尼龙6/钙离子/聚苯胺复合材料在电场作用下结构转变的研究任务书

 2021-09-19 07:09

1. 毕业设计(论文)主要内容:

制冷技术在当代生活中有着十分重要的地位,但现阶段制冷手段主要还是依靠蒸汽压缩技术。蒸汽压缩技术制冷系统中,最有效的制冷剂有氟利昂、氯氟化碳和氯氟烃等含氟类物质,这些物质进入大气层后会与臭氧发生反应而破坏臭氧层,引发环境问题。所以,研究者们越来越重视开发环保、新型的制冷器件(如热电制冷、磁制冷等)。

电卡(热电制冷)材料在外加电场的作用下,其部分偶极子从无序状态变为规整状态,材料的熵减小,在等温条件下,根据能量守恒定律,材料的温度将升高;电场撤掉之后,偶极子又回复到原来的无序状态,材料的熵增大,自身温度将会降低。达成其制冷的主要原理是在外力作用下,由材料结构的改变引起热量的释放与吸收。

尼龙又称聚酰胺,其分子间存在许多氢键,是一种半结晶型聚合物,钙离子可以破坏尼龙分子间的氢键,并与其中的酰胺键产生络合,尼龙与钙离子复合之后,通过电场控制离子的迁移,则可控制尼龙由非晶态-结晶态的转变。聚苯胺是一种导电高分子聚合物,通过聚苯胺在电场作用下对钙离子的拉扯,则可以使钙离子的运动更加容易。整个过程中,电场的作用将引起复合材料结构的改变,从而产生巨大的熵变,在一定条件下将引起宏观上温度的变化。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告;

2.掌握溶液法制备尼龙6/钙离子/聚苯胺复合材料的方法,并了解其在电场作用下结构转变的原理;

3.掌握测试表征尼龙6/钙离子/聚苯胺复合材料的方法,并根据测试结果对制备的材料进行的形貌、结构与性能的分析;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,制备尼龙6/钙离子/聚苯胺复合材料。

第9-12周:采用SEM、TEM、XRD、FTIR、DSC、TGA等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

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4. 主要参考文献

[1] Ma R , Zhang Z , Tong K , et al. Highly efficient electrocaloric cooling with electrostatic actuation[J]. Science, 2017, 357(6356):1130-1134.

[2] Yang L , Qian X , Koo C , et al. Graphene enabled percolative nanocomposites with large electrocaloric efficient under low electric fields over a broad temperature range[J]. Nano Energy, 2016:S221128551600077X.

[3] Lindfors T , Ivaska A . All-solid-state calcium-selective electrode prepared of soluble electrically conducting polyaniline and di(2-ethylhexyl)phosphate with tetraoctylammonium chloride as cationic additive[J]. ANALYTICA CHIMICA ACTA, 2000.

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