聚合物接枝纳米颗粒(PGNPs)中冠层尺寸对流变学特性及陶瓷产率的调控机制研究

来自美国的研究团队针对聚合物衍生陶瓷(PDCs)制备过程中流变学调控与陶瓷产率平衡的难题，通过构建二氧化硅基聚合物接枝纳米颗粒(GNPs)模型体系，系统研究了冠层质量/体积分数对材料性能的影响。研究发现增大冠层尺寸可显著改善流动性和稳定性，但会降低陶瓷产率；通过调节冠层比例或与游离预陶瓷聚合物(PCPs)共混可实现流变学性能精准调控，为增材制造等新型应用提供了材料设计策略。

　　

预陶瓷聚合物(Preceramic Polymers, PCPs)作为制备先进陶瓷材料的"分子前驱体"，其温和的加工特性为复杂结构陶瓷组件制备开辟了新途径。当这些聚合物通过化学接枝嫁接到无机纳米颗粒表面时，便形成了兼具聚合物加工性能与陶瓷功能特性的杂化材料——聚合物接枝纳米颗粒(Graft Nanoparticles, GNPs)。

研究团队以二氧化硅为模型核心，通过精确调控冠层(Corona)与核心的质量体积比，揭示了有趣的"跷跷板效应"：冠层尺寸增大会像润滑剂般显著提升GNPs的流动性和储存稳定性，却不可避免地牺牲了高温裂解后的陶瓷产率。更巧妙的是，通过调节冠层比例或引入游离PCPs进行共混，可以像调节"分子旋钮"般精准控制材料的流变行为。

这些发现为聚合物衍生陶瓷(Polymer Derived Ceramics, PDCs)的工业化应用提供了重要指导，特别是在需要精密控制材料流动性的增材制造领域。该研究不仅建立了冠层结构-流变性能-陶瓷产率的定量关系，更展示了通过"纳米乐高"式的分子设计实现材料性能定制化的无限可能。