形状记忆水性环氧温差能采集材料设计及其热冲击作用下热力耦合行为研究

Temperature difference energy (TDE) collection and utilization has significant social value. Epoxy is a typical shape memory polymer (SMP) with excellent mechanical property, creep resistance and fatigue resistance. On the basis of our previous works, we suggest that waterborne epoxy (WEP) can be utilized as TDE harvesting material and composited with one-dimension carbon nanotube (CNT) and two-dimension graphene oxide (GO) to get high recovery stress and thermal response speed. In the present investigations, the preparation and structure control method, and the relation between structural morphology of the shape memory CNT-GO/WEP composite and the recovery stress and thermal response speed will be systematically studied and illustrated. Moreover, the relation and scientific mold between the thermo-mechanical coupling behavior and TDE harvesting and conversion performance will be investigated and built. The mold will be a useful method to evaluate the TDE harvesting and conversion performance of SMP. The present investigation is very significant for both science and society.

温差能采集与利用具有重要的社会价值。环氧树脂是一种力学性能优异、抗蠕变、耐疲劳的典型的形状记忆高分子材料（SMP），基于前期的研究，申请者提出以形状记忆水性环氧（WEP）为温差能采集材料并采用具有高强度高导热系数的一维碳纳米管（CNT）和二维氧化石墨烯（GO）协同强化WEP的形状回复应力和热响应速度。研究形状记忆CNT-GO/WEP复合材料制备及结构调控方法，并研究材料组成结构与形状回复应力及热响应速度的关系。重点研究并探讨热冲击作用下形状记忆CNT-GO/WEP复合材料的热力耦合行为与温差能采集转换性能之间的关系。期望通过本项目的开展得到一种基于SMP的新型温差能采集材料并掌握其调控方法，明确其组成结构与温差能采集性能之间的构效关系，并构建热冲击下SMP热力耦合行为与温差能采集转换性能关系的科学模型，为基于SMP温差能采集性能提供了一种有效评价方法，具有重要的科学意义和现实意义。

温差能采集与利用具有重要的社会价值。项目组研究发现形状记忆环氧树脂在负载条件下热冲击作用时能采集环境的温差能，提出并创制以形状记忆水性环氧（WEP）为温差能采集材料并复合具有高强度高导热系数的一维碳纳米管（CNT）和二维氧化石墨烯（GO）协同提高WEP的形状回复应力和热响应速度，研究并阐明了WEP及其复合材料制备工艺、结构与性能及其调控方法，创建了基于形状记忆高分子材料的热力耦合行为分析装置和温差能采集装置，揭示了WEP及CNT/GO/WEP复合材料热力耦合行为与材料组成结构间的构效关系，研究并明确了WEP及CNT/GO/WEP复合材料温差能采集性能。本项目实施为形状记忆高分子材料及其复合材料基温差能采集材料设计、制备、热力耦合行为分析、温差能采集性能研究提供了详实的实验数据参考、装置制作及温差能采集评价方法，具有重要的科学意义。另外，项目组创制了具有良好弹性和优异形状记忆性能的高分子纤维基柔性应变传感器，阐明了纤维组成结构对柔性应变传感器的自修复性能和灵敏性的影响，同时探明了形状记忆高分子纤维基柔性应变传感器在人体运动信号监测方面的应用效果，为推动形状记忆高分子材料及其复合材料在柔性应变传感器的发展提供实践与创新参考。相关研究成果已发表相关学术论文14篇，其中SCI收录7篇，授权中国发明专利2项，申请中国发明专利4项，完成了国家基金申报书中设立的项目研究目标和预期成果。