超重力反应结晶-萃取相转移法可控制备纳米金属氢氧化物透明分散体机制及应用基础

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Optically transparent organic-inorganic nanocomposites have great potential applications. The related key science problems are how to control size and uniformity of nanoparticles, as well as the dispersity in transparent polymer matrix. The controlled preparation of highly transparent liquid dispersions of nanoparticles could resolve these problems. This project aims to the practical application demands for transparent flame retardant polymer materials. A kind of new material of transparent nanosized metal hydroxide dispersions for flame retardant application is thus presented. Based on functionally guided active design of surface and the control principle of molecular reaction engineering, a novel way to prepare highly transparent liquid dispersions of nanosized magnesium/aluminum based hydroxide for flame retardant by high gravity reaction crystallization-phase transfer technology is proposed. These nanoparticles will be well dispersed in transparent polymer matrix by high efficient process, thereby low-cost preparation of high-performance flexible transparent flame retardant polymer nanocomposite film materials. This project mainly investigates the interaction of surfactant, particle surface and dispersion media; studies the preparation mechanism of highly transparent liquid dispersions of metal hydroxide nanoparticles for flame retardant by intensifying molecular mixing and mass transfer in high gravity reactor; explores the rules of mixing, mass transfer, particle nucleation, growth and dispersion in the coupling process of reaction, crystallization and phase transfer; prepares high-performance low-cost flexible transparent nanocomposite materials for flame retardant and build the structure-function relationship of preparation process, shape and structure, and application property. The implementation of this project will provide the technology and theoretical basis for the controllable preparation and application of transparent flame retardant nanodispersions.
透明有机无机纳米复合材料有巨大应用前景,涉及的关键科学问题是如何调控纳米颗粒尺寸、均一性,及其在透明聚合物中的分散性,纳米颗粒透明分散体制备可解决此问题。本项目围绕柔性透明聚合物阻燃材料实际应用需求,提出阻燃用纳米金属氢氧化物透明液相分散体新材料;进而通过功能导向表面主动设计,基于分子反应工程调控原理,提出超重力反应结晶-萃取相转移法可控制备纳米镁铝基氢氧化物透明分散体新技术;进一步将此新材料高效复合分散于柔性透明聚合物基体中,实现高性能柔性透明阻燃纳米复合材料的创制。重点研究表面修饰剂与颗粒表面、分散介质间的相互作用;探寻纳米镁铝基氢氧化物透明分散体可控制备的理论机制,研究超重力环境下反应结晶-萃取相转移耦合过程中分子混合、传质、颗粒成核、生长与分散规律;构建制备工艺-形态结构-应用性能间的本构关系。本项目的实施将为阻燃用纳米颗粒透明分散体的可控制备和应用提供技术路线和理论基础。

结项摘要

纳米颗粒的分散是其应用的核心难题。当纳米颗粒尺寸足够小且分散良好时,其分散在溶剂中形成的液相纳米分散体,通常具有良好的透明性或明显的丁达尔效应。纳米分散体材料较传统的纳米粉体材料更易于在聚合物基体中分散和应用,具有更优异的性能,是制备透明有机无机纳米复合材料的重要中间体。.本项目围绕透明聚合物阻燃材料实际应用需求,提出阻燃用纳米金属氢氧化物透明液相分散体新材料;进而通过功能导向表面主动设计,基于分子反应工程调控原理,提出超重力反应结晶-萃取相转移法可控制备纳米镁铝基氢氧化物透明分散体新技术;进一步将此新材料高效复合分散于透明聚合物基体中,实现高性能透明阻燃纳米复合材料的创制。. 本项目的研究内容和任务按计划已全面完成。本项目采用超重力反应结晶-萃取相转移法成功制备出了Mg(OH)2、Al(OH)3、Mg-Al-CO3 LDHs等多种纳米金属氢氧化物透明分散体,分散介质可为水、醇或甲苯等,形成了可控制备平台;研究并揭示了相关分散体材料的可控制备机制。相比于传统釜式法,超重力法所得产品平均粒径更小,透明性更好,固含量更高;更重要的是,反应过程从间歇变成了连续。此外,本项目还利用所得透明纳米分散体,通过溶液共混等复合方法,创制出了PVA/Mg(OH)2、PET/Mg(OH)2、PP/Mg(OH)2多种高性能透明阻燃纳米复合材料,所得材料具有良好的阻燃、抗熔滴及力学性能。本项目已在AIChE J.、Ind. Eng. Chem. Res.、Chem. Eng. J.、Nanotechnology等国外权威期刊上发表SCI论文10篇;申请相关中国发明专利3件(已授权1件),另授权美国发明专利1件,中国发明专利3件;培养博士和硕士生4名。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(7)
Facile Preparation of Controllable-Aspect-Ratio Hydroxyapatite Nanorods with High-Gravity Technology for Bone Tissue Engineering
利用高重力技术轻松制备用于骨组织工程的可控纵横比羟基磷灰石纳米棒
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.6b04902
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Lv Bo-Yang;Zhao Li-Sheng;Pu Yuan;Le Yuan;Zeng Xiao-Fei;Chen Jian-Feng;Wen Ning;Wang Jie-Xin
  • 通讯作者:
    Wang Jie-Xin
High-Gravity-Assisted Synthesis of Surfactant-Free Transparent Dispersions of Monodispersed MgAl-LDH Nanoparticles
超重力辅助合成无表面活性剂的单分散MgAl-LDH纳米颗粒透明分散体
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-02-19
  • 期刊:
    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Chen, Bo;Sun, Qian;Chen, Jian-Feng
  • 通讯作者:
    Chen, Jian-Feng
Synthesis of Transparent Oil Dispersion of Monodispersed Calcium Carbonate Nanoparticles with High Concentration
高浓度单分散纳米碳酸钙透明油分散液的合成
  • DOI:
    10.1002/aic.15729
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    AICHE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Pu Yuan;Kang Fang;Zeng Xiao-Fei;Chen Jian-Feng;Wang Jie-Xin
  • 通讯作者:
    Wang Jie-Xin
Synthesis of Transparent Aqueous ZrO2 Nanodispersion with a Controllable Crystalline Phase without Modification for a High-Refractive-Index Nanocomposite Film
无需改性即可合成晶相可控的透明水性ZrO2纳米分散体用于高折射率纳米复合薄膜
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.8b00160
  • 发表时间:
    2018-06-12
  • 期刊:
    LANGMUIR
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xia, Yi;Zhang, Cong;Chen, Jian-Feng
  • 通讯作者:
    Chen, Jian-Feng
Controllable synthesis of transparent dispersions of monodisperse anatase-TiO2 nanoparticles and nanorods
单分散锐钛矿型TiO2纳米粒子和纳米棒透明分散体的可控合成
  • DOI:
    10.1016/j.matchemphys.2018.12.012
  • 发表时间:
    2019-02-15
  • 期刊:
    MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Guang, Mei;Xia, Yi;Chen, Jian-Feng
  • 通讯作者:
    Chen, Jian-Feng

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  • 通讯作者:
    王洁欣

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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