湖南大學材料科學與工程學院王建鋒教授2020年開發出一種高端的云母基納米紙材料,讓一張薄紙片,可以抗超強電擊,可以耐高溫,能廣泛應用于高壓絕緣領域,有望打破國內高端絕緣材料嚴重依賴國外進口的局面。
絕緣材料被廣泛應用于生產生活中。無論是風扇、電視機,還是飛機、高鐵,都需要電絕緣組件。然而隨著電動機、變壓器等電力設備向著大功率、小體積快速發展,對云母紙、芳綸紙這種常用的電絕緣組件的耐高電壓擊穿能力、耐熱性等性能提出了日益苛刻的要求。目前,國內高端的云母基絕緣材料嚴重依賴于國外進口。而王建鋒教授研制出的高端納米紙,或將打破這一局面。
這一“紙上功夫”,是受自然界中貝殼的啟發?!澳憧歹U魚殼,很硬,摔在地上也不容易碎,這是什么原因?”王建鋒教授解釋,貝殼中包含大量碳酸鈣片和少量天然高分子納米纖維等有機物,具有高拉伸強度和高韌性,主要原因是其具有像房屋磚泥墻壁一樣的層狀復合結構。貝殼中碳酸鈣就像砌墻用的墻磚,高分子納米纖維就像水泥,鋪一層磚后再鋪一層水泥,層層鋪疊,形成層狀復合結構,使得貝殼在彈性變形后能夠屈服并產生塑性變形,從而達到高拉伸強度和高韌性。
受此啟發,王建鋒教授以芳綸微米纖維和云母為原材料,將原本頭發絲大小的芳綸微米纖維和云母剝離分散成納米纖維和納米片,再通過溶膠—凝膠—薄膜轉換技術復合,大面積制備出云母基納米紙,實現了超大的應變和超高的韌性,并可抵抗超強電壓而不被擊穿,可耐高溫。其斷裂應變能力是目前文獻報道的所有仿貝殼薄膜材料的4-240倍,其韌性是目前文獻報道的所有仿貝殼薄膜材料的6-220倍,高電擊穿強度每毫米達164 KV,熱分解溫度達565℃,性能大大超過了國外的各種云母基絕緣材料。相較于目前Z受歡迎的美國杜邦公司生產的云母/芳綸微米紙,在耐熱性相當的情況下,其強度是前者的5倍,斷裂應變是前者的45倍,耐電擊穿強度是前者的的5.5倍。
為使得這種云母基納米紙材料工業化生產成為可能,王建鋒教授還自行設計加工了一套裝置,可連續化制備出云母基納米帶。該裝置主要由注射系統、口模、水槽和傳送帶組成,使得溶膠—凝膠—薄膜轉換技術可廣泛應用于工業生產。
目前,王建鋒教授這項“造紙術”已申請發明專利。相關研究成果發表在國際納米材料領域權威期刊《ACS Nano》。
135-8669-2330
寧波寧希塑業有限公司
電話:0574-87996316
傳真:0574-87811861
郵箱:ningxisuye@163.com
網址:www.mingxinveg.com
地址:寧波市鄞州區寧穿路535號A10-12