پروژه 24

مقاله مهندسی نانوکامپوزیت های پلیمری زیست تخریب پذیر گرمایی و رسانای الکتریکی

زبان لاتین

فرمت: pdf

Engineering thermally and electrically conductive biodegradable polymer nanocomposites

تقاضای فوری برای تولید کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر زیست تخریب پذیر با هدایت گرمایی و / یا الکتریکی خوب برای کاهش آلودگی پلاستیک که توسط زباله‌های الکترونیکی معرفی شده‌است، وجود دارد. در اینجا، ما یک نانوکامپوزیت مبتنی بر پلیمر زیست تخریب پذیر، قابل پردازش و مکانیکی با هدایت گرمایی و الکتریکی عالی با استفاده از اصل پراکندگی پرکننده و کار چسبندگی (Wa)به عنوان راهنما طراحی و مهندسی کرده‌ایم. در این طراحی، نانو پلاکت‌های گرافن (GNP ها)در یک پلیمر زیست تخریب پذیر بسیار شکل پذیر - پلی (بوتیلن آدیپات - کو - بوتیلن ترفتالات)(PBAT)پراکنده شدند. مخلوط شدن با یک پلیمر زیست تخریب پذیر دیگر، پلی (لاکتیک‌اسید)(PLA)که تمایل کمی به GNP ها دارد، پراکندگی GNP ها در ماتریس PBAT را محدود می‌کند، در نتیجه تشکیل یک شبکه پرنفوذ را تسهیل می‌کند. در نتیجه، رسانایی گرمایی بالا (۳.۱۵ W / mK)و رسانایی الکتریکی (۳۳۸ S / m)برای نانوکامپوزیت در ۴۰ درصد وزنی از بارگیری GNP ها به دست آمد، و عملکرد مکانیکی حتی در چنین بارگذاری پرکننده به دلیل تعامل قوی بین GNP ها و PBAT، قوی باقی ماند.

There is an urgent demand for producing biodegradable polymer based composites with good thermal and/or electrical conductivity to mitigate the plastic pollution introduced by electronic waste. Here, we have designed and engineered a mechanically strong, melt processable, biodegradable polymer based nanocomposite with excellent thermal and electrical conductivity using filler dispersion principle and the work of adhesion (Wa) as guides. In the design, graphene nano-platelets (GNPs) were dispersed into a highly ductile biodegradable polymer - poly (butylene adipate-co-butylene terephthalate) (PBAT). Blending with another biodegradable polymer, poly (lactic acid) (PLA) that has low affinity to GNPs, confined the dispersion of GNPs within PBAT matrix, thereby facilitating the formation of a percolated network. As a result, high thermal conductivity (3.15W/m⋅K) and electrical conductivity (338S/m) were achieved for the nanocomposite at 40 wt% of GNPs loading, and the mechanical performance remained strong even at such filler loading due to the strong interaction between GNPs and PBAT. This study provides a new strategy for effectively producing high thermally and/or electrically conductive polymer nanocomposites