日前，天津大學(xué)化工學(xué)院汪懷遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)在熱管理材料領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出一種兼具超導(dǎo)熱與強(qiáng)防腐性能的環(huán)保型粉末涂層材料。該材料通過(guò)創(chuàng)新的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，有效解決了傳統(tǒng)聚合物涂層導(dǎo)熱性與耐腐蝕性難以兼顧的技術(shù)瓶頸，為工業(yè)裝備熱管理、海洋防腐等領(lǐng)域提供了綠色高效的解決方案。
針對(duì)聚合物基涂層本征導(dǎo)熱系數(shù)低、填料添加導(dǎo)致防腐性能下降的難題，研究團(tuán)隊(duì)以微三維結(jié)構(gòu)的膨脹石墨為骨架，通過(guò)新合成的席夫堿-鈰配合物緩蝕劑進(jìn)行功能化改性，構(gòu)建出三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)填料。該結(jié)構(gòu)不僅使涂層導(dǎo)熱系數(shù)提升至2.6 W m?1 K?1,較純環(huán)氧樹(shù)脂提高12倍，更實(shí)現(xiàn)了0.95-0.98的高紅外發(fā)射率（2.5-25μm全光譜范圍），通過(guò)熱傳導(dǎo)與紅外輻射雙重機(jī)制顯著增強(qiáng)散熱效率。有限元模擬證實(shí)，其熱管理性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)席夫堿-鈰配合物的化學(xué)改性，使涂層在3.5% NaCl溶液中浸泡90天后，低頻阻抗模量仍保持10? Ohm cm2以上，較常規(guī)涂層提升4個(gè)數(shù)量級(jí)。這一突破源于緩蝕劑在金屬基底形成的致密保護(hù)膜，有效阻隔了腐蝕介質(zhì)滲透。同時(shí)，涂層展現(xiàn)出10.4 MPa的優(yōu)異附著力與100 cm抗沖擊性能，滿(mǎn)足嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境應(yīng)用需求。
該涂層采用靜電粉末噴涂技術(shù)制備，全程實(shí)現(xiàn)零揮發(fā)性有機(jī)化合物排放，符合環(huán)保工程裝備涂裝標(biāo)準(zhǔn)。其工藝簡(jiǎn)潔、成本可控的特點(diǎn)，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)解析三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與多功能性能的關(guān)聯(lián)機(jī)制，首次揭示了填料形貌、界面相互作用對(duì)涂層綜合性能的影響規(guī)律，為高導(dǎo)熱防腐涂層設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，MEGP涂層已通過(guò)第三方權(quán)威檢測(cè)，其性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該材料可廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)電池包、5G基站散熱模塊、海洋平臺(tái)設(shè)施等場(chǎng)景，預(yù)計(jì)可降低設(shè)備表面溫度15-20℃，延長(zhǎng)使用壽命3倍以上。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人汪懷遠(yuǎn)教授表示："這項(xiàng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)防腐涂料的導(dǎo)熱極限，為綠色涂層材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。"
目前，研究團(tuán)隊(duì)正加速推進(jìn)MEGP涂層的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。該成果發(fā)表于材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》，并獲國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目支持，標(biāo)志著我國(guó)在高端功能涂層領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
