基于有机硅倍半氧烷的复合物及其微纳米管的制备与表征

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基于有机硅倍半氧烷(PSSQ)优异的光、电和热性能,为了进一步拓宽应用领域,在保持材料原有性能的基础上克服其韧性差这一缺陷,对PSSQ进行了增韧研究,制备了具有一定韧性并且透明、绝缘的有机硅复合物。尝试将PSSQ用于制备一维微纳米材料,采用模板法制备了有机硅微纳米管;并将PSSQ作为前驱体,通过烧结实现了从有机向无机的转变,得到二氧化硅微纳米管。   以羟基硅油(PDMS)增韧聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ),在热固化反应之前将其混合溶液置于不同的pH气氛中,研究酸性、碱性和中性环境对固化之前两相反应的影响。PMSQ预聚体与端羟基PDMS分子结构中均含有可反应的硅羟基,pH通过影响两相硅羟基之间缩合反应而影响复合物的形貌和性能。酸性环境可以在一定程度上催化PMSQ与PDMS两相之间的交联反应,使复合物产生微相分离。生成的硅橡胶弹性粒子对于固化后的复合物有明显的增韧效果,使弯曲强度有所提高。而橡胶微区的尺寸在100 nm左右,不影响复合物在可见光下的透明性。另外,此复合物具有优异的电绝缘性能和耐热性。   分别采用阳极氧化铝(AAO)和天然木棉纤维为模板,利用聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)溶液浸润和抽滤两种方法,制备了管壁光滑的PPSQ纳米管和微米管;通过烧结得到了SiO2纳米和微米管。以PPSQ溶液为前体制备一维纳米结构,不需要对模板进行预处理,即可有效调节形成的一维纳米结构具有空心或实心的形貌,通过改变溶液浓度可以调整管壁厚度,制备方法简单易行。   在AAO模板中制备了直径为150 nm、规整排列的聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)管束,并使其具有上下贯通两端开口的结构,利用此膜片以及多孔聚碳酸酯膜,研究了亚微米和微米尺度对于微流体的流速增强效应。与经典流体力学计算所得结果相比,流体自微管管口的实际出流速度要快许多。表明在亚微米和微米量级上,尺度效应对流速的增强效应仍然存在。流体自微管快速流出后在水中的扩散作用力足以推动膜片前进,本文对于此原理在构建微型机敏驱动装置上的应用进行了初步的探索。
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