· Abbiamo sviluppato una nuova tecnica di miscelazione di polimeri con solo un taglio alto campo di flusso senza additivi. · Abbiamo attivato su scala nanometrica dispersione di polimeri immiscibili dal taglio ad alta taglio trattamento; le dimensioni del dominio della fase dispersa polimero sono più di un ordine più piccoli di quelli con metodi convenzionali. · Ad alte prestazioni ai polimeri ferroelettrici miscele preparate con alto taglio di elaborazione hanno permesso lo sviluppo delle flessibili, dispositivi piezoelettrici wide-area (sonar acqua e materiali di isolamento acustico). Storia del lavoro di ricerca AIST ha avanzato la ricerca di base in un semplice, tecnica pulita per creare nano dispersivo immiscibili-polimero miscele. Per la nano-tecnologia programma "Progetto Materiali Polimerici Nanostrutturati", (Negli anni fiscali 2001-2004) della Organizzazione per le nuove tecnologie energetiche e di sviluppo industriale (NEDO), abbiamo realizzato in situ analyzes fase comportamento dei sistemi blend polimerici in campi esterni, e quindi abbiamo ritenuto che la nano-dispersione miscela di polimeri immiscibili deve essere realizzato mediante l'applicazione di un alto taglio campo di flusso. Estrusori convenzionali non in grado di generare elevate velocità di taglio abbastanza, e quindi abbiamo sviluppato in collaborazione con Imoto Seisakusho Co., Ltd., un estrusore che permette la generazione di alta taglio dei tassi di oltre 1000 sec -1. Dettagli del lavoro di ricerca L'alta taglio estrusore sviluppato in grado di generare un tasso di taglio di 4400 sec -1 a una velocità di rotazione vite di 3000 giri al minuto. Inoltre, utilizzando un feedback di tipo a vite, il tempo di miscelazione può essere impostata arbitrariamente, ruotando la vite ad alta velocità. In altre parole, questo estrusore può rimanere a lungo nello stato di alta taglio del flusso.  Figura 2. L'alta taglio estrusore abbiamo sviluppato Usando questo estrusore, siamo riusciti a preparare miscele di polimeri immiscibili miscibile, PVDF e PA11, PA11 con una dimensione del dominio di dieci a diverse decine di nanometri di diametro è omogeneamente dispersa nella matrice PVDF. Il nano-strutture preparate possono aumentare drammaticamente le proprietà fisiche delle miscele. Per esempio, la Figura 3 mostra curve sforzo-deformazione per PVDF/PA11 = 80/20 miscele. Come mostrato in curva A, un campione di miscela formata da una tecnica tradizionale mostra solo un po 'di allungamento, mentre un campione preparato dal gruppo di alto taglio mostra estrusore sviluppato un grande allungamento a rottura, come mostrato in curva B, corrispondenti a cinque volte più grande quella del campione in curva uno, perché il PA11 fase con una dimensione del dominio di diverse decine di nanometri di diametro è dispersa nella regione di PVDF.  Figura 3. Curve sforzo-deformazione di PVDF/PA11 = 80/20 sistemi di miscela
a. per una miscela 80/20 = PVDF/PA11 formata da un metodo convenzionale di miscelazione
b. per una miscela 80/20 = PVDF/PA11 formata da un alto taglio estrusore PVDF e PA11 sono polimeri ferroelettrici, e miscele di essi con nano-dispersione delle strutture sono tenuti ad avere ferroelettricità eccellente. La tabella 1 mostra i valori di polarizzazione resto (Pr: i valori di spostamento elettrico D in un campo elettrico E = 0) a isteresi ferroelettrici (curva DE) per PVDF/PA11 = 80/20 miscele preparate con una macchina convenzionale e il nostro alto taglio estrusore. Il valore di Pr PA11 è circa la metà di quello di PVDF (Pr = 76), e, quindi, il valore Pr delle miscele si prevede di ridurre da miscelazione. Tuttavia, abbiamo trovato che i valori Pr del nano-sistemi di dispersione miscela formata dal nostro alto taglio estrusore sono paragonabili o superiori a quella di PVDF. Tabella 1. Confronto dei valori di polarizzazione resto in isteresi ferroelettrico di PVDF/PA11 = 90/10 miscele preparate con un metodo convenzionale di miscelazione e la nostra alta taglio estrusore | Pr (mC / m 2) | 20-30 | 75-91 |
Inoltre, come chiaramente indicato nella tabella 1, i campioni ottenuti dai nostri miscela ad alta taglio estrusore spettacolo Pr valori 3-4 volte quelle dei campioni di miscela preparata con un metodo convenzionale. Ciò può essere dovuto alla formazione di nano-strutture dispersione nei campioni nel settore high-taglio processo di miscelazione. Come mostrato in precedenza, un alto taglio tecnica di lavorazione permette non solo la formazione di nano-strutture per PVDF/PA11 miscele, ma anche un grande miglioramento delle loro prestazioni di aderenza e proprietà meccaniche, quali allungamento, che sono gli svantaggi di PVDF, portando a la creazione di nuovi ad alto valore aggiunto dei materiali. La valutazione delle ferroelettricità miscele del polimero utilizzato è stato effettuato congiuntamente con la Tokyo University of Science (Prof. Takeo Furukawa, Facoltà di Scienze Division I, Chimica). Prospettive future Abbiamo in programma di applicare il nostro alto taglio tecnica di lavorazione ad una varietà di sistemi polimero si fondono per creare nuovi materiali che utilizza avanzate polimeri miscibilità e nano-dispersione strutture. Inoltre, si prevede di utilizzare la nostra tecnica per la creazione di nuovi materiali nano-compositi, perché ad alta taglio campo di flusso può anche essere utile per disperdere cariche bene, ad esempio, le argille (silicati a strati), nerofumo, nano-tubi di carbonio, ecc . materiali in matrice. In particolare, la nostra tecnica può essere utilizzata come un metodo pulito per la produzione di farmaci e cosmetici, in quanto permette la dispersione su scala nanometrica, senza additivi come agenti compatibilizing. Inoltre, come il nostro metodo può fornire non solo un alto taglio campo di flusso, ma anche un campo reaction, ad esempio, per le dinamiche cross-linking reazioni, al tempo stesso, deve anche essere utile per la creazione di elastomeri, ecc Così, puntiamo a creazione e l'utilizzo pratico di nuovi materiali da una ricerca congiunta con le aziende.
Date Added: Aug 10, 2006
Last Update: 4. October 2011 21:28
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