碳纳米管对碳系导电油墨电热性能的影响

目的 研究碳纳米管对碳系水性导电油墨电热性能的影响,寻找最佳含量的发热油墨。方法 采用单因素法,在原有碳系水性导电油墨中通过添加不同含量的碳纳米管制备多组碳系水性电热油墨。通过测试其SEM、TEM、电热功率、接触角等探究碳系水性电热油墨的最佳制备配方。结果 不同碳纳米管含量的碳系水性电热油墨其发热温度、电功率具有一定的差异。在其他条件一定的情况下,随着碳纳米管含量的增加,碳系水性导电油墨的电热导电性先降低再升高。当碳纳米管质量分数为0.75%时,碳系水性导电油墨的可以达到温度最高（147℃）,功率相对较低（4.4 W）,此时为导电性最佳碳系水性电热油墨的配方。结论 在导电油墨中添加适量的碳纳米管可改善油墨的加热性能。     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35 nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)?·m,导电性能提高约64%。结论制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的 -制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法 -采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果 -纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)Ω·m,导电性能提高约64%。结论 -制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。     

分散剂和树脂对导电油墨导电性能的影响

目的 探究提升碳系水性导电油墨导电性能的方法，主要研究分散剂和树脂的含量对碳系水性导电油墨导电性能的影响。方法 使用W?190分散剂和水性丙烯酸树脂，采用双因素法，保持分散剂和树脂的总质量在油墨中的占比固定，且其他组分在油墨中的占比也不变，通过改变分散剂与树脂之间的比例，制备多组碳系水性电热油墨。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察各组碳系水性导电油墨，测试油墨的黏度、方阻，探究导电油墨的形貌和导电性。结果 通过改变分散剂与树脂的质量比值，会对导电油墨的导电性能产生较大影响。在其他条件一定的情况下，随着分散剂与树脂的质量比值的增加，碳系水性导电油墨的导电性呈先降低再升高的趋势。结论 分散剂与树脂的质量比对导电油墨的导电性具有较大影响，当分散剂与树脂的质量比为2.5∶1时，在分散研磨60 min后，碳系水性导电油墨的黏度最大值为11.1 Pa.s，方阻最小值为4.3 Ω/□，此时导电性相对最佳。     

基于丝网印刷的石墨烯印刷机干燥系统研究

目的 用石墨烯发热板代替红外灯管作为上光机干燥设备的热源,筛选出用于印刷干燥的石墨烯发热板的最佳实验方法和制备工艺。方法 文中通过分析与研究水性上光油干燥需求,设计水性上光机干燥控制系统,采用丝印技术制备了石墨烯干燥加热源。文中采用单因素实验法研究溶剂类型、固化温度以及涂层厚度分别对发热板导电性能及固化效果的影响,并对发热源进行通电试验研究其导电、导热性能。结果 实验表明纯净水作为溶剂更容易得到牢固性、平滑性良好的导电涂层,高温烧结温度为465～480 ℃时石墨烯电热涂层固化达到上光机干燥系统的需求,厚度为5～20 μm的涂层可同时满足发热板的导电性和牢固性。发热板平均阻值随涂层厚度、碳的质量分数的增加呈下降趋势。发热板通电时间越长、电流越大、电阻越大,发热板产生的热量越高,干燥源温升越高。结论 研究表明石墨烯具有良好的导电、导热性,得到了石墨烯发热板合理的制备工艺和方法。为将石墨烯加热源应用于印刷干燥领域提供了方案,为将丝网印刷技术引入绿色干燥系统提供了技术支撑。     

分散剂含量对碳系导电油墨导电性能影响的研究

目的研究分散剂的含量对碳导电油墨导电性能和表面性能的影响。方法以德谦W-920为分散剂,采用单因素法,保持碳导电油墨其他组分不变,改变分散剂的配置比例,制备不同组碳系导电油墨。最后通过SEM图表征墨膜的形貌。结果不同含量的分散剂对导电油墨的性能产生一定差异。在其他条件一定的情况下,随着分散剂比例的增加,导电性先上升后下降。结论分散剂的加入对导电油墨的性能起着重要作用,当分散剂的质量分数达到7%时,体积电阻率为3.01×10-2Ω·m,此时可以有效改善导电油墨的导电性和墨膜的规整性。     

电弧放电法制备石墨烯及其在导电油墨中的应用

导电油墨是印刷电子技术中使用的关键电子材料, 而导电填料作为导电油墨的主要成分要求其化学性能稳定且电导率高。其中, 基于石墨烯的导电油墨因为其、透射电子显微镜、拉曼光谱等手段对制备的石墨烯进行了表征。结果表明: 直流电弧放电法制备的石墨烯为2~10层、尺寸在100~200 nm范围且纯度高、结晶性好。在此基础上, 研究了涂层厚度、热处理温度以及弯曲角度等对石墨烯导电油墨导电性能的影响。研究发现, 石墨烯导电油墨电阻率与涂层厚度、热处理温度成反比, 且随着厚度、温度的增加石墨烯导电油墨的电阻率逐渐降低。并且样品在柔性基底上经过不同角度的弯曲折叠后电阻率没有明显变化。当厚度为170 μm的样品经过360℃ (30 min) 热处理后, 石墨烯导电油墨的电阻率仅为0.003 Ω·cm。上述结果表明, 电弧法制备的石墨烯导电油墨有望成为未来印制电子领域的关键材料。     

基于石墨烯的导电油墨配方优化设计

分析了不同原材料配比的石墨烯导电油墨性能。将石墨烯添加质量分数为26%,28%,30%,32%的导电油墨分别编号为A、B、C、D,测量4组样品的电阻率、油墨细度,分析印品的印刷质量。测试结果表明:随着石墨烯填充量的增加,导电油墨的电阻率逐渐降低,导电油墨D的电阻率最小,为5.42Ω·cm;随着石墨烯含量的增加,油墨细度随之增大,其值都在丝网印刷油墨适性细度范围之内;导电油墨D印刷的样品质量相对最好。可得最佳的导电油墨配比为:连结料丙烯酸树脂、无水乙醇、丙三醇、苯甲酸、导电碳粉、聚乙烯蜡、导电填料石墨烯的添加质量分数分别为18%,34%,11%,2%,2%,1%,32%。导电油墨D的导电性能较好,丝网印刷的样品质量也较高。     

氟碳树脂基碳浆导电油墨的制备及性能研究

以氟碳树脂为基体,炭黑和石墨烯为导电填料,加上适量的助剂,共混制备了一种新型导电油墨并测试其导电性能和力学性能。借助电阻测试、万能试验机力学测试、铅笔硬度测试等分析手段,探讨了炭黑和石墨烯导电填料的添加量对导电油墨导电性能和力学性能的影响。结果表明:当炭黑和石墨烯用量分别为10%(wt,质量分数,下同)和7%时的混合导电填料制备的氟碳树脂基碳浆导电油墨性能最优,体积电阻率为0.28Ω·cm;当炭黑和石墨烯用量分别为10%和5%时,导电油墨材料的力学性能最好,拉伸强度达到14.3MPa,断裂伸长率达为192.7%。     

抗静电碳系/聚酰亚胺复合薄膜的制备及表征

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯(GR),同时采用混酸酸化法处理多壁碳纳米管(MWCNTs),以1%(wt,质量分数,下同)的GR和不同含量的酸化MWCNTs作为填料,通过超声搅拌分散-原位聚合法制得抗静电碳系/聚酰亚胺(GR-MWCNTs/PI)复合薄膜,并对复合薄膜的抗静电性能、热稳定性和力学性能进行表征。结果表明,2种碳系材料的添加可明显提高薄膜的导电性、机械性能和抗静电的效果,导电填料的添加对薄膜的热稳定性影响不大,在GR含量为1%,MWCNTs含量为2%时,在560℃时失重率约35%,电阻率为4.44×107Ω·cm,拉伸强度达到88.0MPa,断裂伸长率达到16.23%,拉伸强度和断裂伸长率分别比纯聚酰亚胺提高了122.4%和128.6%。     

石墨烯修饰的柔性多彩电热致变色薄膜的制备及性能研究

通过化学氧化还原法并辅以抽滤法制备RGO导电薄膜, 通过丝网印刷法制备变色层, 构筑了多层结构的多彩(红-蓝-白以及橙红-黄-白等)柔性电热致变色薄膜。采用SEM、XRD以及Raman等分析薄膜的结构性质。采用红外热成像以及吸收光谱研究了薄膜(红-蓝-白)的热学以及变色性能。结果表明：当加热时间为3.4 s时, 薄膜温度能达到38℃, 变为蓝色; 当加热时间为6.3 s时, 薄膜温度达到45℃, 变为白色。在较低电压下(6 V), 该薄膜能实现多色彩可逆变色, 其变色时间约为6.3 s, 褪色时间约为9.2 s。该柔性电热致变色薄膜以混合纤维素滤膜为基体, 保证了薄膜良好的柔性, 在可穿戴显示领域有着一定的应用价值。     

掺石墨导电功能基元材料电热混凝土的研究

以石墨作为导电功能填料替代混凝土中部分基料,通过调节石墨导电功能基元材料的含量,使混凝土具有较低的电阻率,可作为致热体.通过对样品电阻率的研究,分析了石墨含量及不同测试方法对混凝土电阻率的影响;通过热效应分析,研究了石墨电热混凝土的致热效果和发热功率的稳定性,在通电120min内,混凝土块表面的最高温度达到了120.3℃,为设计高性能致热建筑材料提供了参考依据.     

纳米炭黑水泥砂浆的导电性与电热特性研究

研究了纳米炭黑水泥砂浆的导电性和电热特性.研究表明,当炭黑掺量＜2.5%时,随着炭黑掺量的增加,电阻率下降明显;炭黑掺量为2.5%时,炭黑水泥砂浆电阻率可达到102Ω·cm;而炭黑掺量＞2.5%时,电阻率下降趋缓.在炭黑掺量为5%左右电阻率基本不变,电阻率在30～40Ω·cm之间.与石墨粉相比,纳米炭黑做导电相只需较小掺量,就可制备满足电热功能应用的导电混凝土.当炭黑掺量＞1%时,龄期对电阻率影响小,其电阻比较稳定.炭黑水泥砂浆板电功率稳定、电热功能重复性好.     

Electrophysical method for evaluating the fracture surface energy of dielectric materials in contact with metal

A physical model is formulated and the method is substantiated for measuring the fracture surface energy of dieletric materials. An analogy between the distributions of electric field intensity and mechanical stresses close to the metal-dieletric surface contact is used.Translated from Izmeritelnaya Tekhnika, No. 10, pp. 52–56, October, 2004.     

Flexible and transparent electrothermal film heaters based on graphene materials

High-performance and novel graphene-based electrothermal films are fabricated through a simple yet versatile solution process. Their electrothermal performances are studied in terms of applied voltage, heating rate, and input power density. The electrothermal films annealed at high temperature show high transmittance and display good heating performance. For example, the graphene-based film annealed at 800 °C, which shows transmittance of over 80% at 550 nm, can reach a saturated temperature of up to 42 °C when 60 V is applied for 2 min. Graphene-based films annealed at 900 and 1000 °C can exhibit high steady-state temperatures of 150 and 206 °C under an applied voltage of 60 V with a maximum heating rate of over 7 °C s(-1) . For flexible heating films patterned on polyimide, a steady-state temperature of 72 °C could be reached in less than 10 s with a maximum heating rate exceeding 16 °C s(-1) at 60 V. These excellent results, combined with the high chemical stability and mechanical flexibility of graphene, indicate that graphene-based electrothermal elements hold great promise for many practical applications, such as defrosting and antifogging devices.     

用电热爆炸超高速喷涂法制备WC-Co合金涂层的研究

制备高性能表面耐磨涂层是抵抗工件磨损的有效途径.利用自行研制的电热爆炸超高速喷涂装置,进行了在大气环境下制备WC-Co硬质合金抗磨涂层的试验研究.分析了WC-Co金属陶瓷箔爆炸过程的电学变化特性,不同电压等级下的试验结果表明:爆炸箔的平均能量利用率约为30%,得到了亚微米级的超细晶涂层;涂层的平均显微硬度为原始喷涂材料硬度的1.1～1.5倍,最高可达2 220 HV;在涂层与基体结合面处形成了不同于涂层和基体组织的过渡层;晶粒直径最小可达70 nm,平均晶粒度级别数G=20.8.     

石墨基导电砂浆电热炕采暖研究

以自制高性能石墨基导电砂浆制作电热炕发热面,设计了北方火炕模型,通过Fluent数值模拟分析了电热炕的采暖性能,结果显示炕面温度分布均匀,致热效果好。经实测,在1kW快速升温档,电热炕迅速升温,其平均升温速率达0.75℃/min,在安全电压保温档时,电热炕炕体温度维持在25.7℃左右,环境温度也相对实验前升高2.7℃。     

Preparation of high-yield multi-walled carbon nanotubes by catalytic decomposition of mixture of natural gas and propylene and their electrothermal properties

Abstract

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) with high-yield were prepared by pyrolysis of mixture of natural gas (NG) and propylene (C₃H₆) over Fe-Ni/Al₂O₃-MgO catalyst. For C₃H₆/NG flow rate ratio ranging from 0 to 0.33, the carbon yield was increased from 903% to 4400%. The synthesized MWNTs after purification were dispersed by ball milling method and mixed with waterborne polyurethane to fabricate the electrothermal film. The mass fraction of CNT filler in the cured electrothermal film was controlled at 50%. The coating after drying was ca. 6?μm and the coating’s volume resistivity was 0.053 Ω·cm. The time-dependent temperature curves indicated that the heating rate of the electrothermal film was very fast under different low voltage and the steady-state temperatures were achieved within 100?s. The steady-state temperature reached 47.9?°C, 76.8?°C, and 102.8?°C, respectively at 10?V, 15?V, and 18?V.