碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

硅橡胶/纳米石墨片复合薄膜的压阻特性研究

采用旋涂工艺,制备了硅橡胶-纳米石墨片复合薄膜.采用SEM,XRD手段,表征了薄膜的组织和相结构,并测量其电性能.结果显示,纳米石墨片与硅橡胶界面结合较好,且分散均匀;薄膜的渗流阈值为Φ=6.5%,电阻为106Ω量级.渗流薄膜的面内电阻呈现正线性压阻效应,由于导电网络发育完整,SR-8%GNPs体系显示了优良的循环压阻性能.     

石墨/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备及性能表征

应用静电纺丝技术制备石墨/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维,并将该复合纤维收集成无纺布薄膜;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合纤维的微观形貌和结构,利用宽频质谱仪测试了纤维的导电性,利用万能强力机测试了不同纳米石墨含量纤维薄膜的拉伸力学性能,并利用X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TG)测试了复合纤维的物相及热力学行为.结果表明:在聚乙烯醇质量分数为8%、石墨质量分数为4%时,所制备的纳米纤维膜导电性最高,且力学性能最好,与纯PVA相比,电导率和断裂强度分别提高1个数量级和127.33%;XRD测试结果表明,纳米石墨成功附着在PVA中;TG结果表明,石墨/PVA复合纤维初始分解温度相对于纯PVA变化不大,当样品质量保持率为40%时,4%石墨/PVA复合纤维较纯PVA相比,其分解温度提高了35℃.     

碳纳米管的合成与制备

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料,要实现碳纳米管的大批量制备,必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题.通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备,从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的.本文采用一个简单的方法合成了铁钴（Fe/Co）纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美.合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性.     

二氧化锰/普鲁士蓝纳米复合薄膜的制备及其电致变色性能

采用两步电沉积法在导电玻璃表面成功制备了二氧化锰/普鲁士蓝纳米复合薄膜。首先,以四水乙酸锰和无水硫酸钠为原料配制电解质溶液,通过电沉积法直接在导电玻璃表面沉积纳米二氧化锰薄膜。其次,以铁氰化钾、氯化钾和无水氯化铁为原料配制电解质溶液,沉积普鲁士蓝薄膜,表征了复合薄膜的结构,分析了复合薄膜的电致变色特性。结果表明,电沉积得到的二氧化锰为片状结构,且片的厚度小于10 nm,沉积在二氧化锰纳米片上的普鲁士蓝呈球状结构,直径约200 nm,形成了致密的、有裂纹的膜层。所制备的复合薄膜具有良好的电致变色性能。在400～800 nm的可见光范围平均光调制幅度达到52%,着色时间和褪色时间分别为4.3 s和3.6 s,着色效率达到68.4 cm2/C。     

碳纳米管改性0-3型压电复合材料的制备与性能研究

以碳纳米管改性聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,锆钛酸铅(PZT)陶瓷颗粒为功能相,运用流延工艺制备了0-3型压电复合薄膜,研究了碳纳米管改性对0-3型压电复合薄膜综合性能的影响.结果表明:适量碳纳米管的掺杂不仅可以提高PVDF基体的介电常数,还可以导致具有压电性的β相基体的形成,以上两个效应均导致了0-3型压电复合薄膜压电性能的提高.     

三层复合PI薄膜厚度比对其电导特性影响

以微乳化-热液法制备硅/铝氧化物纳米分散液,并制备了一系列掺杂层与中间层厚度比不同的纳米掺杂三层复合聚酰亚胺(PI)薄膜.在相同环境条件下进行了薄膜的透射电镜(TEM)测试和电导电流测试.TEM测试结果可以直接观察到纳米粒子在有机基体中分散均匀,且可得到三层复合薄膜的复合结构,掺杂层和中间层的尺寸比例符合实验要求.复合薄膜的电导电流在同一电场强度下随着掺杂层厚度比例的增加逐渐增大,而电老化阈值随着掺杂层厚度比例增大向低场强方向移动.     

ZnO／PVP纳米复合膜的制备及其光学性质

采用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上利用旋转涂胶法制备了ZnO/PVP纳米复合薄膜.紫外可见透射光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)表明PVP实现了对ZnO纳米晶的有效包覆,从而有效阻止了ZnO纳米晶的团聚,强化了ZnO纳米粒子的量子限域效应,导致ZnO/PVP复合薄膜吸收边明显蓝移.PVP的包覆同时减少了界面缺陷,提高了复合薄膜的紫外发光效率,降低了可见区的发光强度.退火温度、薄膜层数及zn2+和PVP物质的量比对复合薄膜的UV-Vis谱的吸收边和PL谱的发光峰位及强度都产生了影响.     

银纳米颗粒-玻璃复合薄膜的三阶非线性光学性能

采用离子交换结合热处理方法,制备出银纳米颗粒-玻璃复合薄膜.利用光学吸收谱和Z-扫描技术研究了该复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能.研究结果表明,延长热处理时间有利于提高银纳米颗粒尺寸和银纳米颗粒在玻璃中的体积分数,导致复合薄膜的三阶非线性系数增大.当熔盐中AgNO3/NaNO3的质量分数由0.1%提高到0.5%时,相同条件热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸和体积分数有较大增长,复合薄膜的三阶非线性系数增大;进一步提高熔盐中AgNO3/NaNO3的质量分数,热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸反而降低,但银纳米颗粒在玻璃中的体积分数增大,材料的三阶非线性系数不增反降.     

表面改性提高PVDF-HFP/ZnO复合薄膜的压电输出

为增强聚偏氟乙烯—六氟丙烯(PVDF-HFP)的压电效应,以纳米氧化锌(ZnO)作为填充物,运用等离子对纳米ZnO进行表面改性,采用刮涂法制备了P VDF-HFP/改性ZnO复合薄膜.研究了P VDF-HFP/ZnO复合薄膜中纳米ZnO的分布情况,以及复合薄膜的β相含量、压电应变常数d33.结果表明,等离子处理之后的纳米ZnO能够更好地分散在复合溶液中,得到更高的β相含量,提高了P VDF-HFP/ZnO压电薄膜的压电输出.     

导热聚乙烯/聚丙烯复合材料性能研究

以高密度聚乙烯和聚丙烯为基体材料,以碳纳米管和氮化硼颗粒为导热填料,通过熔融共混法制备了导热聚乙烯/聚丙烯复合材料;研究了聚乙烯和聚丙烯不同配比对复合材料力学性能和导热率的影响,同时探究了碳纳米管和氮化硼颗粒的配比对聚乙烯/聚丙烯复合材料力学性能、导热率、流动性、耐热性的影响。结果表明:复合材料的导热率随聚丙烯含量的增加而降低;当碳纳米管和氮化硼质量比为7∶3时,复合材料导热率最高,与不加导热填料的复合材料相比提高了30.46%。     

基于Fe_3O_4-PEI纳米粒子构建葡萄糖传感器的研究

采用共沉淀法制备核层为四氧化三铁(Fe3O4)壳层为聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)的磁性复合纳米粒子Fe3O4-PEI.扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征结果显示,制备的磁性复合纳米粒子Fe3O4-PEI粒径均匀,直径约为25 nm.通过振动样品磁强计比较Fe3O4-PEI和Fe3O4纳米粒子的磁滞回线,结果表明,经PEI包覆后复合纳米粒子饱和磁化值为38.2 emu/g,仍具有较好的磁性.热重分析表明,包覆在Fe3O4纳米粒子表面的PEI质量分数约为23.26%.通过静电作用,实现了Fe3O4-PEI复合纳米粒子对葡萄糖氧化酶的负载,以铂电极为基底电极,制备了Fe3O4-PEI-GOx/Pt葡萄糖传感器.在最优测试条件下,该修饰电极对葡萄糖表现出优异的电化学催化性能,具有灵敏度高、抗干扰能力强、稳定性好的特点.     

碳纳米管导电增强聚乙撑二氧噻吩复合材料的研究

采用原位聚合法以三氯化铁作为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂和引发剂制备碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩复合材料.通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）对样品形貌及结构进行表征,采用循环伏安测试法（CV）研究碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的电化学行为.结果表明：聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒均匀包覆于多壁碳纳米管的表面,形成核壳结构;随碳纳米管含量的增加,复合材料的电化学性能随之改善,当碳纳米管质量分数为28.6％时,碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到179.8 F/g,且电化学活性最好.     

静电自组装法制备镧/铈掺杂锶铁氧体纳米复合多层膜

为制备具有良好吸波性能的锶铁氧体纳米薄膜,确定了静电自组装法制备掺杂态铁氧体与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)多层复合膜的基片处理方法和单层膜的组装时间.用紫外-可见分光光度计、XRD、AFM、矢量网络分析仪对纳米薄膜的结构与性能进行研究.研究表明:所制得薄膜为非晶态,薄膜表面由球状颗粒组成,其平均粒径约150nm.通过SrLa0.4Fe11.6O19/PSS纳米复合多层薄膜的电磁参数分析,发现随层数的增加,薄膜的吸波性能增强;在9.21GHz和10.5GHz左右,且组装层数一定时,复合多层膜的吸波性能排序为SrCe0.2Fe11.8O19/PSS> SrLa0.2Fe11.8O19/PSS>Sr.Fe12O19/PSS.     

组分对PI/TiO_2纳米复合薄膜电学性能的影响

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/二氧化钛(PI/TiO2)纳米复合薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪对复合薄膜进行表征及结构分析,研究无机组分对复合薄膜电学性能的影响.结果表明,TiO2颗粒与PI基体相容性好、分布较均匀.随着无机组分的增加(0~7%),复合薄膜的击穿场强先升高后降低,在1%组分处达到最大值240 kV/mm;复合薄膜的耐电晕寿命持续增加;介电常数先降低后升高,在3%组分处达到最小值3.11,在7%组分处为3.49;电导率与介电损耗随组分变化不大,在102Hz频率下,薄膜电导率均小于6.0×1013S/cm;聚酰亚胺/二氧化钛纳米复合薄膜具有良好的介电性能与热稳定性.     

混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响

为了研究混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,制备以碳纳米管和银(或氧化铝)纳米颗粒为二元混合填料的有机类复合相变材料.采用瞬态平面热源法导热仪对复合相变材料在室温下固态时的有效导热系数进行测试.研究中综合考虑填料总加载量、碳纳米管/纳米颗粒的配比以及基底相变材料对复合相变材料有效导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管和纳米颗粒填料之间是互相抑制的,混合纳米填料所导致的复合相变材料导热系数增长甚至低于仅添加单一碳纳米管或纳米颗粒时的效果.在本研究所关注的较低的总加载量下(最高体积分数为1.5%),尚不足以构建出能够实现混合填料协同效果的有效导热网络.纳米填料分布的微观表征图片证实,虽然混合填料各自的分布都较为均匀,但导热机理的差异和较高的界面热阻使得不同纳米填料之间无法体现出理想的协同效应,反而导致当单一纳米填料之间的导热通路被破坏时会呈现出反效果.     

镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层的制备及性能

为了改善金属基材的表面性能,以钛铁矿为原料,利用微波等离子体化学气相沉积法制备了纳米碳管/二氧化钛复合粉体.采用复合电泳电沉积法在不锈钢基体表面制备了镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层;利用扫描电镜、X射线衍射仪、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了纳米碳管/二氧化钛复合粉体对复合镀层结构和性能的影响.结果表明纳米碳管/二氧化钛复合粉体的加入有效地减小了复合镀层中镍的晶粒尺寸,促进了金属镍沿(111)晶面择优取向生长,改变了镍的电沉积层结构,提高了镀层的硬度,改善了镀层的耐腐蚀性能;在复合粉体的作用下,复合镀层的硬度与纯镍镀层相比提高了110%,腐蚀电位正移了23mV,腐蚀电流密度减少了0.991微安/平方厘米.     

结构调制高硬度TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜制备及其机械性能

为改善TiN硬质薄膜的硬度和耐摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术,在硬质合金基底上制备了单层TiN-Cu薄膜和调制周期Λ=5.9～62.1 nm的5组TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机等测试仪器,表征了薄膜的微观结构及机械性能,并研究了调制周期对纳米多层复合膜结构及机械性能的影响。实验结果表明:与单层TiN-Cu薄膜相比,TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜有效地抑制了晶粒生长,而且分层明显,薄膜均匀致密,薄膜中TiN晶粒以面心立方结构沿(111)方向生长。随着调制周期的减小,薄膜的结晶性有所下降,薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势。在调制周期为13.7 nm时,薄膜综合性能达到最佳,薄膜的硬度达到了42.6 GPa,H~3/E~2值也达到了0.689,摩擦系数为0.17,附着力为49.2 N,接近53.1 N的最高值,表明薄膜具有理想的硬度和耐摩擦磨损能力。在使用多弧离子镀工艺制备TiCu/TiN-Cu纳米多层复合多层膜的过程中,通过调整调制周期,有效地改善了膜层的机械性能,拓展了膜层的应用范围。     

BiSI棒状纳米晶薄膜的物性研究

采用改进的喷雾热解方法——异步脉冲超声喷雾热解法（APUSP），以BiCl3、硫脲和碘溶液为前驱液，在非晶衬底上成功地制备了BiSI纳米棒阵列薄膜．对采用异步脉冲超声喷雾热解法所制备的棒状BiSI纳米晶薄膜样品的介电特性和光吸收特性进行了测试．结果表明，采用该法所制备的棒状纳米结构薄膜与传统喷雾热解法所制备的薄膜，由于结构的不同，其介电特性和可见光吸收特性具有明显的区别．该方法与传统喷雾热解法相比，所制备的纳米晶薄膜具有较高的介电常数、较小的介电损耗和较大的光吸收强度，     

PI/Mg(OH)_2纳米复合薄膜的介电性能

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/氢氧化镁(Mg(OH)2)纳米复合薄膜,设定Mg(OH)2掺杂量的质量分数分别为0%,1%,2%,4%和8%,研究纳米氢氧化镁不同掺杂量对聚酰亚胺薄膜电导电流、电老化阈值、介电系数的影响.结果表明:纳米氢氧化镁掺杂量质量分数为4%时,复合薄膜的电导电流出现最大值;随着Mg(OH)2掺杂量的增加,复合薄膜的电老化阈值和介电系数均逐渐增大.