熱固性樹脂基復合材料的案例
基于粘彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型
背景介紹
熱固性樹脂基復合材料在制件成型過程中會產生殘余應力，引起固化變形，從而增加裝配和制造的難度，因此，合理預測預制件固化過程中的殘余應力的發展具有重要意義。
早期的研究主要集中于彈性理論來研究復材的固化成型，現今，越來越多的文獻考慮了樹脂的固化放熱以及材料的各向異性等因素的影響，發展了基于粘彈性模型的數值仿真計算方法，證明了粘彈性的結果固化變形量小于線彈性的結果，且樹脂含量越高的復材，其粘彈性效果越明顯。
RTM成型工藝示意圖
二。粘彈性模型在Abaqus中的實現
本文作者在參考文獻【1】的基礎上，使用廣義Maxwell粘彈性本構模型，聯合編寫了HETVAL、USDFLD、DISP、UMAT及UEXPAN子程序，在abaqus軟件平臺中實現了復材固化成型的仿真模擬，其基本編程思路如下圖所示：
其中，最關鍵的粘彈性本構公式為：
參考上述公式和子程序的編寫流程，可以完成上述模型。最后得到仿真Mises應力云圖和S33云圖如下：
得到的S33關于時間的曲線趨勢如下所示：
該曲線結果和文獻有出入，但是榮的文獻中關于底數的取值有錯誤，亦即下列公式的底數應以e為底數，而不是10
【1】
基于黏彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型.pdf
最后，歡迎大家關注“320科技工作室”微信公眾號，有相關需求可以添加管理員聯系方式~
展開 寧波材料所在生物基易回收熱固性樹脂領域取得進展
熱固性樹脂具有優異的機械性能、熱學性能、尺寸穩定性、加工性能以及化學穩定性等，在電子封裝材料、復合材料、膠粘劑及涂料等領域都具有廣泛應用。然而由于高度化學交聯的三維網絡，熱固性樹脂很難回收，同時也影響了其下游產品包括碳纖維復合材料、電子產品等的回收。針對這個問題，馬松琪研究員等人近年來做了大量工作，他們通過分子設計，在熱固性樹脂的分子結構中引入可控降解結構和可逆共價鍵結構，以實現樹脂的易回收性，取得了系列進展（Prog. Polym. Sci., 76, 65-110, 2018；ACS Sustain. Chem. Eng.,5(6): 4683-4689, 2017；Macromolecules, 49(10), 3780–3788, 2016；Macromolecules, 48(19), 7127–7137, 2015）。
近日，寧波材料所馬松琪研究員等人以原料豐富、可持續的木質素衍生物香草醛為原料，合成了一種生物基三醛基單體，進而通過與二胺單體之間的席夫堿反應制備了系列希夫堿熱固性樹脂TFMP-M、TFMP-P、TFMP-H（如圖1）。由于希夫堿鍵的存在，該類熱固性樹脂展現出了優異的熱延展性，在180℃熱壓下，10分鐘內就可重新加工成型回收（如圖2），并且在重塑后，基主體化學結構能夠保持，力學性能沒有明顯的下降；同時可在溫和酸性條件下水解，實現了熱固性樹脂的降解以及單體的回收（如圖3）。同時該希夫堿熱固性樹脂解決了已報道的可延展性熱固性樹脂熱學、力學性能低的問題，玻璃化轉變溫度達～178℃，拉伸強度達～69MPa，拉伸模量達～1925MPa。并且在結構中引入了有機磷結構，解決了熱固性樹脂易燃的問題，所得希夫堿熱固性樹脂具有優異的阻燃性，垂直燃燒試驗達到了V-0和V-1級別，有限氧指數在30%附近。
展開 中科院寧波材料所劉小青課題組JPS綜述：生物基熱固性樹脂研究進展
因此，生物基熱固性樹脂應在整個合成和使用過程中貫串綠色化學原理，追求更高效、低毒、可持續的合成方法，確保高性能或多功能性的同時提高使用壽命。
論文信息：
Recent development on bio-based thermosetting resins Jingkai Liu, Liyue Zhang, Wuliuyi Shun, Jinyue Dai, Yunyan Peng, Xiaoqing Liu* Journal of Polymer Science，DOI：10.1002/pol.20210328
https://doi.org/10.1002/pol.20210328
相關進展
中科院寧波材料所馬松琪研究員團隊在生物基易回收熱固性樹脂方面取得進展
中科院寧波材料所馬松琪研究員、朱錦研究員等在生物基易回收熱固性樹脂領域取得突破
中科院蘭州化物所王齊華研究員團隊實現熱固性形狀記憶聚酰亞胺的閉環回收利用
中物院化材所陳茂課題組在自修復可拆解的熱固性高分子及其纖維復材方向取得新進展
高分子科技原創文章。
展開 復合材料？
5、熱固性樹脂基復合材料
熱固性樹脂基復合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體，以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等為增強材料制成的復合材料。環氧樹脂的特點是具有優良的化學穩定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機械強度，廣泛應用于化工、輕工、機械、電子、水利、交通、汽車、家電和宇航等各個領域。1993年世界環氧樹脂生產能力為130萬噸，1996年遞增到143萬噸，1997年為148萬噸，1999年150萬噸，2003年達到180萬噸左右。我國從1975年開始研究環氧樹脂，據不完全統計，目前我國環氧樹脂生產企業約有170多家，總生產能力為50多萬噸，設備利用率為80%左右。酚醛樹脂具有耐熱性、耐磨擦性、機械強度高、電絕緣性優異、低發煙性和耐酸性優異等特點，因而在復合材料產業的各個領域得到廣泛的應用。1997年全球酚醛樹脂的產量為300萬噸，其中美國為164萬噸。我國的產量為18萬噸，進口4萬噸。乙烯基酯樹脂是20世紀60年代發展起來的一類新型熱固性樹脂，其特點是耐腐蝕性好，耐溶劑性好，機械強度高，延伸率大，與金屬、塑料、混凝土等材料的粘結性能好，耐疲勞性能好，電性能佳，耐熱老化，固化收縮率低，可常溫固化也可加熱固化。南京金陵帝斯曼樹脂有限公司引進荷蘭Atlac系列強耐腐蝕性乙烯基酯樹脂，已廣泛用于貯罐、容器、管道等，有的品種還能用于防水和熱壓成型。南京聚隆復合材料有限公司、上海新華樹脂廠、南通明佳聚合物有限公司等廠家也生產乙烯基酯樹脂。
1971年以前我國的熱固性樹脂基復合材料工業主要是軍工產品，70年代后開始轉向民用。
展開 
熱塑性樹脂基復合材料的制造工藝及其特性
用玻璃纖維增強熱塑性樹脂，提高了力學性能和熱變形溫度，降低了線脹系數，提高了耐疲勞和抗蠕變性能，同時改善了電性能。蘇州挪恩復合材料有限公司對比了尼龍66、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物增強前后的性能，從實驗結果看各方面性能都有顯著提高。
（碳纖維復合材料汽車板簧）
目前已有多種熱塑性樹脂用來作復合材料的基體，研制成功的熱塑性復合材料有纖維增強尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯等，一般應用在要求輕質、高強度、耐腐蝕的機械零件中，如航空機械、機車車輛、汽車、紡織機械、造船、建筑和電氣等領域。用碳纖維等高級增強材料代替玻璃纖維，可得到各種性能更好的復合材料，如結構材料、耐沖擊材料、耐磨、阻尼減振材料等。
這種材料的優點還和熱塑性塑料一樣具有重復使用性和二次加工性，其廢舊制品和加工中的邊腳料經過適當處理可以循環利用，該材料的制品可以采用熔融焊接方法連接，采用高溫高壓成型和冷卻成型，工藝周期較短、能耗低、生產效率高，熱塑性復合材料原料來源充足，價格低廉，易加工，熱塑性復合材料半成品（粒、片料）幾乎沒有貯存期限制。
熱塑性樹脂基復合材料工藝特性與熱塑性樹脂基基本相似，添加纖維增強材料后，其工藝性能略有變化，這與樹脂自身結構有密切的聯系。熱塑性樹脂基在成型加工過程中在剪切速率、溫度、壓力下變為粘流態，其流變性是決定樹脂體系加工性能的主要標志。
纖維含量、纖維長度、纖維取向對成型工藝也會造成影響。蘇州挪恩復合材料有限公司實驗人員分析了實驗測試數據，發現隨著纖維含量的增加，樹脂的粘度增加，流動性降低。在熱塑性復合材料中，玻璃纖維含量一般在20%-40%（質量分數），既有顯著增強效果，又能保證制品成型。過多的纖維含量會使纖維磨損嚴重，增強性能降低，物料成型性惡化，且對設備磨損加劇。
展開 基于Abaqus的復合材料固化成型過程中的熱-固化數值模擬 ￥99
復合材料固化成型過程中，許多材料參數都是與溫度場及固化度相關的，因此模擬復合材料固化成型時首先需要知道溫度場和固化度的變化情況。
溫度和固化度這兩部分是相互耦合的，復合材料固化過程的熱傳導需要考慮固化放熱的影響
式中，ρc為復合材料密度；Cc為復合材料比熱容，λ為導熱系數，T為溫度，t為時間；Q為熱生成率
式中，ρr為樹脂密度；Vf為纖維體積分數；Hr為樹脂放熱；α為固化度；固化反應速率
其中
式中，K為自催化模型反應速率常數；A為頻率因子；ΔE為活化能；R為理想氣體常數。
數值模擬過程中主要用到SDVINI、FILM、DISP、HETVAL及USDFLD子程序。
1) SDVINI和USDFLD子程序主要用來定義初始狀態變量，并且兩者可以互相替代。
2) FILM子程序用來定義熱傳導第三類邊界條件中的對流換熱系數和環境溫度。
3) DISP用來定義熱傳導第一類邊界條件，當熱交換系數非常大時，DISP和FILM定義的邊界效果相近。
4) HETVAL用來定義材料內部產生的熱量，該程序是連接熱傳導和固化動力學方程的關鍵。
使用的材料屬性見下表
仿真得到的固化度和溫度變化結果見下圖
[1]丁安心. 熱固性樹脂基復合材料固化變形數值模擬和理論研究[D].
[2]喬巍,姚衛星,馬銘澤.復合材料殘余應力和固化變形數值模擬及本構模型評價[J].材料導報,2019,33(24):4193-4198.
考慮粘彈性本構的固化仿真http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1283755
大家有問題可以私信或者聯系QQ1653004885
附件中為子程序和inp文件
展開 連續CF/PEEK碳纖維熱塑性復合材料
根據現今市場的需求，與熱固性樹脂基復合材料相比，熱塑性復合材料具有高韌性、高抗沖擊和損傷容限、無限預浸料存儲期、成型周期短、生產效率高、易修復、廢品可回收再利用等眾多優點。熱固性復合材料往往存在成型周期長、沖擊韌性差、預浸料存放時間短、不能重復使用、局部損傷難于修復等一系列缺點，所以，人們在逐漸認識到熱塑性復合材料的獨特優點后，熱塑性聚合物復合材料備受國內外研究人員的關注，尤其是金字塔頂端的航空、航天用高性能熱塑性樹脂基復合材料，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等。
1、良好的斷裂延伸率和斷裂韌性
PEEK作為高性能熱塑性聚合物的代表，其斷裂韌性可達2.0 KJ/m，是環氧樹脂的20倍。
2、優異的抗分層能力和抗疲勞性
PEEK有著較好的耐沖擊性，它是耐熱樹脂中耐沖擊性較好的一種。同時PEEK的剛性大，尺寸穩定性好，線脹系數較小，具有優異的長期抗蠕變和抗疲勞特性。
3、優異的抗化學腐蝕性
PEEK的抗化學腐蝕性極優，對酸、堿及幾乎所有的有機溶劑都有很強的抗腐蝕能力，只在高溫時被鹵素和強酸腐蝕，在常溫下只溶于濃硫酸。
4、優異耐濕熱性能
PEEK吸濕率低，耐濕熱性能好，高溫高濕下仍能保持良好的力學性能，此外耐水解性突出，低吸濕性和滲透性，耐蒸汽、水和海水。
5、優異的滑動磨損和微動磨損
PEEK能在 250 ℃下保持高耐磨性和低摩擦因數。
6、生物相容性
有研究表明，以短碳纖維增強PEEK作為假體材料植入動物體內，其細胞毒性小，符合醫學植入材料的細胞毒性指標，有良好的血液相容性和組織相容性。
7、透X光
PEEK具有良好的透射性能，不產生如金屬植入體在X射線、CT檢查下形成的偽影，便于患者在醫療等方面的檢查等。
展開 高性能熱塑性復合材料在航空發動機短艙上的應用
樹脂基復合材料以其輕質高強、抗疲勞、耐腐蝕等一系列性能優勢，逐漸發展成為航空結構不可或缺的材料體系。按照基體樹脂的種類，可以將樹脂基復合材料分為熱固性和熱塑性兩大類。由于熱塑性復合材料預浸料制備及成型加工困難大，限制了其在飛機及發動機結構的廣泛應用。以往針對熱固性復合材料的研究較多，應用也較為成熟。然而熱固性復合材料的韌性不足，受低速沖擊載荷存在敏感的分層問題，限制了其在航空結構上的進一步應用。
熱塑性樹脂由于本身的凝聚態結構賦予其高韌性，使其復合材料相對傳統的熱固性復合材料具有更為優異的性能，以及廣闊的應用前景。除性能要求外，國內外對于航空業的環保性提出了更高的要求，歐盟據此提出了針對性的大型科研計劃——“清潔天空（Clean Sky）”計劃，目的在于通過降低能耗和噪聲污染，減小航空運輸對環境的影響。由于熱塑性復合材料的成型過程中不發生化學反應，因此具有可回收再利用的獨特優勢，在提升性能的同時，對環境友好。同時，其預浸料可在常溫下無限期儲存，成型效率高，能夠有效降低制造成本。
由
于
以上優勢，熱塑性復合材料已在大型民航飛機、直升機等航空領域取得廣泛應用。如空客 A350 飛機機身卡箍采用 TenCate 公司的碳纖維織物增強 PPS熱塑性復合材料制造，如圖 1 所示；空客 H–160 直升機采用碳纖維增強 PEEK 熱塑性復合材料代替原鈦合金材料制造旋翼槳轂中央件，在降低制造成本、減輕重量的同時，提高了結構損傷容限及可維護性，標志著熱塑性復合材料在直升機主承力結構上的成功應用，如圖 2所示。
展開 熱固性復合材料(SMC/BMC)在汽車行業應用
領導行業超過三十五年，IDI 與客戶緊密合作，為每個應用領域打造最優異的熱固性復合材料……
IDI國際復合材料公司，是模塑成型廠商和OEM加工廠定制熱固性復合材料的重要全球配方及制造商，為要求嚴格的汽車、機電、餐飲、能源和家用電器行業，提供客戶訂制的聚酯/乙烯基酯類團狀模塑料（BMC）和片狀模塑料（SMC）。IDI 高性能熱固性復合材料輕巧而強度極佳，比大多數金屬料有更優異的強度/重量比， 而且耐腐蝕，抗蠕變，比熱塑性工程產品有著更卓越的熱特性。公司擁有豐富研發資源，出眾的化學工程技術，制造工藝通過ISO認證的全面質量管理體系。 IDI國際復合材料公司總部和研發中心設在美國印第安納州諾布爾斯維爾市（Noblesville, IN, USA），占地約20,000 平方米，在國際熱固性復合材料市場占有重要席位。公司在歐洲、亞洲和美洲獨資經營多家制造工廠，支持日益增長的全球客戶群。(演講人：IDI國際復合材料有限公司 何善先生、茹敏良先生)
點擊查看附件：熱固性復合材料(SMC/BMC)在汽車行業應用
展開 熱固性酚醛樹脂的固化速度與性能
熱固性樹脂轉變為體型高聚物的速度(即從A階轉為C階時的速度)，對于復合材料成型工藝具有重要的意義。從分子結構上來說，典型樹脂分子量150～1500，對未取代苯酚系統，最終交聯密度為150～300原子量/每交聯點。
熱固性樹脂固化的總速度由下歹Ⅱ兩個階段反應速度決定：①A階樹脂凝膠化轉變為B階狀態的速度;②轉變為最終堅硬而不溶、不熔狀態(C階)的速度。上述兩項反應速度并不相互依賴，為了明確起見，將樹脂從A階狀態轉變為B階狀態的速度稱為凝膠速度，而將樹脂從B階狀態轉變為C階狀態的速度稱為固化速度。
一階熱固性酚醛樹脂是縮聚控制在一定程度內的產物，因此在合適的反應條件下可促使縮聚繼續進行，交聯成體型高聚物。二階熱塑性酚醛樹脂由于在合成過程中甲醛用量不足，形成線性的熱塑性樹脂，但是樹脂分子內留有未反應的活性點，因此如果加入能與活性點繼續反應的固化劑，補足甲醛的用量，則能使縮聚繼續進行，固化成體型高聚物。
一階樹脂的熱固化性能主要取決于制備樹脂時酚與醛的比例和體系合適的官能度。前已述及，甲醛是二官能度的單體，為了制得可以固化的樹脂，酚的官能度必須大于2，在三官能度的酚中，苯酚、問甲酚和問苯二酚是最常用的原料。三官能度和二官能度酚的混合物同樣可以制得可固化的樹脂。https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16056.html加入或存在少量單官能度酚，同樣可以會很大地影響固化性能。除酚官能度影響樹且旨性能外，酚的結構也影響樹脂的性能，如酚環上有體積很大的負電性取代基，即使三官能度酚的用量很大，也不能得到很好的固化性能的樹脂;反之，某些具有兩個甚至一個官能度的酚，也可能得到較好的交聯聚合物。
展開 【科普系列】民用航空發動機樹脂基復合材料應用
受益于復合材料進氣道無拼接聲襯設計，歐洲空中客車公司(Airbus)早期A320飛機發動機進氣道聲襯拼縫為3片15 cm，之后A340-600飛機發動機為2片7.5 cm寬。采用樹脂基復合材料整體成型工藝后，A380飛機發動機為環形無拼接聲襯（圖6）。
圖5 隔帽內嵌式蜂窩制造示意圖（a)
及等深（b)、非等深（c）隔帽式蜂窩實物圖
圖6 民用航空發動機進氣道拼接式與無拼接式消聲板
4 襯套
傳統樹脂基復合材料基體耐溫性能較低，通常應用于航空發動機冷端結構及外部覆蓋件。以聚酰亞胺樹脂為代表的耐高溫樹脂基體研發使樹脂基復合材料用于航空發動機近熱端部件成為可能。聚酰亞胺襯套是樹脂基復合材料在壓氣機等耐溫要求較高部位的典型應用之一。襯套用聚酰亞胺復合材料不僅滿足長期工作溫度280 ℃左右，短時經受400 ℃以上的耐溫要求，同時具有良好的熱尺寸穩定性、自潤滑性、低摩擦系數、優異的耐磨損性能和力學性能。美國杜邦公司(USA, DuPont Company)開發了Vespel系列聚酰亞胺復合材料，其中包括石墨填充聚酰亞胺復合材料（如Vespel SP-21、SP-22等）及碳纖維織物增強聚酰亞胺復合材料（如：Vespel CP-8000、CP-0664等）。
展開 
干貨丨北京航材院：航空發動機樹脂基復合材料的應用
樹脂基復合材料因其比強度比剛度高，可設計性好，阻尼減振性能優異，易于整體化成型等優點已成為新型航空發動機重要的結構材料。本文選取風扇葉片，包容機匣，聲襯和襯套等典型航空發動機部件，,介紹了樹脂基復合材料在國外民用航空發動機的應用狀況。之后論述了樹脂基復合材料在航空發動機結構優化，經濟性，環保性等方面的優勢。基于微納材料混雜技術，3D打印技術和超材料技術分析了航空發動機樹脂基復合材料發展的新趨勢。最后從"設計-材料-工藝-評價"角度就未來樹脂基復合材料在我國民用航空發動機應用發展提出了一些思考。
近些年美國通用電氣公司(USA, general electric company, GE或通用電氣)、美國普拉特·惠特尼公司(USA, pratt & whitney group, P&W或普·惠)、英國羅爾斯·羅伊斯公司(UK, rolls-royce group, R·R或羅·羅)等在樹脂基復合材料發動機部件應用方面取得了較大進展。以普·惠公司為例，1970年首先在JT9D發動機上使用玻璃纖維/環氧樹脂復合材料制備了風扇整流錐。為了進一步減重，1981年采用芳綸纖維/環氧樹脂復合材料制備了JT9D-TR4發動機整流錐。之后樹脂基復合材料被大量應用于普·惠發動機上，如PW4084發動機樹脂傳遞模塑工藝(resin transfer moulding, RTM)制備的碳纖維/環氧樹脂風扇葉片墊塊、PW4168發動機雙馬樹脂復合材料整流罩和碳纖維/環氧樹脂復合材料反推力裝置等短艙部件。圖1中列出了目前國外民用渦扇發動機樹脂基復合材料應用部位、材料體系及制備工藝。
展開 Moldex3D模流分析之熱固性材料與熱塑性材料的區別
熱固性材料
熱固性材料與熱塑性材料最大的區別是在熱環境之下的固化現象，熱固性材料在受熱后無法再加工。也因此成型期間的融膠流動也隨之改變。材料供貨商總希望優化其設計，并在黏度及固化程度間找到適當的平衡點，這對可加工性以及產品周期有著相當大的影響。針對熱固材料，Moldex3D透過分析塑料流動的行為(包含黏度變化及固化時間)，提供材料供貨商更高效率的解決方案來優化其配方并節約成本。此外，透過材料的特征來量化如固化所引發的體積收縮，并且此技術可以應用在改變化學制劑、仿真、產品設計以及各種成型條件上。
展開 一種用于熱管理的液態金屬基PCMs復合材料
來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
相變材料(PCMs)在特定溫度下的相變時吸收或釋放潛熱，被認為是各種系統的有效被動熱管理的有前途的材料。然而，固-固轉變通常只吸收或釋放少量的潛熱，而且固-氣和液-氣轉變都伴隨著顯著的體積變化，這對于大多數實際應用是不適合的因此，具有相對高的潛熱、可控制的體積變化和實際相關的相變溫度的固-液PCM得到了廣泛的研究。各種有機和無機材料已被用作固體-液體PCMs，有機PCMs包括石蠟、脂肪酸和聚乙二醇，而無機PCMs包括幾種鹽和鹽水合物。
通常研究的固體-液體PCMs的主要缺點是它們的導熱系數(k)低，例如，石蠟和鹽水合物的k值分別為~ 0.2和1 W/mk，這些值明顯低于金屬、陶瓷或碳基材料的k值，它們的k值范圍從幾十到幾百W/mk。提高PCM的k值的一種方法是在PCM基體中分散具有高k值的金屬、陶瓷或碳基微或納米顆粒。然而，通過這種方法改善k的程度是有限的。而且，通過這種方法制備的復合材料具有低加工性，這限制了它們在任意形狀因素系統中的易于應用。
制備具有可加工性的PCM的常見方法是將PCM裁剪成宏，微或納米顆粒。然后，這些顆粒可以分散在連續相基質中，以達到所需的目的。然而，大多數高k材料是剛性固體，在相對溫和的條件下將PCM顆粒分散在這樣的基質中是具有挑戰性的。Ga和Ga基合金在室溫附近或以下以液態存在，由于其高可塑性和高k的綜合優勢，液態金屬（LM）被應用于各種熱管理應用中。
展開 一種用于電池熱管理的石墨基復合相變材料
電池組過熱、過冷或溫度分布不均勻可能導致系統過早失效，甚至發生火災和爆炸。因此，為了安全高效的運行，LIB電池組需要配備優秀的熱管理系統。
相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質。當固液轉變發生時，PCM可以吸收相當大的潛熱，同時保持相變區溫度穩定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。然而，大多數PCM的傳熱性能較差，并且從固體到液體的相變不可避免地會導致液體泄漏，這兩個問題是PCM大規模實際應用的瓶頸。
為解決這兩個問題，曾嘗試添加填料和封裝材料。在這些添加劑中，膨脹石墨(EG)是最有前途的。通過化學插層和熱剝離制備的EG具有多孔和蠕蟲狀的形態，在導熱路徑構建和防漏封裝方面效果優異。但是EG/PCM材料的機械強度脆弱，此外EG一旦與鋰離子電池的正負極接觸，可能會使電池處于短路的危險之中。因此，為了在電池熱管理中得到更好、更安全的應用，EG/PCM的機械性能和介電性能有待進一步提高。
02成果掠影
近期，華南理工大學的張正國教授團隊針對用于電動汽車熱管理的膨脹石墨(EG)基復合相變材料(PCMs)的高導電性和較差的適應性問題取得新的進展。該團隊合成了一種具有高電阻率和柔性的新型復合相變材料(CPCM)，用于廣泛的電池熱管理。天然橡膠在膨脹石墨和OP44E PCM之間形成了柔性絕緣網絡。CPCM具有較高的儲能密度(156.5 J/g)、較高的電阻率(2700Ω?cm)和優異的導熱系數(3.4 W/mK)。此外，CPCM的柔韌性和形狀適應性可以在室溫下實現，特別是在發生相變時得到提升。由此產生的CPCM通過在3℃高倍率放電循環下將電池組的工作溫度保持在45℃以內，溫差保持在2℃以內，顯示出高效率和熱管理的可靠性。該工作為高效熱管理相關應用提供了一個有希望的選擇。
展開 