)納米雜化材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010080548.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN111171351A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋娜;高裴;丁鵬;施利毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08L71/02;C08L1/02;C08K3/22;C08K3/04
• 代理公司: 廣州高炬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

本發(fā)明公開了一種用于智能熱管理的納米雜化材料及其制備方法，其包括如下步驟：(1)纖維素納米晶的制備；(2)Fe₃O₄@CNCs納米雜化物的合成；(3)G/PEG/CNCs雜化物的制備；(4)Fe₃O₄@CNCs/G/PEG納米雜化膜的合成。本發(fā)明還公開了采用上述方法制備的用于智能熱管理的納米雜化材料，其為一具有熱響應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)的、Fe₃O₄@CNCs/G/PEG復(fù)合納米材料膜，該雜化膜的厚度在40～50μm之間；其具有熱響應(yīng)、優(yōu)良的機(jī)械性能和形狀記憶功能。其熱變形的溫度較低，且變形時(shí)間遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的熱響應(yīng)時(shí)間，可滿足智能熱管理的要求，且綜合成本低、易于產(chǎn)業(yè)化推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物-無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于智能熱管理的具有熱響應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)納米雜化材料及其制備方法。

背景技術(shù)

熱管理系統(tǒng)是保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要組成部分之一。隨著微電子、太陽(yáng)能、發(fā)光二極管(LED)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，器件的小型化和超高集成度使其對(duì)熱管理系統(tǒng)提出了更高的要求。到目前為止，關(guān)于智能材料熱管理的各種研究工作已經(jīng)得到了深入的研究。例如，Lu等人通過(guò)在合成的偶氮苯液晶彈性體中摻雜聚合物接枝金納米棒的多步方法，開發(fā)了近紅外光(NIR)和紫外光響應(yīng)聚合物納米復(fù)合材料。Gogoi等人。準(zhǔn)備石墨烯作為一種新型的二維碳納米材料，具有高的熱導(dǎo)率、高的比表面積和楊氏模量等優(yōu)異性質(zhì)。盡管上述報(bào)道已取得了令人滿意的結(jié)果，但其制備通常需要復(fù)雜的化學(xué)合成方法或繁瑣的加工工藝，極大地阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。一種有用的方法是使用刺激響應(yīng)材料，因此，利用刺激響應(yīng)材料賦予導(dǎo)熱材料智能化是制備智能熱管理材料的一個(gè)很有前途的研究方向。

現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)朇N201610816463.4公開了一種基于氫鍵作用的熱響應(yīng)形狀記憶水凝膠及其制備方法，合成基于氫鍵作用的熱響應(yīng)形狀記憶水凝膠，利用氫鍵的可逆性，具有初始形狀的水凝膠在一定溫度變形后，在室溫下冷卻固定形狀，再將具有臨時(shí)形狀的水凝膠放在一定溫度下能回到初始形狀，具有良好的形狀記憶性能和機(jī)械性能。

但是上述專利技術(shù)方案所制備的水凝膠要在80℃的熱水中加熱5min，外力下將其彎成所需形狀，保持外力不變?cè)谑覝叵吕鋮s10h，撤去外力后水凝膠形狀固定，再將變形水凝膠放入80℃的熱水中，水凝膠回到直線形；其熱變形的溫度較高、且變形所需時(shí)間較長(zhǎng)，不利于進(jìn)行高效、快捷的智能熱管理。

現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)朇N201811331985.0公開了一種相轉(zhuǎn)變溫度可控的熱響應(yīng)納米纖維膜的制備方法，由NIPAM合成PNIPAM線性聚合物，通過(guò)改變添加劑用量的方式，調(diào)控PNIPAM的相轉(zhuǎn)變溫度，克服了溫敏性聚合物的聚合度不夠好，對(duì)臨界相轉(zhuǎn)變溫度的反應(yīng)不夠準(zhǔn)確，在對(duì)外界刺激進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中易出現(xiàn)響應(yīng)速度較慢，穩(wěn)定性較差的缺陷。但是該技術(shù)其在合成過(guò)程較為復(fù)雜，材料無(wú)綠色可再生的作用，同時(shí)其相變材料不具備超快熱響應(yīng)。