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項(xiàng)目名稱(chēng)：粒子填充改性高分子復(fù)雜體系流變學(xué)及其應(yīng)用

項(xiàng)目獲獎(jiǎng)等級(jí)：浙江省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

項(xiàng)目完成單位：浙江大學(xué)

項(xiàng)目完成人員：鄭強(qiáng), 宋義虎, 左敏, 杜淼, 上官勇剛

項(xiàng)目成果簡(jiǎn)介：

　　粒子填充改性高分子(PFP)結(jié)構(gòu)-流變-性能關(guān)系研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)以往流變理論適用范圍窄、無(wú)法預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)形成及演化機(jī)制等問(wèn)題，項(xiàng)目在構(gòu)建模型、揭示機(jī)理、預(yù)測(cè)性能、調(diào)控結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行多方面探索：⑴從導(dǎo)電性PFP材料的功能特性入手，研究其自限溫電熱特性和壓敏電阻行為，首次發(fā)現(xiàn)電阻的正/負(fù)電場(chǎng)效應(yīng)、正/負(fù)壓力效應(yīng)等新現(xiàn)象；⑵為揭示PFP結(jié)構(gòu)性能的外場(chǎng)依賴(lài)性，采用流變學(xué)方法研究熱、剪切、高分子結(jié)晶或玻璃化轉(zhuǎn)變等單/多因素下"粒子逾滲網(wǎng)絡(luò)"的形成、演化過(guò)程，并創(chuàng)建了"流變-導(dǎo)電同步測(cè)試"方法與裝置，利用導(dǎo)電、流變數(shù)據(jù)跟蹤外場(chǎng)激勵(lì)下PFP的結(jié)構(gòu)演化，引導(dǎo)出功能特性-黏彈性關(guān)系模型化研究新方向；⑶為揭示 PFP材料外場(chǎng)依賴(lài)性的內(nèi)在原因，將研究重心集中于界面相互作用和粒子的黏彈性貢獻(xiàn)，原創(chuàng)性地提出被國(guó)際學(xué)者稱(chēng)為"two-phase model of Song and Zheng"的"流變兩相"模型，采用"粒子相"黏彈性新參數(shù)首次揭示了大跨度濃度區(qū)間內(nèi)類(lèi)液(低填充)、類(lèi)固(高填充) 流變行為的統(tǒng)一機(jī)制，模型在多種PFP材料中得以應(yīng)用，適用性強(qiáng)；⑷以該模型為指導(dǎo)，通過(guò)控制"粒子相"結(jié)構(gòu)調(diào)控多相/多組分PFP材料的黏彈行為，在天然高分子、高強(qiáng)高韌性硬質(zhì)PVC納米復(fù)合材料、低閾值多相導(dǎo)電性PFP材料制備工藝與性能調(diào)控上取得突破。

　　項(xiàng)目主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有：首次提出"流變兩相"模型；提出同時(shí)描述流變、導(dǎo)電演化過(guò)程的一級(jí)動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)逾滲模型；建立流變響應(yīng)-功能特性間的關(guān)聯(lián)模型；調(diào)控"粒子相"結(jié)構(gòu)與黏彈性，實(shí)現(xiàn)高性能或高服役穩(wěn)定性PFP材料的可控制備。系列創(chuàng)新成果，揭示了"粒子相"的形成、演化機(jī)制及其對(duì)PFP流變行為與功能特性的貢獻(xiàn)，形成較完整的理論認(rèn)識(shí)。發(fā)表 SCI 論文140余篇，被SCI 正面他引1200余次(其中10 篇代表論文在SCI他引340余次）；獲發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)3 項(xiàng)。研究成果受到高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可，在高端期刊Prog Polym Sci (影響因子IF = 26.854) 綜論中被正面引述3次，被《Advanced Nanomaterials》等19本專(zhuān)著、手冊(cè)引述。低閾值多相導(dǎo)電性PFP結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)開(kāi)始在西安蓋沃熱能科技有限公司進(jìn)行推廣應(yīng)用，效果良好，新增產(chǎn)值900 余萬(wàn)元。

圖1 提出PFP熔體“兩相流變模型”，成功描述了大濃度跨度、不同界面作用體系的類(lèi)液-類(lèi)固轉(zhuǎn)變

圖2 建立了"流變-導(dǎo)電同步測(cè)試"方法，提出PFP 熔體熱致逾滲“一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型”，并揭示了“粒子相”結(jié)構(gòu)演化規(guī)律

圖3 建立了PFP材料流變響應(yīng)-功能特性間的關(guān)聯(lián)模型，成功預(yù)測(cè)了PFP材料的氣體阻隔性能、壓力-電阻效應(yīng)以及自調(diào)節(jié)電熱平衡行為

圖4 通過(guò)調(diào)控"粒子相"結(jié)構(gòu)與黏彈性，實(shí)現(xiàn)高性能PFP材料的可控制備，研制了低閾值高穩(wěn)定的多相PFP電熱膜，并進(jìn)行了初步推廣應(yīng)用

獲獎(jiǎng)證書(shū)