Direct ink writing of polyimide aerogels for battery thermal mitigation

文献情報

出版日 2023-12-13
DOI 10.1039/D3LP00200D
インパクトファクター 0
著者

Ciera E. Cipriani, Donald A. Dornbusch, Stephanie L. Vivod


原文を見る

要旨

Aerogels, which are ultralightweight and highly porous materials, are excellent insulators with applications in thermal management, acoustic impedance, and vibration mitigation. Aerogels have huge potential in the aerospace industry as a lightweight solution for thermally insulating electronic components which are confined within a small volume. However, the application of aerogels is currently hampered by the primary processing method of molding, which is costly, time-consuming, requires tooling, and limits geometric complexity. The extrusion-based 3D printing method of direct ink writing (DIW) provides an avenue to move past these constraints. However, rheology modifying additives are commonly used to make a sol printable, which may negatively impact the performance of the product aerogel. Here, we report the DIW of pure polyimide aerogels by subjecting the sol to mild heating (60 °C for 5 min) to promote gelation and produce a printable ink. This approach yielded printed aerogels with comparable microstructural, mechanical, and thermal properties to cast aerogels. The printed aerogel is stable up to 500 °C and has potential for high temperature applications relevant to the aerospace industry. We highlight the utility of this system by printing a bespoke enclosure to insulate a heating plate as a model for batteries; even at a plate temperature of 120 °C, the surface of the 8 mm thick aerogel maintained ambient temperature, indicating excellent inhibition of heat transfer. Additionally, a printed aerogel casing for a solid-state electrolyte coin cell battery resulted in a tenfold increase in ionic conductivity sustained for 100 min. This novel, simple method for 3D printing aerogels opens exciting opportunities to move beyond the geometric limitations of molding to expand the application space of these ultralightweight materials.

関連文献

Cyclic olefin copolymers containing both linear polyethylene and poly(ethylene-co-norbornene) segments prepared from chain shuttling copolymerization of ethylene and norbornene

Huan Gao, Shangtao Chen, Bin Du, Zhenyu Dai, Xu Lu, Kunyu Zhang, Li Pan, Yang Li

2021-12-03 Paper

DOI: 10.1039/D1PY01251G

Synthesis, structure and properties of copolymers of syndiotactic polypropylene with 1-hexene and 1-octene

Miriam Scoti, Rocco Di Girolamo, Fabio De Stefano, Angelo Giordano, Anna Malafronte, Giovanni Talarico, Roberta Cipullo, Claudio De Rosa

2021-09-29 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00975C

Front cover

2021-09-28 Cover

DOI: 10.1039/D1PY90124A

Contents list

2021-09-21 Front/Back Matter

DOI: 10.1039/D1PY90122B

Front cover

2021-10-12 Cover

DOI: 10.1039/D1PY90130C

Strained alkyne polymers capable of SPAAC via ring-opening metathesis polymerization

Rajeshwar Vasdev, Wilson Luo, Kyle Classen, Michael Anghel, Samantha Novoa, Mark S. Workentin, Joe B. Gilroy

2021-09-16 Paper

DOI: 10.1039/D1PY01177D

Poly[N-(2-chloroprop-2-en-1-yl)aniline]s: synthesis, polymer analogous reaction, and physicochemical properties

Akhat G. Mustafin, Lyaysan R. Latypova, Anastasiia N. Andriianova, Gulsum S. Usmanova

2021-09-13 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00940K

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-(5-フェニル-2-ファイル)-プロパン酸の市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物の市場動向は不明ですが、類似化合物の需要は化学繊維、医薬品、農薬分野で安定しています。研究トレンドとしては、該当化合物の生物学的活性の評価や、その他の...

3465-61-03-(5-Phenyl-2-furyl)...
化合物よくある質問

3- Chloro-1H-indazol-5-olはどのように保存すればよいですか?

3- チロロ-1H-吲唑-5-醇は遮光し、直射日光を避けて、温度は室温を推奨し、密閉容器に保存してください。

885519-34-63-Chloro-1H-indazol-...
化合物よくある質問

二茂鐵是安全的吗?

二茂鐵在使用时需要谨慎,因为它具有一定的刺激性。在操作时应佩戴防护眼镜和手套,保持通风良好的环境,并避免皮肤接触和吸入。

849924-76-11,2,3,4,5-Cyclopenta...
化合物よくある質問

L-(1-~13~C)メチオニンの市場動向や研究トレンドはどうですか?

L-(1-~13~C)メチオニンは、医薬品やバイオテクノロジー分野での研究が増加しており、その価格は安定しています。新興研究分野では、代謝解析や遺伝子機能解析で...

81202-04-2L-(1-~13~C)Methionin...
化合物よくある質問

1,3-フェニレンビスメチレンビスアクリレートは安全ですか?

1,3-フェニレンビスメチレンビスアクリレートは一般的に安全ですが、直接皮膚に触れる場合は保護用具を使用することを推奨します。高濃度の蒸気が吸入された場合は呼吸...

22757-16-01,3-Phenylenebis(met...
化合物よくある質問

丹参醇Aはどのように保存すればよいですか?

丹参醇Aは、直射日光を避けて室温で保存し、密栓容器に入れることをお勧めします。適切な保存条件は、安定性を保ち、安全性を確保する上で重要です。

189308-08-5Danshenol A
化合物よくある質問

4-メチル-2-(1,1,1-三フロロ-2-メチルプロパニル)ピリドインとは何ですか?

CAS番号1378865-93-0の4-メチル-2-(1,1,1-三フロロ-2-メチルプロパニル)ピリドインは、合成化学分野で用いられる有機化合物の一種です。こ...

1378865-93-04-Methyl-2-(1,1,1-tr...
化合物よくある質問

N-フェニルベンジル-2-クロロ酢氨を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-フェニルベンジル-2-クロロ酢氨は毒性があり、皮膚や粘膜に刺激を与えます。取り扱う際には、保護眼鏡、手袋、ゴーグルを着用することを強く推奨します。ドラフトチ...

2653-14-7N-benzyl-2-chloro-N-...
化合物よくある質問

UCN-02を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

UCN-02は毒性は低いですが、人体への直接的な接触は避けるべきです。PPE要件はグローブと顔面保護具を着用することです。ドラフトチャンバーを使用して漏洩を処理...

化合物よくある質問

N-[3-[2-(二甲基氨基)乙氧基]-4-甲氧基苯基]-2'-甲基-4'-(5-甲基-1,2,4-恶二唑-3-基)-[1,1'-联苯]-4-甲酰胺を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

手袋と保護眼鏡を着用し、漏洩時には吸気防止装置を使用してください。室温、乾燥した場所に保管し、直日光から隔離してください。SDS(安全データシート)を参照してく...

170230-39-4N-{3-[2-(Dimethylami...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。