基于新型高效掺杂物和3D-1D-2D/3D定向成型的高导热聚合物材料的热输运机理探究与实验研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51776079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0603.传热传质学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Polymer materials exhibit easy accessibility, excellent mechanical properties, good chemical stability and excellent processing property. However, the extremely poor thermal conductivity of polymers limits the scope of their application, especially in heat transfer field. From multi-factor synergistic control of the polymers’ thermal transport property, this project will study the heat transport theory and enhancing mechanism of polymer materials from theoretical and experimental aspects, and finally develop the high-thermal-conductivity polymer materials and their composites. The main research contents include: 1. Study the influence of interfacial coupling interactions between dopants and matrixes on heat transport property at interfaces; 2. Study the synergistic effect mechanism between individual structure and group spatial distribution characteristic of dopants on heat transport of polymer composites; 3. Develop the 3D-1D-2D/3D forming process for pure polymer materials from amorphous bulk to highly oriented nanofibers, and then from highly oriented nanofibers to highly oriented membrane or bulk; 4. Study the synergistic enhancement mechanism of thermal conductivity of polymer nanofibers under physical processes, such as torsion, weaving and squeezing et al., and come up with the forming and assembling methods to improve heat transport of nanofibers; 5. Experimentally develop multielement doping composites and highly oriented polymers or their composites, and research their thermal conductivity.
高分子聚合物来源广、机械性能优良、化学性质稳定、加工成型方便,被广泛应用于食品包装、电子封装、工程制造等方面,但它极低的导热系数限制了其在广阔传热领域的应用。本项目将理论和实验相结合,从高分子聚合物热输运特性各影响因素协同调控出发,研究高分子聚合物热输运机理及强化机制,最终研制高导热高分子聚合物。主要研究内容包括:1.掺杂物与基体表面耦合作用与热量输运特性的机理研究;2.掺杂物个体结构和群体空间分布特征对热量输运特性的协同作用机制研究;3.探索单纯聚合物历经无定形态块体-高定向纳米纤维-高定向薄膜/块体的3D-1D-2D/3D制备和成型过程,并研究其多维度下热输运演变机理;4.研究扭转、拉伸、编织等多重物理过程对聚合物纳米纤维导热性能的协同作用机制,提出改善导热性能的纳米纤维组合成型方式;5.实验研制多元掺杂复合材料和高定向聚合物及其复合材料,并对其导热性能进行实验研究。

结项摘要

本项目以提高高分子材料及其复合材料热量输运性能作为主要目标,从聚合物导热性能的各个影响因素出发,从微观、介观到宏观三个层面分析,探究新型高效掺杂物和3D-1D-2D/3D定向成型的高导热聚合物材料的热输运过程以及它们的耦合作用机理,发展提高热量输运性能的多因素协同调控机制,提高聚合物及其复合材料的导热性能。主要研究内容包括(1)掺杂物与基体表面耦合作用与热量输运特性的机理研究;(2)掺杂物个体结构和掺杂物群体空间分布特征对热量输运特性的协同作用机制研究;(3)探索聚合物历经无定形态块体-高定向纳米纤维-高定向薄膜/块体的3D-1D-2D/3D形态演变过程,并研究多维度高定向聚合物的热输运演变机理;(4)研究扭转、拉伸、编织等多重物理过程对聚合物纳米纤维导热性能的协同作用机制,并提出改善导热性能的纳米纤维组合成型方式;(5)设计并搭建实验系统,研制多元掺杂复合材料和高定向聚合物及其复合材料,并对其导热性能进行实验研究。本项目工作对于探究高导热复合材料的热传输机理以及材料的制备方法和工艺具有重要的理论意义和工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Optimal design of a segmented thermoelectric generator based on three-dimensional numerical simulation and multi-objective genetic algorithm
基于三维数值模拟和多目标遗传算法的分段温差发电机优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2018.01.099
  • 发表时间:
    2018-03-15
  • 期刊:
    ENERGY
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Ge, Ya;Liu, Zhichun;Liu, Wei
  • 通讯作者:
    Liu, Wei
Enhancing the Thermo-Mechanical Property of Polymer by Weaving and Mixing High Length-Diameter Ratio Filler
高长径比填料的编织和混合增强聚合物的热机械性能
  • DOI:
    10.3390/polym12061255
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Polymers
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhang Bo;Liang Yunmin;Liu Biwei;Liu Wei;Liu Zhichun
  • 通讯作者:
    Liu Zhichun
Optimization design of slotted fins based on exergy destruction minimization coupled with optimization algorithm
基于火用破坏最小化耦合优化算法的开缝翅片优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2019.106133
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMAL SCIENCES
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Wang, Shicheng;Xiao, Biao;Liu, Zhichun
  • 通讯作者:
    Liu, Zhichun
Coalescence-Induced Jumping of Nanodroplets on Textured Surfaces
纹理表面上纳米液滴的聚结诱导跳跃
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.7b02939
  • 发表时间:
    2018-01-04
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Gao, Shan;Liao, Quanwen;Liu, Zhichun
  • 通讯作者:
    Liu, Zhichun
Nano Heat Pump Based on Reverse Thermo-osmosis Effect
基于反热渗透效应的纳米热泵
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.0c02475
  • 发表时间:
    2020-11-19
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Li, Ji;Long, Rui;Liu, Zhichun
  • 通讯作者:
    Liu, Zhichun

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PEMFC尾气冷凝的自增湿运行
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
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  • 作者:
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    柳朝华
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  • 发表时间:
    2014
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    刘志春
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
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    --
  • 作者:
    陈向东;刘志春
  • 通讯作者:
    刘志春

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基于微纳多孔介质相变的高性能低品位热传输及转换系统研究
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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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