熱縮管具有加熱至一定溫度時(shí)可收縮的形狀記憶功能,在各種管線纜的續(xù)接中能起到密封、絕緣、防腐、防潮及標(biāo)識(shí)等作用,目前已廣泛應(yīng)用于電子、電力、建筑、交通、石油、化工、通訊、船舶、航天和國(guó)防等領(lǐng)域。1959年美國(guó)A. Charlesby及其學(xué)生Pinner為Raychem公司申請(qǐng)了聚乙烯熱縮管的第一個(gè)專利,開(kāi)辟了熱縮材料的新紀(jì)元。隨后Raychem公司實(shí)現(xiàn)了聚乙烯熱縮管的產(chǎn)業(yè)化,并使其產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)研制的第一代熱縮管主要用于我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”,但我國(guó)熱縮產(chǎn)品形成產(chǎn)業(yè)化的時(shí)間相對(duì)較晚。目前全球熱縮管市場(chǎng)仍處于成長(zhǎng)階段,產(chǎn)品需求潛力巨大。
傳統(tǒng)熱縮管為一次性使用產(chǎn)品,其熱收縮源于不可逆的結(jié)晶熔融。我國(guó)青年科研人員、哈爾濱工業(yè)大學(xué)肖鑫禮和孔德艷在世界上首次制備出可循環(huán)使用的熱縮管,其熱收縮源于聚酰亞胺的可逆玻璃化轉(zhuǎn)變。這類(lèi)聚酰亞胺熱縮管能夠很好的固定擴(kuò)張尺寸并縮回起始尺寸,其熱縮過(guò)程如圖1所示。
圖 1. 聚酰亞胺熱縮管的實(shí)際收縮過(guò)程 (a)及其示意圖 (b)。(a1) 初始態(tài), (a2) 部分?jǐn)U張態(tài), (a3) 完全擴(kuò)張定型, (a4)熱收縮回起始態(tài).
傳統(tǒng)熱縮管的完全恢復(fù)溫度(Ts)范圍有限,而聚酰亞胺熱縮管的Ts在180℃至330℃之間可調(diào)節(jié);傳統(tǒng)熱縮管的運(yùn)行低溫在-40℃至-85 °C 之間,而聚酰亞胺熱縮管能耐受-196 °C 的低溫。因此聚酰亞胺熱縮管可適用于極端高低溫等環(huán)境,將大范圍拓展熱縮管的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。
傳統(tǒng)高溫?zé)峥s管為柔性或半剛性管,不能負(fù)載或固定重物。聚酰亞胺熱縮管為剛性管,兼?zhèn)淇s頸接管效應(yīng),可連接并固定為其自身重量上千倍的重物。因此,聚酰亞胺熱縮管的縮頸接管效應(yīng)可節(jié)省額外的支撐裝置,特別適用于復(fù)雜或精密的儀器裝備,如圖2所示。
圖2. 聚酰亞胺熱縮管的縮頸接管效應(yīng) (a)及機(jī)理示意圖 (b)。(a1) 擴(kuò)張定型態(tài), (a2) 縮頸接管效應(yīng)垂直向上固定銅棒, (a3) 垂直向下固定銅棒, (a4) 傾斜固定銅棒.
這類(lèi)可循環(huán)耐極端環(huán)境的剛性新一代聚酰亞胺熱縮管因其質(zhì)量輕、固定好、可載重等優(yōu)點(diǎn),將為一些工程問(wèn)題提供技術(shù)解決方案,進(jìn)一步拓展熱縮管、聚酰亞胺和縮頸接管的應(yīng)用范圍。在一定程度上,聚酰亞胺熱縮管有望產(chǎn)生一個(gè)新行業(yè)及市場(chǎng)。
相關(guān)工作以Rigid High Temperature Heat-Shrinkable Polyimide Tubes with Functionality as Reducer Couplings 為題發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》(Sci. Rep. 7, 44936, 2017).
論文鏈接:http://www.nature.com/articles/srep44936
下載:Rigid High Temperature Heat-Shrinkable Polyimide Tubes with Functionality as Reducer Couplings
- 西工大顧軍渭教授/張雅莉副教授 Adv. Mater.:具有動(dòng)態(tài)可逆熱管理性能的智能電磁屏蔽復(fù)合材料 2025-06-14
- 芬蘭坦佩雷大學(xué)郭洪爽博士 Angew :新突破 - 基于超分子硫鍵的形狀記憶驅(qū)動(dòng)材料 2025-06-04
- 浙工大劉善秋教授/浙大林強(qiáng)教授 Small:常溫溶劑蒸發(fā)觸發(fā)不可逆共價(jià)交聯(lián)實(shí)現(xiàn)極端條件下強(qiáng)效粘接 2025-05-14
- 寧波材料所王震/閻敬靈團(tuán)隊(duì) JMCA: 聚酰亞胺/石墨烯氣凝膠的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力學(xué)和電磁屏蔽兼容 2025-06-19
- 浙江大學(xué)朱利平教授課題組 Adv. Sci.:巧用“分子支架”策略在聚酰亞胺膜內(nèi)構(gòu)筑有機(jī)分子快速傳輸通道 2025-06-01
- 四川大學(xué)王浩倫團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:柔性熱防護(hù)材料最新進(jìn)展 2025-05-28