聚合物在摩擦电纳米发电机(TENGs)的快速发展中发挥着重要作用。然而,大多数聚合物无法满足热机械性能的高要求。因此,人们开发了各种用于摩擦电层的聚合物复合材料。这些复合材料在再加工后由于增强体分布不均而难以回收利用,从而限制了TENGs的可持续发展。
为了应对上述挑战,近期,东华大学游正伟教授&管清宝等人设计并通过一步缩聚制备了基于单组分液晶聚芳酯(LCP)的原位生成纳米纤维增强复合材料(NFRC)。非线性萘(NDA)拓宽了LCP的加工窗口,同时不会破坏液晶相的稳定性。富含NDA的结构域充当基体,而缺乏NDA的结构域具有较高刚性,可形成定向纳米纤维以实现自增强。所得NFRC具有较高的玻璃化转变温度(Tg>220℃)和储能模量(350℃下E'=0.1GPa),远远超过现有的摩擦电聚合物(在350℃下Tg<110℃,E'<0.1MPa(可流动))。此外,基于NFRC的TENG在再处理后表现出优异的电输出性能和保留率(>90%)。总之,这项工作为制备自增强复合材料提供了一种新的设计原理,为探索高性能材料铺平了道路。
图1.基于单组分LCP的NFRC的整体设计和性能。
图2.掺入NDA的LCP的结晶、热和流变行为及形态。
图3.LCPs的介电性能和表面形态,以及NFRC-TENGs的电输出性能。
图4.再加工的NFRC-TENGs的微观形态、介电性能和电输出性能。
图5.可回收LCP-NDA6-RE2作为NFRC-TENG摩擦电层的演示。
该工作以“High Performance and Reprocessable in Situ Generated Nanofiber Reinforced Composites Based on Liquid Crystal Polyarylate”为题发表在《Advanced Materials》(DOI:10.1002/adma.202312500)上。
论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202312500