生物基介电材料研究方面取得新进展

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近日，材化学院功能高分子与化学建材团队王平博士通过离子液体（ILs）催化调控聚乳酸/多壁碳纳米管（PLA/MWCNTs/EMA-GMA）纳米复合体系的界面化学反应和相结构，制备了可用于吸波、隐形和电磁屏蔽功能器件的生物基纳米复合材料。相关成果以《Improved mechanical and dielectric properties of PLA/EMA-GMA nanocomposites based on ionic liquids and MWCNTs》为题在国际学术期刊《Composites Science and Technology》（材料类TOP期刊；JCR Q1区，影响因子7.094）上发表。
        以PLA为代表的生物质可降解塑料由于其绿色、低碳、环保、可堆肥降解、来源广泛等优点成为全球研究应用的重点。特别是以多壁碳纳米管(MWCNTs)为媒介的生物基吸波、隐形和电磁屏蔽功能的器件更是当前研究的热点。目前很多科研工作者开展了PLA/MWCNTs复合材料相关的研究，但尚处于起步阶段，且对MWCNTs与PLA基体的相互作用，该作用对PLA基体聚集态结构的演化，以及最终对复合材料性能的影响和调控机理方面研究较少。
        材化学院王平博士联合合肥工业大学丁运生教授、徐佩副教授和周意杨博士通过将ILs引入PLA/MWCNTs/EMA-GMA体系，催化了PLA/EMA-GMA的界面增容反应，将材料的冲击强度提高了36.7%，拉伸强度和断裂伸长率分别提高 10%和 86.8%。并发现ILs诱导了MWCNTs在材料界面和基体内部形成了固体填料网络（图1），实现材料介电常数降低2倍的同时介电损耗降低20倍，复合材料电性能明显提高，并对机理进行阐述（图2和图3）。

图1. PLA/EMA-GMA复合材料断面SEM和TEM照片

图2. PLA/EMA-GMA复合体系介电常数和介电损耗随频率的变化图

图3. ILs对PLA/EMA-GMA/MWCNTs相结构调控和界面强化增容机理

       上述研究得到了国家自然科学基金项目（51903002）、安徽省重大专项（201903a05020027），安徽高校协同创新项目（GXXT-2019-017）、安徽省高校省级自然科学研究重点项目（KJ2019A0774）和安徽建筑大学博士启动基金项目（2019QDZ22）的资助，是学院科研平台建设和新进教师培养取得的重要成果。（文：陈建利  图：王平；审稿：冯绍杰）