西南交大王勇教授：調控碳納米管制備一體化先進高分子

　　近日，西南交通大學材料科學與工程學院王勇教授與德國德累斯頓萊布尼茨高分子研究所Petra P?tschke博士合作在高分子學科頂級期刊《Progress in Polymer Science》上發表了題為“Selective localization of carbon nanotubes and its effect on the structure and properties of polymer blends”的綜述論文。論文的第一作者為西南交通大學青年教師祁曉東博士，通訊作者為王勇教授和Petra P?tschke博士，西南交通大學為第一作者單位。

　　將碳納米管引入高分子共混體系是實現復合材料高性能化與多功能化的有效途徑。該類復合材料既能發揮不同高分子組分間結構和性能優勢互補的特點，又能充分發揮碳納米管高強、高模、導電等優勢，復合材料在呈現優異機械性能的同時亦可呈現出特殊的功能特性。其中，碳納米管在共混物中的選擇性分布不僅會誘導共混物微觀結構和形態的演變，也為開發結構/功能一體化先進共混物復合材料提供了新的選擇，因而引起科學界與工業界的廣泛關注。

　　本綜述詳細總結了近年來高分子共混物/碳納米管復合材料的研究進展。首先介紹了影響碳納米管在共混物中選擇性分布的熱力學和動力學因素，熱力學因素包括碳納米管與聚合物的相互作用參數，動力學因素包括碳納米管自身特性、共混加工工藝（混合順序、混合時間、剪切速率等）；其次介紹了碳納米管對共混物的相形態（相容性、相分離、相轉變）、流變行為、結晶行為等的影響；最后，從結構化和功能化的角度系統梳理了碳納米管的選擇性分布與共混物復合材料的性能（機械性能、導電性能、傳感性能、形狀記憶性能、電磁屏蔽性能、介電性能等）之間的關聯，并指出該領域的挑戰和機遇。

圖1：碳納米管在共混物中的選擇性分布及其對共混物復合材料結構和性能的影響。

圖2：碳納米管在不相容共混物中選擇性分布的五種狀態及其相應的優異性能。(a)碳納米管選擇性分布于雙連續共混物的連續相中，(b)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的分散相中，(c)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的連續相中，(d)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的兩相界面處，(e)碳納米管選擇性分布于雙連續共混物的兩相界面處。

　　該研究得到了國家自然科學基金(51803172、51203129, 51173151、50973090)和四川省青年科技創新研究團隊(2021JDTD0009)等項目的資助。

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670021001180?via%3Dihub

　　作者介紹

　　王勇，西南交通大學教授、博士生導師、德國洪堡學者，主要從事結構/功能一體化先進高分子復合材料的研究，著重解決高分子復合材料在化工建設、建筑節能、能源存儲、環境凈化等領域應用的基礎科學問題和工程技術問題。主持國家自然科學基金、教育部新世紀優秀人才支持計劃、四川省青年科技創新研究團隊、四川省杰出青年基金等項目20余項；在Prog. Poly. Sci.、Macromolecules、Chem. Sci.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J.等期刊發表論文280余篇，他引6000余次，參編英文專著1部。研究成果獲2018年度四川省科技進步獎（自然類）二等獎、2016年度成都市自然科學一等獎、2007年四川省科技進步一等獎、2006年度全國百篇優秀博士論文提名論文、2005年四川省科技進步一等獎等獎項。