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美荷科學家通過“計算化學”開發出新型高聚材料

美荷科學家通過“計算化學”開發出新型高聚材料

  • 分類:行業資訊
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2021-04-19
  • 訪問量:0

【概要描述】計算化學帶來新型超強自愈高聚材料  有望給運輸、航空、微電子等行業帶來變革  科技日報訊最近,美國IBM研究所與加州大學伯克利分校、荷蘭埃因霍芬理工大學等單位科學家合作,通過“計算化學”將實驗室實驗與高精計算相結合,模擬新材料的形成反應,開發出兩種能循環利用的新型高聚材料,有望給運輸、航空、微電子等行業的加工制造帶來變革?! 锢韺W家組織網近日報道,這些新材料首先具有抗開裂性質,強度高于骨骼,還

美荷科學家通過“計算化學”開發出新型高聚材料

【概要描述】計算化學帶來新型超強自愈高聚材料  有望給運輸、航空、微電子等行業帶來變革  科技日報訊最近,美國IBM研究所與加州大學伯克利分校、荷蘭埃因霍芬理工大學等單位科學家合作,通過“計算化學”將實驗室實驗與高精計算相結合,模擬新材料的形成反應,開發出兩種能循環利用的新型高聚材料,有望給運輸、航空、微電子等行業的加工制造帶來變革?! 锢韺W家組織網近日報道,這些新材料首先具有抗開裂性質,強度高于骨骼,還

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  計算化學帶來新型超強自愈高聚材料

  有望給運輸、航空、微電子等行業帶來變革

  科技日報訊 最近,美國IBM研究所與加州大學伯克利分校、荷蘭埃因霍芬理工大學等單位科學家合作,通過“計算化學”將實驗室實驗與高精計算相結合,模擬新材料的形成反應,開發出兩種能循環利用的新型高聚材料,有望給運輸、航空、微電子等行業的加工制造帶來變革。

  據物理學家組織網近日報道,這些新材料首先具有抗開裂性質,強度高于骨骼,還能變形自愈,所有材料能完全恢復成最初原料的樣子。而且,它還能“變身”成新的聚合結構,強度再增加50%,成為另一種超強輕質材料。相關論文發表在當天的《科學》雜志上。

  航空材料需要有良好的抗開裂性,但目前的聚合材料抗開裂能力有限,而且很難循環利用,不能重鑄、自愈或熱分解,廢棄材料只能用廢渣填埋法處理。研究小組發現的是一個新材料“家族”,其屬性可按照需要廣泛調節,也為探索研究和應用開發帶來更多機會。他們開發出的兩種新型材料各具特色,包括高硬度、耐溶解、開裂自愈強化等。

  這些新型聚合材料原料廉價,通過冷凝反應大分子連在一起,小分子形成水或乙醇。反應簡單而容易調節。在250℃時,聚合物通過共價鍵重組,除去溶劑變得比骨骼還強,但缺點是脆而易碎。它在高pH值水中分毫無損,但在低pH值水中會選擇性分解,因此適當條件下,能可逆地變成最初材料形式,重新形成新的聚合結構。而且,把聚合物與碳納米管或其他強化填充劑混合,高溫加熱后能變得更強,擁有類似于金屬的性質,用在飛機、汽車上。

  在室溫環境下,能形成另一種像彈力膠似的聚合材料,溶劑嵌在聚合網絡中,不僅強度比大部分聚合材料更高,而且仍保持柔韌性,就像橡膠帶。如果開裂,把碎片拼在一起,能在幾秒鐘內重新形成化學鍵而連成一個整體。這種性質讓它能在中性環境實現循環利用,在需要可逆重組的應用領域大顯身手。

  研究人員指出,這種非傳統的方法將帶來許多前所未有的新材料,加速新材料的開發過程。 “雖然高性能材料研究已取得巨大進步,但目前設計的聚合材料還缺乏許多基本性質。新材料創新在應對全球挑戰、開發新產品等方面非常關鍵?!盜BM研究所先進有機材料科學家詹姆斯·海德里克說,“現在,我們能通過計算來預測分子在化學反應中會怎樣,制造出新的聚合結構,幫助推動新材料的開發,滿足交通運輸、微電子或先進制造行業中對復雜先進材料的需求?!?常麗君)

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