详细描述
鉴冉冉，青岛科技大学机电工程学院副教授，首要研讨范畴为高分子资料加工成型与智能制作。
定向导热纳米复合资料关于快速散失无功热量和保证高度集成电子设备的长时间安稳运转十分重要。青岛科技大学鉴冉冉课题组为完成高分子资料高效混炼与热质办理提出了低碳节能的场协同塑化混炼与强化传热理论，并依据开发的场协同改变挤出技能完成了定向导热EPDM/MWCNTs橡胶纳米复合资料的低本钱接连化制备。优异的定向导热功用，归因于改变挤出工艺共同改变螺旋活动特性构成的MWCNTs定向导热网络。该工艺经过配备场协同改变螺杆的冷喂料橡胶挤出机，诱导聚合物在挤出进程发生改变螺旋流以促进MWCNTs在基体中有用解聚和均匀涣散并有序摆放，以简略的工艺、较低的本钱进行导热复合资料的接连化制备，在制备定向高导热聚合物资料方面具有潜在的使用价值。
杰出的混合涣散、热散布和温度均匀性是影响聚合物基复合资料功用的要害，取决于螺杆结构对聚合物流型的有用操控。咱们的研讨标明，与一般螺杆比较（图1），场协同改变螺杆表现出优异的混合功用（图2）、传热功用和温度均匀性（图3），这得益于其共同改变结构对内部流场的热质调控，使流体速度场与速度梯度场和温度梯度场的协同性进步。
复合资料的定向导热功动力自场协同改变螺杆在挤出进程中发生的改变螺旋活动（图4），有用促进了填料在基体中的混合涣散与取向摆放。图5所示为所制备的EPDM/MWCNTs复合资料样品在三维空间维度的微观描摹，可知经由场协同改变螺杆挤出的样品，多壁碳纳米管在橡胶基体中表现出均匀的散布，其间大多数都朝向特定的方向(图5a中箭头所示)。挤出样品的取向度剖析终究标明（图5b和5c），经由改变挤出后，断面（XY和XZ）取向度显着高于YZ面，MWCNTs沿X方向（即活动方向）取向；而经一般螺杆A挤出的测验样品中未曾发现相似的现象，表现为无序、各向同性特征。
图6所示的EPDM/MWCNTs复合资料热导率剖析标明，采用场协同改变螺杆制备的样品，其X方向热导率显着高于Y、Z方向，一起其热导率也显着优于一般螺杆样品。明显，未添加多壁碳纳米管的样品热导率最低，并跟着碳纳米管的参加而添加；因为混合增强，经螺杆挤出后热导率进一步提高。这些依据效果得出，加工技能和资料配方关于完成高功用产品平等重要。在相同配方下，场协同改变螺杆比惯例螺杆制备样品的热导率更好，其间改变元件涣散摆放的螺杆C作用最优。有必要留意一下的是，与含有更多填料的现有文献比较，改变挤出工艺制备的复合资料表现出增强的导热功用（图6c），突出了咱们加工技能的先进性。
图6. 螺杆C制备样品的各方向热导率(a)、不同条件下制备样品的X向热导率(b)、与现有研讨比较(c)
表1总结了所制备EPDM/MWCNTs复合资料的机械功用，包含拉伸强度、开裂伸长率、100%和300%定伸应力、撕裂强度以及邵尔硬度。与一般螺杆比较，场协同改变螺杆制备的样品展现出显着改进的归纳机械功用，其间改变元件涣散摆放的螺杆C作用最优。
在这项工作中，咱们经过改变挤出战略承认了多壁碳纳米管在EPDM橡胶基体中的取向结构及其对EPDM/MWCNTs复合资料导热功用和机械功用的影响。作为事例研讨，对三种螺杆结构能够进行了规划和比较，增强的螺杆功用为杰出的产品特性做出了重大贡献。流线轨道证明了改变挤出进程中改变螺旋流的存在，其改进了螺杆的混合和传热功用，也是MWCNTs填料取向构成和EPDM/MWCNTs复合资料导热系数各向异性的首要内因。改变螺旋流有助于MWCNTs在挤出进程中有用解聚和均匀涣散，并诱导它们沿活动方向有序摆放。
螺杆结构高度影响颗粒的涣散形状，从而影响复合资料的全体功用。本研讨标明，由改变元件涣散摆放的场协同改变螺杆制备的EPDM/MWCNTs复合资料因其优异的均匀混合和定向涣散而具有高导热性和力学功用。这些发现也适用于其他填料增强复合资料体系，以制作具有各向异性的抱负资料。因为“双辊开炼-挤出”工艺在聚合物工业中很常见且使用广泛，因此能低本钱地很多制作定向取向复合资料及功用化制品。
Clean Energy Science and Technology (CEST)是一份世界敞开获取的同行评定期刊，出书频率为一年四期（季刊）。2023年7月在上海举行创刊编委会并正式创立，2023年9月创刊号上线。期刊由爱丁堡大学范前锋教授与北京化工大学杨卫民教授担任主编。本刊旨在以原创研讨文章、总述文章以及谈论等方式宣布高质量的权威性和跨学科观念及效果，范畴包括生物质能、太阳能、氢能、风电、清洁原子能，以及清洁动力的转化贮存、资料配备及安全、体系优化、开发利用和清洁动力方针等多个板块。CEST的方针是兴办清洁动力范畴世界一流学术期刊，咱们将一直遵循高水平开展主旨，据守期刊开展方针。2024年12月，CEST正式承认被Scopus数据库录入。2025年咱们诚邀全球专家学者活跃投稿！
