近日，陜西科技大學(xué)“生物質(zhì)化學(xué)與材料院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”熊傳銀副教授及其研究小組報(bào)道了一種負(fù)載NiS/Ni的天然木材基復(fù)合材料（CLFW@Ni-NiS）同類玻璃高分子（Vitrimers）結(jié)合，利用Vitrimers兼具傳統(tǒng)熱塑性和熱固性聚合物的雙重特性，賦予了新型生物質(zhì)炭基儲(chǔ)能材料高強(qiáng)度、可塑形、自修復(fù)和形狀記憶等特性，同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明Vitrimers的引入能一定程度上改善了材料的電化學(xué)循環(huán)性能。論文的設(shè)計(jì)思路新穎，極大地拓寬了生物質(zhì)材料的應(yīng)用范圍，也為不同學(xué)科的交叉融合發(fā)展提供了新的探索性嘗試。
神奇添加劑?
Vitrimers是目前一種新興的材料，以往的酯交換反應(yīng)一般需要催化劑，而本文中的Vitrimers僅僅需要加熱就可制備，利用酯交換反應(yīng)在舊鍵斷裂的時(shí)形成新鍵，結(jié)合了熱塑性材料與熱固性材料的優(yōu)點(diǎn)，并且不破壞材料整體的交聯(lián)密度。
Vitrimers助力天然多孔木材基復(fù)合材料
木材先天的多孔結(jié)構(gòu)及負(fù)載其中的花狀NiS納米纖維間交織形成的后天孔結(jié)構(gòu)，為電子提供了大量的儲(chǔ)存空間和快速傳輸渠道，有利于獲得高的能量和功率密度。然而，碳化的木材基復(fù)合材料往往易脆和掉粉，嚴(yán)重影響其電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命，極大地限制了其應(yīng)用范圍。Virimers作為添加劑，其網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠有效阻止電極材料（尤其粉體）在儲(chǔ)能過(guò)程中顆粒的脫落，從而大幅改善碳化的木材基復(fù)合電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命。
Vitrimers-木材基復(fù)合材料由于木材的天然多孔道結(jié)構(gòu)和金屬納米粒子的引入，賦予了該復(fù)合材料良好的ORR和傳感特性。
Vitrimers的加入使得木材基復(fù)合多功能材料具有良好的可塑形、形狀記憶和自修復(fù)特性，這一現(xiàn)象主要是由于羥基與氨基在斷裂處發(fā)生快速而有效的酯交換反應(yīng)，可以使裂縫之間迅速形成共價(jià)鍵，從而達(dá)到可塑形、形狀記憶和自修復(fù)的效果。
該研究的最大意義在于巧妙的利用生物質(zhì)材料的先天多孔性和制備的花狀結(jié)構(gòu)的NiS納米纖維所形成的后天孔及NiS的高贗電容特性和Ni納米粒子良好的ORR特性，通過(guò)這些組份的協(xié)同作用獲得了具有優(yōu)異的儲(chǔ)能、催化和傳感特性的木材基復(fù)合材料。進(jìn)一步，通過(guò)引入類玻璃高分子Vitrimers賦予多功能木材基復(fù)合材料良好的可塑形、形狀記憶和自修復(fù)特性。該工作對(duì)于生物質(zhì)基多功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有著重要的啟示作用和參考價(jià)值。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/d0ta03664a
