项目名称：粒子填充改性高分子复杂体系流变学及其应用

项目获奖等级：浙江省自然科学奖一等奖

项目完成单位：浙江大学

项目完成人员：郑强, 宋义虎, 左敏, 杜淼, 上官勇刚

项目成果简介：

　　粒子填充改性高分子(PFP)结构-流变-性能关系研究具有重要的理论和应用价值。针对以往流变理论适用范围窄、无法预测结构形成及演化机制等问题，项目在构建模型、揭示机理、预测性能、调控结构等方面进行多方面探索：⑴从导电性PFP材料的功能特性入手，研究其自限温电热特性和压敏电阻行为，首次发现电阻的正/负电场效应、正/负压力效应等新现象；⑵为揭示PFP结构性能的外场依赖性，采用流变学方法研究热、剪切、高分子结晶或玻璃化转变等单/多因素下"粒子逾渗网络"的形成、演化过程，并创建了"流变-导电同步测试"方法与装置，利用导电、流变数据跟踪外场激励下PFP的结构演化，引导出功能特性-黏弹性关系模型化研究新方向；⑶为揭示 PFP材料外场依赖性的内在原因，将研究重心集中于界面相互作用和粒子的黏弹性贡献，原创性地提出被国际学者称为"two-phase model of Song and Zheng"的"流变两相"模型，采用"粒子相"黏弹性新参数首次揭示了大跨度浓度区间内类液(低填充)、类固(高填充) 流变行为的统一机制，模型在多种PFP材料中得以应用，适用性强；⑷以该模型为指导，通过控制"粒子相"结构调控多相/多组分PFP材料的黏弹行为，在天然高分子、高强高韧性硬质PVC纳米复合材料、低阈值多相导电性PFP材料制备工艺与性能调控上取得突破。

　　项目主要发现点有：首次提出"流变两相"模型；提出同时描述流变、导电演化过程的一级动力学动态逾渗模型；建立流变响应-功能特性间的关联模型；调控"粒子相"结构与黏弹性，实现高性能或高服役稳定性PFP材料的可控制备。系列创新成果，揭示了"粒子相"的形成、演化机制及其对PFP流变行为与功能特性的贡献，形成较完整的理论认识。发表 SCI 论文140余篇，被SCI 正面他引1200余次(其中10 篇代表论文在SCI他引340余次）；获发明专利授权3 项。研究成果受到高度评价和认可，在高端期刊Prog Polym Sci (影响因子IF = 26.854) 综论中被正面引述3次，被《Advanced Nanomaterials》等19本专著、手册引述。低阈值多相导电性PFP结构调控技术开始在西安盖沃热能科技有限公司进行推广应用，效果良好，新增产值900 余万元。

图1 提出PFP熔体“两相流变模型”，成功描述了大浓度跨度、不同界面作用体系的类液-类固转变

图2 建立了"流变-导电同步测试"方法，提出PFP 熔体热致逾渗“一级动力学模型”，并揭示了“粒子相”结构演化规律

图3 建立了PFP材料流变响应-功能特性间的关联模型，成功预测了PFP材料的气体阻隔性能、压力-电阻效应以及自调节电热平衡行为

图4 通过调控"粒子相"结构与黏弹性，实现高性能PFP材料的可控制备，研制了低阈值高稳定的多相PFP电热膜，并进行了初步推广应用

获奖证书