SmartMat |研究论文:聚乙二醇/聚乳酸嵌段共聚物固固相变材料

学术   科技   2024-09-18 10:46   天津  
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文章信息

Xiang Y. D. Soo, Joseph K. Muiruri, Jayven C. C. Yeo, Zhuang M. Png, Anqi Sng, Huiqing Xie, Rong Ji, Suxi Wang, Hongfei Liu, Jianwei Xu, Xian J. Loh, Qingyu Yan, Zibiao Li, Qiang Zhu. Polyethylene glycol/polylactic acid block co-polymers as solid–solid phase change materials

SmartMat. 2023; 4:e1188.

https://doi.org/10.1002/smm2.1188

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文章简介




相变材料由于具有较高的比潜热,是一种很有前途的储热材料。传统的PCMs通常利用固-液(s-l)转变。然而,泄漏和浸出是固体-液体PCM的常见问题,在实际应用中使用之前必须解决。相比之下,固体-固体(s-s) PCMs由于其固有的形式稳定性和均匀性,自然会克服这些问题。在这项研究中,我们报道了一种基于嵌段共聚物形式的聚乳酸(PLA)与聚乙二醇(PEG, PCM部分)化学连接的新型s-s PCM。固体-固体潜热可达56 J/g,熔点在44°C至55°C之间。为了进行比较,将PEG物理混合到PLA基质中形成PEG:PLA复合材料。然而,在加热时,复合材料的泄漏率高达9%,相应的热储存能力损失。相比之下,mPEG/PLA嵌段共聚物即使加热到高于其相变温度时也完全均匀且热稳定,没有可观察到的泄漏,证明了化学连接策略在确保形式稳定性方面的优势。














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图文导读





图 1. (A) mPEG/PLA (5 K/2.5 K)、(B) mPEG/PLA (5 K/5 K)和(C) mPEG/PLA (5 K/10 K)共聚物的1H NMR谱。





图 2. L-丙交酯、PLA 3051D、mPEG 5 K以及各自的mPEG/PLA二嵌段聚合物和物理混合复合材料的FTIR分析。






图 3. (A) mPEG/PLA共聚物,(B) PEG:PLA物理混合复合材料的GPC曲线。






图 4. 在100℃下进行24 h泄漏试验时,各复合材料(A)的状态,其中红色箭头指向湿斑。(B)在手写纸上描出因渗漏而湿的区域。





图 5. PLA 3051D、mPEG 5 K及各自聚合物复合材料的DSC曲线。。





图 6. mPEG/PLA(5 K/5 K)热循环DSC曲线。






图 7. PLA 3051D、mPEG 5 K及其复合材料的TGA曲线。






图 8. 泄漏试验前后PLA 3051D、mPEG 5 K及其各自合成的SEM成像。图像(A)、(D)、(E)、(H)的比例尺为1 μm,其余部分为10 μm。



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作者简介



颜清宇,教授,1999年获得南京大学材料科学与工程系学士学位。2004年毕业于美国纽约州立大学石溪分校材料科学与工程系,获博士学位。之后,他加入伦斯勒理工学院材料科学与工程系,担任博士后研究助理,直到2007年加入南洋理工大学。主要研究方向:(1)半导体纳米晶体;(2)磁性纳米粒子组装;(3)热电材料。





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