低VOC材料開發(fā)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
低VOC材料開發(fā)的實(shí)例教程
引言
在汽車輕量化和節(jié)能的壓力下，各OEM紛紛采用碳纖維復(fù)合材料、輕質(zhì)鋁合金、高強(qiáng)度鋼、薄壁化設(shè)計(jì)等措施進(jìn)行減重。雖然這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大幅度的減重，但這些措施輕則更改模具，重則更改生產(chǎn)工藝，投入成本太高、驗(yàn)證周期長、風(fēng)險(xiǎn)較高，在國內(nèi)OEM推廣存在困難。
目前中低端汽車門板內(nèi)飾板、側(cè)圍飾板、立柱飾板材料大多采用PP類材料，全車內(nèi)飾用量約50kg。開發(fā)低密度的PP類材料可以無需更改模具和注塑設(shè)備，調(diào)整注塑工藝即可得到尺寸和性能滿足要求的零件，實(shí)現(xiàn)輕量化。集團(tuán)種子基金支持主要用于PP、POE、添加劑和填料等材料購買、加工費(fèi)和測試費(fèi)。
1 材料開發(fā)
1.1 材料開發(fā)思路
目前中低端汽車門板內(nèi)飾板、側(cè)圍飾板、立柱飾板、座椅飾板、副儀表板材料大多采PP+EPDM-T20，整車內(nèi)飾用量約50kg。PP+EPDM-T20是以PP(聚丙烯)為基材添加約10%的EPDM（三元乙丙橡膠）作為增韌相，添加20%的滑石粉改善材料的強(qiáng)度、剛度和尺寸穩(wěn)定性。PP密度0.92g/cm3，EPDM密度0.87 g/cm3，滑石粉密度2.7-2.8g/cm3。在保持材料性質(zhì)不變同時(shí)降低滑石粉的使用量可以降低材料的密度，實(shí)現(xiàn)輕量化。
1.2 材料開發(fā)原理
主體基材聚丙烯是主鏈為亞甲基和次甲基交替、側(cè)鏈為甲基的線性聚合物，其分子極性小，易結(jié)晶，低密度和化學(xué)惰性等性能。純的聚丙烯由于存在機(jī)械強(qiáng)度較低、耐熱性差、收縮變形大等缺陷，不能滿足車內(nèi)飾塑料件要求（見表1）。隨著結(jié)晶度的提高，PP材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲模量、硬度都有明顯提高。
展開 SmartKem的董事長兼首席執(zhí)行官Ian Jenks表示：“多年來，我們一直致力于新一代有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)技術(shù)的開發(fā)和推廣，我們目前已經(jīng)驗(yàn)證了利用該技術(shù)和一些高級發(fā)光材料制造顯示器的可行性和成熟性，這其中就包括Nanosys的Micro-LED和量子點(diǎn)Nano-LED。”
“我們很高興能夠與SmartKem合作開發(fā)這種新穎的顯示器驅(qū)動(dòng)背板技術(shù)。我們相信，顯示器制造商一直都渴望，以高良率和低成本的方式將Micro-LED技術(shù)和量子點(diǎn)Nano-LED材料用于新的顯示應(yīng)用。如果我們的聯(lián)合開發(fā)工作最終能夠獲得成功，這將可以為他們提供一種滿足需求的整體技術(shù)方案，”Nanosys首席執(zhí)行官兼總裁Jason Hartlove說。
從聯(lián)合開發(fā)協(xié)議的內(nèi)容看，SmartKem將使用其獨(dú)有的TRUFLEX?技術(shù)提供OTFT背板，在此基礎(chǔ)上Nanosys利用其Micro-LED和電致發(fā)光量子點(diǎn)Nano-LED技術(shù)制造一種Micro-LED顯示器。這其中，TRUFLEX?材料是SmartKem為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)備組開發(fā)的，與LTPS等傳統(tǒng)替代技術(shù)相比，其材料和設(shè)備成本更低。SmartKem認(rèn)為，與無機(jī)TFT技術(shù)相比，這種方案可以支持制造商以更低的成本獲得高性能的顯示驅(qū)動(dòng)背板技術(shù)。
關(guān)于Nanosys公司
Nanosys是為顯示行業(yè)，開發(fā)和提供最先進(jìn)無重金屬量子點(diǎn)技術(shù)的領(lǐng)先公司。截至2021年，Nanosys為顯示行業(yè)（從平板電腦到顯示器和電視）提供量子點(diǎn)技術(shù)方案的產(chǎn)品達(dá)3500萬臺。該公司成立于2001年，總部位于加利福尼亞州的硅谷，目前它運(yùn)營著世界上最大的量子點(diǎn)納米材料工廠，并在全球范圍內(nèi)擁有已授權(quán)和待授權(quán)專利數(shù)量達(dá)1000多項(xiàng)。
展開 蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家開發(fā)出一種可擴(kuò)展的低成本方法，能夠改善固態(tài)電池中材料的連接。一直以來，材料連接都是安全、長壽命儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的重要挑戰(zhàn)。
與當(dāng)今鋰離子電池中的液體電解質(zhì)相比，固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，一種更安全、快速充電的架構(gòu)。成功的固態(tài)商業(yè)電池系統(tǒng)的尺寸很小，但能量密度約為鋰離子電池的兩倍，可大大提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。
（圖片來源：ORNL）
制造固態(tài)電池的挑戰(zhàn)之一是很難實(shí)現(xiàn)材料正確連接，并在重復(fù)的充電和放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。科學(xué)家們將該特性稱之為接觸阻抗，并不斷采用高壓等方法克服這一特性。但該過程會引起短路，且需要定期重新施加壓力，從而使用售后市場應(yīng)用擴(kuò)展電池壽命。
通過使用電化學(xué)脈沖，ORNL研究人員可以消除將鋰金屬陽極材料層與固體電解質(zhì)材料連接時(shí)形成的空隙：在這種情況下，陶瓷石榴石型電解質(zhì)LALZO（Li6.25Al0.25La3Zr2O12）施加短期高壓脈沖會增加材料界面處的接觸，同時(shí)避免負(fù)面作用。
該非破壞性、低成本的脈沖方法會產(chǎn)生局部發(fā)熱電流，圍繞著鋰金屬包裹的空隙并使其消散。該團(tuán)隊(duì)對材料進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)和高級表征，結(jié)果表明在應(yīng)用脈沖方法后，電池組件沒有降解。這種方法還可以進(jìn)行擴(kuò)展，從而移除或更新固態(tài)電池，使其恢復(fù)至原始容量。
此前，ORNL電池研究人員使用電化學(xué)脈沖可修復(fù)可能在固體電解質(zhì)中形成的破壞性枝晶。而此次開發(fā)的新方法正是基于此方法得出。研究項(xiàng)目還處于研發(fā)階段，包括使用更先進(jìn)的電解質(zhì)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。ORNL的多學(xué)科儲能團(tuán)隊(duì)也在努力將其突破擴(kuò)大到工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)。
展開 據(jù)介紹，研究人員現(xiàn)在計(jì)劃嘗試摻入更多不同類型的碳二卡賓，看看它們是否能創(chuàng)造出具有更好穩(wěn)定性和量子效率（衡量材料發(fā)出的光量）的額外蒽。
“我們認(rèn)為，未來有可能制造出更多我們目前甚至還沒有合成的不同衍生物，” Gilliard說：“實(shí)際上，關(guān)于這些材料的光電子特性，我們還有很多需要探索，對此我們也很興奮。”
另據(jù)介紹，Gilliard還計(jì)劃與麻省理工學(xué)院電氣工程教授Marc Baldo合作，嘗試將上述新的蒽發(fā)光材料集成到一種太陽能電池中，即單裂變太陽能電池。這種類型的太陽能電池可以從一個(gè)光子中產(chǎn)生兩個(gè)電子，使電池的效率高得多。
Gilliard說，這些類型的化合物也可以通過進(jìn)一步開發(fā)優(yōu)化，進(jìn)而用于電視和電腦等OLED顯示屏幕。這種有機(jī)發(fā)光二極管比傳統(tǒng)的LED更輕、更靈活，產(chǎn)生更明亮的圖像，并且消耗更少的電力。
Gilliard說：“無論是有機(jī)半導(dǎo)體、發(fā)光器件還是單重態(tài)裂變太陽能電池，我們目前都還處于開發(fā)特定應(yīng)用的早期階段。不過考慮到新材料的穩(wěn)定性，這些器件的制造應(yīng)該比這類化合物的典型制造要順利得多。”
中國科學(xué)院化學(xué)研究所副所長Tiow Gan Ong表示：“通過將反應(yīng)性零價(jià)碳和陽離子硼結(jié)合起來，這項(xiàng)創(chuàng)造性的工作與非傳統(tǒng)的范式無疑將為開發(fā)具有高度穩(wěn)定性發(fā)光材料以及能量收集器件鋪平了一條充滿希望的道路。”
展開 彈性體和凝膠等可拉伸材料常被用于可拉伸電子設(shè)備、軟體機(jī)器人、藥物輸送和組織再生等領(lǐng)域。而這些領(lǐng)域通常需要材料具有高韌性和低滯后性。高韌性可以消耗較多的能量來抵抗裂縫生長，低滯后性可以在拉伸和恢復(fù)過程中耗散較少的能量。然而，因?yàn)轫g性和滯后是由不同的能量耗散機(jī)制引起的，通常具有相關(guān)性，難以同時(shí)滿足這兩個(gè)要求。
高度拉伸的單一聚合物網(wǎng)絡(luò)彈性體或水凝膠具有低滯后性和低韌性。可以通過引入犧牲鍵、纖維或多重聚合物網(wǎng)絡(luò)的方法來提升單一聚合物網(wǎng)絡(luò)的韌性。這些方法可以有效平衡韌性和滯后的關(guān)系。在含有犧牲鍵的材料中，無論是否可修復(fù)，當(dāng)負(fù)載的大小超過某一閾值時(shí)，裂縫也會隨著拉伸循環(huán)不斷地生長，產(chǎn)生所謂的疲勞斷裂，使拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變行為復(fù)雜化，不利于在機(jī)器人、傳感器和致動(dòng)器中的實(shí)際應(yīng)用。
美國哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的鎖志剛教授課題組打破了韌性與滯后的相關(guān)性，提出了一種在不引入犧牲鍵的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高韌性和低滯后性的策略——即采用具有強(qiáng)粘結(jié)力的低彈性模量基體和高彈性模量纖維組成復(fù)合材料。有趣的是，采用的基體和纖維都具有低滯后（5％）和低韌性（300 J/m2），而其復(fù)合材料卻體現(xiàn)低滯后和高韌性（10,000J/m2）。基體和纖維都易于發(fā)生疲勞斷裂，而復(fù)合材料具有高度抗疲勞性。相關(guān)工作以“Stretchable materials of high toughness and low hysteresis”為題，發(fā)表在《PNAS》上，第一作者王正錦博士。
研究者首先利用制備聚二甲基硅氧烷（PDMS）的復(fù)合材料來實(shí)現(xiàn)這一策略。材料前驅(qū)體分為基體（A）和固化劑（B），定義重量比為A/B = 10/1為“硬PDMS”，并將固化劑含量更小的樣品稱為“軟PDMS”。
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低VOC材料開發(fā)的最新內(nèi)容
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，一直以來，含碳稠環(huán)鏈的有機(jī)材料都具有一些獨(dú)特的光電特性，可作為半導(dǎo)體材料使用。具體來說，這當(dāng)中一些被稱為蒽鏈的發(fā)光材料，可以通過調(diào)控進(jìn)而發(fā)射出不同顏色的光，正因?yàn)槿绱耍@一類材料也成為了當(dāng)前有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)光材料的候選者之一。
圖1. 麻省理工學(xué)院的化學(xué)家們在其論文中提出了一種新的方法，這種方法能夠讓蒽基發(fā)光分子更加穩(wěn)定。上圖以一位藝術(shù)家的方式展示了風(fēng)格化的蒽材料發(fā)光
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，SmartKem公司是一家希望通過新一代顯示器用革命性新型有機(jī)半導(dǎo)體平臺重塑電子世界的公司，而Nanosys是開發(fā)、供應(yīng)量子點(diǎn)和Micro-LED技術(shù)的前沿公司。兩家公司今天宣布達(dá)成了一項(xiàng)聯(lián)合開發(fā)協(xié)議——共同開發(fā)新型顯示器用新一代低成本印刷Micro-LED 和量子點(diǎn)材料解決方案。 兩家公司都認(rèn)為，基于SmartKem高性能有機(jī)半導(dǎo)體配方的全溶液顯示器印刷方案
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家開發(fā)出一種可擴(kuò)展的低成本方法，能夠改善固態(tài)電池中材料的連接。一直以來，材料連接都是安全、長壽命儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的重要挑戰(zhàn)。
與當(dāng)今鋰離子電池中的液體電解質(zhì)相比，固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，一種更安全、快速充電的架構(gòu)。成功的固態(tài)商業(yè)電池系統(tǒng)的尺寸很小，但能量密度約為鋰離子電池的兩倍，可大大提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程
彈性體和凝膠等可拉伸材料常被用于可拉伸電子設(shè)備、軟體機(jī)器人、藥物輸送和組織再生等領(lǐng)域。而這些領(lǐng)域通常需要材料具有高韌性和低滯后性。高韌性可以消耗較多的能量來抵抗裂縫生長，低滯后性可以在拉伸和恢復(fù)過程中耗散較少的能量。然而，因?yàn)轫g性和滯后是由不同的能量耗散機(jī)制引起的，通常具有相關(guān)性，難以同時(shí)滿足這兩個(gè)要求。
高度拉伸的單一聚合物網(wǎng)絡(luò)彈性體或水凝膠具有低滯后性和低韌性。可以通過引入犧牲鍵、纖維或多重聚合物網(wǎng)絡(luò)的方法來提升單一聚合物網(wǎng)絡(luò)的韌性
引言
在汽車輕量化和節(jié)能的壓力下，各OEM紛紛采用碳纖維復(fù)合材料、輕質(zhì)鋁合金、高強(qiáng)度鋼、薄壁化設(shè)計(jì)等措施進(jìn)行減重。雖然這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大幅度的減重，但這些措施輕則更改模具，重則更改生產(chǎn)工藝，投入成本太高、驗(yàn)證周期長、風(fēng)險(xiǎn)較高，在國內(nèi)OEM推廣存在困難。
目前中低端汽車門板內(nèi)飾板、側(cè)圍飾板、立柱飾板材料大多采用PP類材料
