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华东理工大学开发高性能聚合物设计新法 2020-07-01

  近日,华东理工大学教授林嘉平团队在耐高温树脂的设计方法上取得突破,建立了适用于高性能聚合物设计的材料基因组方法,加快了树脂的研发速率,有望改变以试错为主的传统材料设计方法。
  此项研究工作发展的材料基因工程方法包含基因定义、收集与组合,性能预测,结构筛选,性能验证等步骤。
  其中,基因定义、收集与组合为增强合成的可行性,定义合成用化学单体为基因,并进行组合筛选;性能预测是快速筛选的基础,通过数据挖掘,找到能够代理热稳定性和固化温度的物理量,为快速筛选热稳定性好、固化温度低的树脂奠定了理论基础;结构筛选提出了“先粗筛、再精选”的两步策略,即先计算低代价的代理量,通过第一步的筛选,减少候选树脂的数量,然后通过高代价代理量的计算,从中找出优选树脂,提高了筛选效率。
  通过以上步骤,研究人员成功设计获得了一种新型耐高温树脂,其5%热分解温度大于650℃、固化温度小于250℃,有望在600℃下短期使用并满足航天航空领域对耐高温树脂的需求。
  耐高温树脂在航天航空领域有着广泛应用,但是配套树脂的发展仍相对滞后。需要解决的问题包括能否提高树脂的使用温度,加速树脂的更替速度等,而且热固性树脂设计中普遍存在着提高耐热性能与降低固化温度相矛盾的现象,为耐高温树脂的设计带来了极大困难。

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