具有独立弹性与感应网络的热塑性硫化胶应变敏感特性的高效调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51903150
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Strain sensing materials have widely existed drawbacks such as difficult balance of elastic network and strain sensing networks, narrow range and difficulty to control gauge factor (GF), which have greatly restricted their further development. This project aims to construct independent elastic and carbon nanotube (CNT) strain sensing network of CNTs filled thermoplastic vulcanizates (TPV) via tailoring the thermodynamic and kinetic factors. The preparation technology of GF high-efficiency control of TPV can be obtained by morphology control of the double-particle networks with controlling the shearing, breaking and combining process control of dispersed rubber phase. The relationship of the double networks and GF can be illustrated by the systematic experimental research. And the finite element method will be employed to analyze the theoretical relation between the microstructure and the deformation evolution with the strain loading, which will furthermore illuminate the efficient control mechanism of GF. The high-performance strain sensing materials with efficient control of GF can be obtained via constructing the independence elastic network and strain sensing network structure, which will also play a synergistic effect of the excellent properties. The successful implementation of this project will expand the application of TPV in strain sensing material field and play an important role in the theoretical and experimental foundation for the design of high-performance TPV materials and strain sensors.
针对应变敏感共混物存在的弹性网络与应变感应网络相互制约、难以平衡、应变敏感因子(GF)调控范围窄、调控困难的问题,拟以热塑性硫化胶(TPV)为研究对象,结合热力学与动力学设计,将碳纳米管(CNTs)均匀分布于塑料基体中,构建独立的弹性与应变感应网络结构;通过调控动态硫化过程中橡胶的剪切与破碎过程,实现TPV中双网络结构的有效调控,获得应变敏感TPV材料GF的高效调控技术与方法。通过实验研究TPV材料中双网络结构与GF调控之间的影响规律。通过有限元模拟阐明TPV材料微观结构与基体形变间的定量关系,明确GF高效调控的机制。利用橡胶弹性网络与CNTs应变感应网络结构独立与性能协同的特点,实现GF可高效调控的高性能应变敏感TPV材料的制备。本项目的研究有助于拓展TPV在应变敏感材料领域的应用,为高性能TPV与应变敏感材料的结构设计提供理论与实验依据。

结项摘要

本项目针对传统应变传感材料制备复杂、应变量小及结构-性能调控困难等问题,采用动态硫化技术制备具有应变传感特性的热塑性硫化胶(TPV),相比已有的成果TPV具有独立应变传感与橡胶弹性的双网络结构,为制备简单,应变敏感因子(GF)可高效调控的高性能应变敏感TPV材料的制备提供有力的技术支持。具体来说,研究成果主要涉及以下三个方面: 1. 针对TPV中微纳橡胶粒子网络的形成与调控,研究了不同加工外场及动态硫化硫化过程中不同橡塑体系TPV中微纳橡胶粒子网络的形成、演变过程及其微观结构与性能之间的关系,获得TPV中微纳橡胶粒子网络的形成条件与关键调控因素;2. 针对TPV中双网络结构的形成与调控,通过多壁碳纳米管(MWCNTs)的选择性分布与动态硫化反应的控制与匹配,构建了结构独立与性能协同的橡胶粒子弹性网络与MWCNTs应变感应网络结构,实现橡胶粒子网络与MWCNTs应变感应网络的结构调控与性能优化,获得了实现TPV应变传感特性高效调控的加工设计规律;3. 针对TPV应变敏感特性高效调控,通过改变橡塑组成比,调控TPV动态硫化过程中的剪切破碎过程,进一步改变橡胶分散相的尺寸以及其粒子间的塑料基体层的厚度,来实现MWCNTs导电网络致密度的调控,进一步实现其应变敏感特性的高效调控。基于以上研究成果,项目组在Composites Science and Technology、Composite Structures等国内外学术期刊发表论文8篇,被SCI收录8篇(其中JCR一区论文2篇),获得发明专利授权1项。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Multiwalled carbon nanotubes filled thermoplastic vulcanizate dielectric elastomer with excellent resilience properties via inhibiting MWCNT network formation
多壁碳纳米管填充热塑性硫化橡胶介电弹性体通过抑制MWCNT网络形成而具有优异的回弹性能
  • DOI:
    10.1002/app.50129
  • 发表时间:
    2020-10-24
  • 期刊:
    JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Ma, Lifeng;Hu, Jiajia;Dou, Rui
  • 通讯作者:
    Dou, Rui
Design of ethylene-propylene-diene monomer foam and its double-layer composite for improving sound absorption properties via experimental method and theoretical verification
通过实验方法和理论验证提高吸声性能的乙烯-丙烯-二烯单体泡沫及其双层复合材料的设计
  • DOI:
    10.1002/pen.25424
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang Xiting;Wang Yansong;Ma Lifeng;Guo Hui;Yang Chao;Liu Ningning;Wang Jincheng
  • 通讯作者:
    Wang Jincheng
Effect of Cross-Linking Degree of EPDM Phase on the Morphology Evolution and Crystallization Behavior of Thermoplastic Vulcanizates Based on Polyamide 6 (PA6)/Ethylene-Propylene-Diene Rubber (EPDM) Blends
EPDM相交联度对聚酰胺6(PA6)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混物热塑性硫化胶形态演变和结晶行为的影响
  • DOI:
    10.3390/polym11091375
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    POLYMERS
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ma, Lifeng;Yang, Wei;Guo, Hui
  • 通讯作者:
    Guo, Hui
Polyamide 6‐based thermoplastic vulcanizate for thermostability: An experimental and theoretical investigation
聚酰胺 6 基热塑性硫化橡胶的热稳定性:实验和理论研究
  • DOI:
    10.1002/app.51718
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jiang Chao;Ma Lifeng Ma
  • 通讯作者:
    Ma Lifeng Ma
Carbon nanotube film based flexible bi-directional strain sensor for large deformation
基于碳纳米管薄膜的柔性双向大变形应变传感器
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2019.126959
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Ma Lifeng;Lu Weibang
  • 通讯作者:
    Lu Weibang

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其他文献

藏南贡扎剖面赛诺曼阶/土伦阶与三冬阶/坎潘阶界线附近地层的岩石磁学对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    高校地质学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马丽凤;李永祥
  • 通讯作者:
    李永祥

其他文献

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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

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          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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