Preparation and Properties of Poly（ether ether ketone）/Carbon Nanotube Modified Polypropylene Janus Composite Separator北大核心CSCD

Lithium-ion batteries （LIBs）have attracted wide attention because of their broad prospects in electric vehicles. However,the safety problems and low multiplier performance of the commercial polyolefin separator limit their further development,due to the poor dimensional thermal stability and low electrolyte absorption rate. Poly（ether ether ketone）（PEEK）and carbon nanotube（CNT）are compounded to coat on polypropylene （PP） to prepare Janus composite separator （PP@C） through the phase inversion method. PP@C composite separator does not deform at 180 ℃ for 0. 5 h（only slight deformation）,illustrating excellent thermal stability. The electrolyte absorption rate of PP@C2 is 193. 8%. The electrolyte uptake rate of the PP@C2 composite membrane was 193. 8%,which was 64. 5% higher than the PP membrane,showing a superduper electrolyte permeability. As a result,the specific discharge capacity of LIBs assembled with PP@C2 composite separator is 157. 6 mA·h/g at 0. 2 C and 129. 8 mA·h/g at 2 C,showing good rate performance with the capacity recovery rate of more than 99%. This might be attributed to the ultra-high thermal stability of PEEK,the good affinity of the electrolyte,the high conductivity of CNT,as well as the uniform dispersion of Li+ ,so that the separator can have excellent electrochemical performance while improving safety. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

Monte Carlo模拟研究剪切对嵌段共聚物溶液溶胶-凝胶转变行为的影响

利用非平衡态Monte Carlo模拟方法,研究了剪切对ABA遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中溶胶-凝胶转变行为的影响.结果表明,一定程度的剪切流场会促使溶胶-凝胶转变浓度向低浓度方向移动.计算了剪切下体系的结构信息,包括链构型的分布、胶束的聚集数和数目、胶束簇的聚集数和数目、单链的平均尺寸和拉伸程度.结果表明,剪切使分子链沿着剪切方向被拉伸,导致分子链的尺寸变大,使体系中的分子链有更大几率可以形成桥型链,进而促进体系发生溶胶-凝胶转变.     

A simple and effective boundary model in nonequilibrium molecular dynamics method

We propose a simple and effective boundary model in a nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation to study the out-of-equilibrium dynamics of polymer fluids. The present boundary model can effectively weaken the depletion effect and the slip effect near the boundary, and remove the unwanted heat instantly. The validity of the boundary model is checked by investigating the flow behavior of dilute polymer solution driven by an external force. Reasonable density distributions of both polymer and solvent particles, velocity profiles of the solvent and temperature profiles of the system are obtained. Furthermore, the studied polymer chain shows a cross-streaming migration towards center of the tube, which is consistent with that predicted in previous literatures. These numerical results give powerful evidences for the validity of the present boundary model. Besides, the boundary model can also be used in other flows in addition to the Poiseuille flow.     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟

利用Monte Carlo模拟, 对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现, 相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(f_A)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在f_A较小、 ε较大的情况下, 相应环形嵌段共聚物的cmc值更小; 而在f_A较大、 ε较小的情况下, 线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同f_A及ε的关系, 计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明, 在所研究的f_A和ε范围内, 环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小, 因而从熵贡献角度来看, 环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看, 当f_A较小、 ε较大时, 环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当f_A较大、 ε较小时, 线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见, 对体系的胶束化自由能进行系统分析, 有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

P123重水溶液的物理凝胶化及凝胶结构

利用 1H NMR方法, 研究了高浓度的P123(PEO20PPO70PEO20)在重水溶液中的溶胶-凝胶转变过程. 升高温度使得体系发生溶胶-凝胶转变, 进一步升高温度, 体系发生凝胶-溶胶转变. 通过对不同质子基团的谱线宽度和化学位移偏移的分析, 同时结合流变学频率扫描和同步辐射(SR)研究, 发现质量分数为30%的P123的重水溶液在凝胶化过程中, 结构经历了由立方相(cubic)-六角柱状相(hcp)-层状相(lamellar)的转变过程, 其中立方相为面心立方(fcc)和六角密堆积球状相(hcps)的混合相. 高温时从凝胶到溶胶的转变主要体现为P123形成富集区与水发生相分离的过程.     

F68和F108水溶液溶胶-凝胶转变过程的流变学研究

采用流变学方法研究了具有高PEO质量分数(80%)的两亲性三嵌段共聚物Pluronic F68(PEO₈₀-PPO₃₀-PEO₈₀)和F108(PEO₁₃₃-PPO₅₀-PEO₁₃₃)的水溶液在升温过程中的溶胶-凝胶转变过程, 发现对于特定浓度的嵌段共聚物水溶液, 在溶胶-凝胶转变过程中会出现一个“软凝胶”区域, 通过对F68进行区域的频率扫描实验, 推测了相应的内部结构.     

软三嵌段两面神胶体粒子自组装行为的模拟研究

采用软补丁粒子模型及相应的介观动力学模拟方法, 研究了软三嵌段两面神胶体粒子在稀溶液条件下的自组装行为. 通过合理调节补丁大小和补丁之间的吸引强度, 软三嵌段两面神胶体粒子能够自组装形成非常丰富的聚集结构, 包括线状结构、 六方柱状结构、 体心四方束状结构以及三维网络状结构. 此外, 分析了与纤维结构类似的体心四方束状结构形成的动力学机理. 模拟结果为实验上设计并制备新颖的超胶体纳米结构提供一定的理论支持.     

Monte Carlo模拟方法研究管道受限对高分子链缠结的影响

采用基于格子模型的Monte Carlo模拟方法,考察了链长分别为30和250的线形高分子在管道内受限状态下的尺寸及扩散性质.结果表明,当线形高分子的链长低于其缠结链长时,其受限条件下高分子的性质随受限程度的变化而单调变化;而当线形高分子的链长大于缠结链长时,高分子的性质表现出非单调性,进而说明受限具有一定程度的解缠结...     

热场效应下聚酰亚胺纤维力学性质有限元分析

利用COMSOL Multiphysics 5.3软件构建了聚酰亚胺纤维三维有限元模型。 该模型实现了固体传热和表面对表面辐射传热产生的温度场中聚酰亚胺纤维固体力学的计算,重点分析了孔洞的大小、位置和热膨胀系数的差异对聚酰亚胺纤维力学性能的影响。 结果表明,聚酰亚胺(PI)纤维在两端固定约束的条件下,在固体传热和表面对表面辐射传热产生的温度场中呈现相似的应力变化趋势,即聚酰亚胺纤维出现孔洞,使纤维的力学性能降低,孔洞越大,应力分布越不均衡,越不利于纤维性质的稳定;温度越高,应力越大;但随着负轴向热膨胀系数的增加,应力逐渐减小。     

聚乙烯导热复合材料的电子束辐照改性

将低密度聚乙烯(LDPE)、氧化铝(Al₂O₃)和纳米二氧化硅(SiO₂)进行熔融共混,再通过电子束辐照对得到的材料进行改性,得到了同时具有高导热性能和力学性能的复合材料(PE-Al-Si)。 当纳米SiO₂的质量分数为1%,电子束辐照剂量为120 kGy时,与不含SiO₂的复合材料(PE-Al)相比,PE-Al-Si的导热系数达到了0.759 W/(m·K),提高了22%。 另外,PE-Al-Si的拉伸强度比PE-Al提高了17%。 证明SiO₂不仅可以改善复合材料的力学性能,同时还提高了辐照效率及复合材料的导热性能。