《自然》新工艺有望大幅降低高分子材料制造能耗

2025年03月18日 阅读量:168

元素百科介绍新工艺有望大大降低聚合物材料的制造能耗。根据《自然》杂志9日发表的一项研究,美国研究人员提出了一种新的聚合物固化方法,预计将大大降低强度和轻材料生产的能耗和成本,使飞机和汽车制造商受益。

伊利诺伊大学厄巴纳的第一作者-尚佩恩分校教授斯科特·怀特表示,以飞机制造为例,大型客机部件的固化过程需要24小时,在180℃左右的温度下完成一系列反应,能耗可超过9℃.6万千瓦时,产生80多吨二氧化碳。与传统的制备工艺相比,新方法的能耗可以降低10个数量级,耗时降低2个数量级。

美国伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分公司的研究人员发现,使用类似于“烙铁”的热源触摸材料表面的一个角落可以启动级联反应。一旦反应打开,聚合反应中的内部能量可以促进反应,材料可以在没有更多外部能量的情况下“固化”。固化是物质从低分子向聚合物转化的过程。

研究人员还试图从两个角度同时启动级联反应,以加快反应速度。结果表明,只要控制得当,交叉口就不会形成影响材料质量的热峰。

目前,由于该技术与目前常用的制造工艺兼容,研究团队可以在实验室环境中安全制备高质量的聚合物材料,预计未来将用于大规模生产。


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