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  以碳納米管和石墨烯為代表的碳基納米材料，具有優(yōu)異的電學(xué)性能和極高的比表面積，通過與聚合物基底相結(jié)合，可獲得各類形態(tài)豐富（如纖維、薄膜、海綿、分離膜）的柔性電熱涂層產(chǎn)品；基于焦耳熱原理，其可實(shí)現(xiàn)電能和熱能之間高效、快速、節(jié)能轉(zhuǎn)變，在智能驅(qū)動(dòng)、表面除冰、可穿戴器件、建筑供暖、芯片加熱等領(lǐng)域或場(chǎng)合具有潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而，該類電熱涂層由于結(jié)構(gòu)的不均勻性，使用過程易造成局部過高溫度，同時(shí)碳納米材料制備過程表面所殘留的有機(jī)聚合物也使其耐溫性能顯著下降，以至于造成火災(zāi)發(fā)生，因而存在不可忽視的使用安全隱患。針對(duì)這一問題，浙江工業(yè)大學(xué)徐立新教授課題組近期研究發(fā)現(xiàn)，以超支化聚乙烯為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通過在碳基電熱涂層表面構(gòu)建超支化雙重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅可提升涂層的電熱性能和使用穩(wěn)定性，而且可使其耐溫性能顯著提高，獲得兼具高效、穩(wěn)固、耐熱防火等特點(diǎn)的高性能柔性電熱涂層。相關(guān)工作以Efficient, robust, and flame-retardant electrothermal coatings based on POSS-functionalized graphene/multi-walled carbon nanotube hybrid with dually cross-linking structure為題在線發(fā)表于ACS Appl. Mater. Interf.期刊上（DOI：10.1021/acsami.2c18040）。

圖1. 兼具高效、穩(wěn)固、耐熱防火等特點(diǎn)的高性能柔性碳基電熱涂層

圖2. 超支化聚乙烯多元共聚物HBPE@Acryl@POSS的結(jié)構(gòu)組成 

圖3. 利用HBPE@Acryl@POSS輔助制備石墨烯和碳納米管分散液

圖4. 以PTFE膜為基底的碳基柔性電熱涂層制備

圖5. 所得電熱涂層的電熱性能評(píng)價(jià) 

圖6. 所得電熱涂層的使用穩(wěn)固性能評(píng)價(jià)

圖7. 所得電熱涂層的耐溫性能評(píng)價(jià)

圖8. 超支化雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的表征與分析 

圖9. 涂層體系分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算分析

  本研究具有如下優(yōu)點(diǎn)和特色：

  其一，充分利用超支化聚合物易于功能化的優(yōu)勢(shì)，將UV反應(yīng)基團(tuán)和POSS端基同時(shí)引入超支化大分子結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步分別通過UV化學(xué)交聯(lián)和POSS物理交聯(lián)構(gòu)建超支化雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)零維的POSS納米顆粒、一維碳納米管和二維石墨烯有機(jī)緊密結(jié)合。

  其三，借助所述超支化聚合物的多功能屬性，可實(shí)現(xiàn)碳基納米材料制備、表面修飾和后續(xù)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，使電熱涂層制備路線簡(jiǎn)單、完整、可控，有利于后續(xù)規(guī)模化應(yīng)用。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c18040