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項目名稱：粒子填充改性高分子復雜體系流變學及其應用

項目獲獎等級：浙江省自然科學獎一等獎

項目完成單位：浙江大學

項目完成人員：鄭強, 宋義虎, 左敏, 杜淼, 上官勇剛

項目成果簡介：

　　粒子填充改性高分子(PFP)結構-流變-性能關系研究具有重要的理論和應用價值。針對以往流變理論適用范圍窄、無法預測結構形成及演化機制等問題，項目在構建模型、揭示機理、預測性能、調控結構等方面進行多方面探索：⑴從導電性PFP材料的功能特性入手，研究其自限溫電熱特性和壓敏電阻行為，首次發現電阻的正/負電場效應、正/負壓力效應等新現象；⑵為揭示PFP結構性能的外場依賴性，采用流變學方法研究熱、剪切、高分子結晶或玻璃化轉變等單/多因素下"粒子逾滲網絡"的形成、演化過程，并創建了"流變-導電同步測試"方法與裝置，利用導電、流變數據跟蹤外場激勵下PFP的結構演化，引導出功能特性-黏彈性關系模型化研究新方向；⑶為揭示 PFP材料外場依賴性的內在原因，將研究重心集中于界面相互作用和粒子的黏彈性貢獻，原創性地提出被國際學者稱為"two-phase model of Song and Zheng"的"流變兩相"模型，采用"粒子相"黏彈性新參數首次揭示了大跨度濃度區間內類液(低填充)、類固(高填充) 流變行為的統一機制，模型在多種PFP材料中得以應用，適用性強；⑷以該模型為指導，通過控制"粒子相"結構調控多相/多組分PFP材料的黏彈行為，在天然高分子、高強高韌性硬質PVC納米復合材料、低閾值多相導電性PFP材料制備工藝與性能調控上取得突破。

　　項目主要發現點有：首次提出"流變兩相"模型；提出同時描述流變、導電演化過程的一級動力學動態逾滲模型；建立流變響應-功能特性間的關聯模型；調控"粒子相"結構與黏彈性，實現高性能或高服役穩定性PFP材料的可控制備。系列創新成果，揭示了"粒子相"的形成、演化機制及其對PFP流變行為與功能特性的貢獻，形成較完整的理論認識。發表 SCI 論文140余篇，被SCI 正面他引1200余次(其中10 篇代表論文在SCI他引340余次）；獲發明專利授權3 項。研究成果受到高度評價和認可，在高端期刊Prog Polym Sci (影響因子IF = 26.854) 綜論中被正面引述3次，被《Advanced Nanomaterials》等19本專著、手冊引述。低閾值多相導電性PFP結構調控技術開始在西安蓋沃熱能科技有限公司進行推廣應用，效果良好，新增產值900 余萬元。

圖1 提出PFP熔體“兩相流變模型”，成功描述了大濃度跨度、不同界面作用體系的類液-類固轉變

圖2 建立了"流變-導電同步測試"方法，提出PFP 熔體熱致逾滲“一級動力學模型”，并揭示了“粒子相”結構演化規律

圖3 建立了PFP材料流變響應-功能特性間的關聯模型，成功預測了PFP材料的氣體阻隔性能、壓力-電阻效應以及自調節電熱平衡行為

圖4 通過調控"粒子相"結構與黏彈性，實現高性能PFP材料的可控制備，研制了低閾值高穩定的多相PFP電熱膜，并進行了初步推廣應用

獲獎證書