气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了具有高离子电导率和机械强度的聚丙烯酰胺聚合物骨架、具有丰富硅羟基的保水添加剂气相SiO_(2)和对二氧化碳稳定的近中性电解液,制备了气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质(SiO_(2)-HPE)。所合成的SiO_(2)-HPE聚合程度高,表面孔道丰富且元素分布均匀。SiO_(2)表面丰富的硅羟基通过改变HPE中的氢键网络,加强了对水分子的束缚,SiO_(2)-HPE因此展现出了良好的保水性、优异的机械性能和较高的离子电导率,是一种理想的柔性锌-空气电池电解质。基于SiO_(2)-HPE组装的近中性锌-空气电池,在相对湿度为30%的条件下,循环寿命可达200 h。此外,基于SiO_(2)-HPE的柔性近中性锌-空气电池器件在弯曲和剪切等特殊条件下都展现出优异的性能,并且可作为电源为不同的用电器供电,是一种极具潜力的下一代电化学储能器件。

中和度对含水凝胶阻燃不饱和聚酯性能的影响

制备了水相单体丙烯酸不同中和度的含水凝胶阻燃不饱和聚酯树脂(HCUP),并对HCUP力学性能、阻燃性能、保水率、尺寸稳定性及其分散相的形貌进行了研究。结果表明,中和度在80%,85%时,HCUP的拉伸强度、弯曲强度分别出现最大值;中和度增加时,HCUP的阻燃性得到较大提高,HCUP的保水率和尺寸保留率也随之增加。当中和度达到100%时,HCUP的极限氧指数可达35%。扫描电镜分析发现随中和度的提高,分散相微粒尺寸逐渐减小,粒径分布变窄。

中性水凝胶多相混合模型的相变研究

基于多相介质混合理论建立的模型,研究中性水凝胶的相变行为,经过一定的合理简化,得到了一个关于固相体积分数的偏微分方程.一维情况下,在不同的初始条件下通过差分格式数值模拟相变的动态过程,与稳态结果吻合得很好,并且相变得很平缓;二维情况下,基于不动点迭代,数值模拟了周期小扰动边界下相变的稳态情况,分析了相变特点.

基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器

随着科技发展和时代进步,发展质轻便携、安全环保的高性能储能器件变得日趋重要,对柔性固态超级电容器的研究也应运而生.柔性电极材料及电解质的选用是设计柔性固态超级电容器的关键因素,近年来一直是研究的热点.考虑到环境污染及实际需求问题,本文采用中性凝胶电解质对具有高比表面积、良好导电性及取向性的碳纳米管阵列进行包埋处理,所形成的柔性复合薄膜作为电极材料,设计制备三明治结构的柔性超级电容器件.通过改变凝胶电解质中所加入的无机盐电解质种类,调控器件的电化学储能性质.最终在聚乙烯醇PVA-NaCl作为凝胶电解质时,整个器件比容量最高达104.5 mF·cm^(–3),远高于有机离子凝胶与碳管阵列形成的复合器件以及无规分布的碳纳米管与水凝胶形成的复合器件,同时获得了0.034 mW·h·cm^(–3)的最大能量密度,并且具有良好的倍率性能、循环稳定性及抑制自放电的效果,并在高电压1.6 V下依然保持良好的化学稳定性.这种中性凝胶/碳管阵列复合超级电容器件不仅满足了绿色安全、柔性便携的要求,未来在医学可植入器件等领域也具有很好的应用前景.

高强度P(AA-co-AM)水凝胶的合成及性能优化

以相对分子质量较大的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)为交联剂,研究P(AA-co-AM)水凝胶的制备,以提高其机械强度。通过单因素实验,考察AA中和度、单体比例等因素对P(AA-co-AM)水凝胶强度和吸水倍率的影响。研究结果表明,当丙烯酸中和度为80%、n(AM)/n(AA)为2.5、引发剂用量为0.5%、n[(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)]/n[Na_(2)SO_(3)]为1.0、反应温度为50℃、交联剂用量为0.6%时,水凝胶的强度及吸水倍率最好。