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同時(shí)兼具高導(dǎo)電性以及低導(dǎo)熱性的輕型復(fù)合材料在航空航天、海洋和能源應(yīng)用等領(lǐng)域中具有無可替代的地位，是工程人員夢(mèng)寐以求的材料，但在實(shí)際生產(chǎn)中卻困難重重。現(xiàn)在研究人員認(rèn)為他們可以通過將由碳納米纖維覆蓋的空心玻璃微珠填充到復(fù)合材料中的方法解決材料生產(chǎn)中遇到的問題。

空心玻璃微珠(Hollow glass microspheres)是一種經(jīng)過特殊加工處理的玻璃微珠，其主要特點(diǎn)是密度較玻璃微珠更小，導(dǎo)熱性更差。它是上個(gè)世紀(jì)五、六十年代發(fā)展起來的一種微米級(jí)新型輕質(zhì)材料，其主要成分是硼硅酸鹽，一般粒度為10~250μm，壁厚為1~2μm，空心玻璃微珠具有抗壓強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、電阻率高、熱導(dǎo)系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等特點(diǎn)，它被譽(yù)為21世紀(jì)的"空間時(shí)代材料"。空心玻璃微珠具有明顯的減輕重量和隔音保溫效果，使制品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能，被廣泛地使用在玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等復(fù)合材料以及石油工業(yè)、航空航天、新型高速列車、汽車輪船、隔熱涂料等領(lǐng)域，有力地促進(jìn)了我國(guó)科技事業(yè)的發(fā)展。
 
 
空心玻璃微珠憑借其質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小的特點(diǎn)，成為了優(yōu)異的聚合物復(fù)合材料添加劑。但是，由于玻璃微珠與聚合物基體之間相互作用程度很低，因此復(fù)合材料的強(qiáng)度有所下降。考慮到碳納米管和碳納米纖維優(yōu)良的導(dǎo)電性，研究人員考慮將其作為聚合物復(fù)合材料的填充物。為了得到適宜的平衡性能，研究人員試圖將這些填料較好的屬性整合在一起。
 
西班牙復(fù)合材料研發(fā)應(yīng)用中心(FIDAMC)的Roberto Guzman de Villoria解釋說：“我們打算將空心玻璃微珠的低熱導(dǎo)率和碳納米纖維的高導(dǎo)電率結(jié)合起來，從而應(yīng)用于航天工業(yè)中隔熱設(shè)備的制造。”
 
西班牙復(fù)合材料研發(fā)應(yīng)用中心(FIDAMC)和IMDEA材料研究所的工作團(tuán)隊(duì)并不僅僅只是將兩種填充料單純得添加到聚合物中，而是研制了一種新的混合填料。研究人員選擇空心微球作為填料的基體，微球的尺寸范圍為20-100μm，由鈉-鈣-硼硅酸鹽玻璃制成，其表面被碳納米纖維覆蓋(碳納米纖維是利用化學(xué)氣相沉積法獲得)，然后將處理好的空心微球嵌入到聚合物基體(聚氨酯丙烯酸酯樹脂)中。
 
Guzman de Villoria指出：“通過直接在空心玻璃微球表面培養(yǎng)碳納米纖維的做法，我們避免了將納米纖維分散在基質(zhì)中的復(fù)雜操作，從而可以直接將培養(yǎng)好的空心微球作為標(biāo)準(zhǔn)的填充料使用。”
 
研究人員認(rèn)為，研制所得的復(fù)合材料具有易于加工、輕便、導(dǎo)熱性低、導(dǎo)電性優(yōu)良的特點(diǎn)，對(duì)于聚合物基復(fù)合材料而言，是一種獨(dú)特的“特性聚合體”。
 
Guzman de Villoria說：“在要求低熱導(dǎo)率和高電導(dǎo)率的制造領(lǐng)域，這種材料具有很大的應(yīng)用前景，例如在目前只能依賴于昂貴材料的熱電裝置方面。”其他方面的應(yīng)用可能還包括電子設(shè)備中常用的電磁干擾材料以及隔熱材料。
 
他補(bǔ)充說：“如果我們能夠研制出具有更高的電導(dǎo)率、更低的導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料，那么，在飛機(jī)的防雷擊保護(hù)、靜電涂層、電磁屏蔽、絕熱等方面，這種材料會(huì)受到強(qiáng)烈的追捧。”研究人員認(rèn)為，他們的工作能夠?yàn)樾乱淮旌咸盍系难兄拼蛳禄A(chǔ)，推進(jìn)具有新型特性的復(fù)合材料的發(fā)展。