正负错配纳米颗粒掺杂对YBCO薄膜性能影响的研究

利用低氟MOD工艺制备了Ba₂YTaO₆(BYTO)单一纳米颗粒掺杂及BYTO和LaAlO₃(LAO)双纳米颗粒共掺杂的YBCO复合薄膜。研究表明BYTO在YBCO薄膜中的最优掺杂量为6mol%, 此时薄膜的自场J_c为1.25 MA/cm ², 在1.2 T下获得的最大钉扎力为3.02 GN/m ³。共掺杂试验中引入与YBCO具有正错配度的BYTO粒子和负错配度的LAO粒子, 两者相互作用使有效掺杂总量提高至10mol%。调整两种纳米粒子的配比发现6mol% BYTO+4mol% LAO掺杂的YBCO复合薄膜样品在外加磁场为2 T时, J_c值高达0.27 MA/cm ², 获得最大钉扎力时的磁场由纯YBCO薄膜的0.42 T提高至共掺杂的1.6 T, 此时最大钉扎力为5.6 GN/m ³。正负错配纳米颗粒共掺杂有效地提高了YBCO复合薄膜在外加磁场下的超导性能。     

Fe3O4/MXene/WPU复合膜的制备及其电磁屏蔽性能

实现高电磁屏蔽性能的同时降低反射是目前电磁屏蔽材料所追求的。采用一步水热法合成直径为30～40μm,厚度为70～200 nm的Fe₃O₄纳米片,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征发现结晶度良好。改变Fe₃O₄纳米片含量,喷涂制备的Fe₃O₄/MXene/WPU复合膜的反射值能低至4.3 dB,反射功率(R)从0.81降至0.63,透射功率(T)仅为10^-3数量级。同样,采用水热法制备了直径为180～200 nm、分散性良好的Fe₃O₄纳米微球。同等Fe₃O₄含量下纵向对比发现,含Fe₃O₄纳米片的复合膜电磁屏蔽性能稍高于含Fe₃O₄纳米球的复合膜。     

柔性碳/三聚氰胺复合泡沫的电磁屏蔽与传感特性

智能可穿戴设备不断发展,对柔性传感与电磁屏蔽提出了更高的要求。以三聚氰胺泡沫为基底,通过一种低成本、短周期的浸渍-化学镀镍工艺,将纳米碳质颗粒等物质包覆于三聚氰胺泡沫骨架,制备了兼具电磁屏蔽与柔性传感的复合泡沫材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、电化学工作站和矢量网络分析仪研究了碳/三聚氰胺复合泡沫的微观结构、循环压缩、应力传感特性及电磁屏蔽效能。结果表明,碳/三聚氰胺复合泡沫呈三维开孔网状结构,压缩韧性良好;镀镍后,复合泡沫的最大应力为2.75 MPa,循环压缩前两圈吸收能量为22.17 MJ·cm^-3。碳/三聚氰胺复合泡沫呈压阻式传感特性,在低应力区传感准确性良好,测试范围较宽,灵敏度为(0.62±0.06) kPa^-1;镀镍后,响应电流增大,复合泡沫在高应力区传感准确性良好,灵敏度为(3.38±1.0) kPa^-1。碳/三聚氰胺复合泡沫的电磁屏蔽以吸收屏蔽效能为主。镀镍前,电磁屏蔽效能与密度呈正相关,当密度为0.168 g·cm^-3时,复合泡沫的比电磁屏蔽值最优,为182.86 d...     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

同步氨化/碳化法制备MXene/C平面多孔复合电极

MXene是一种新型二维过渡金属碳/氮化物, 具有优异电化学性能的赝电容型超级电容器电极材料。本研究尝试用同步氨化/碳化制备MXene平面多孔电极。以滤纸为多孔平面模板, 通过浸渍-烘干的手段把MXene固定在滤纸的纤维上, 然后在氨气的气氛中热处理, 得到了MXene/C平面多孔复合电极。分析结果表明: MXene纳米片均匀包覆在由滤纸碳化形成的碳纤维上。当浸渍5次时, 在2 mV/s的扫速下测试, 制备出的复合电极的面积比电容达到403 mF/cm ²。在电流密度为10 mA/cm ²下进行恒流充放电循环测试2500次后, 比电容仍然与初始电容几乎相同, 表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在不使用高分子粘合剂和金属集流体的情况下, 同步氨化/碳化法制备出的MXene/C平面多孔复合电极表现出优良的电化学性能。     

石墨烯/纳米Al2O3增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al₂O₃增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al₂O₃对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al₂O₃的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al₂O₃含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^1/2。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^-6 mm³/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。     

多功能聚吡咯/聚酰亚胺电磁屏蔽复合膜的制备与性能研究

目的 开发具有优异屏蔽效率、轻质且热稳定性良好的电磁屏蔽材料。方法 以聚酰亚胺(PI)为聚合物基体,聚吡咯(PPy)为添加相,采用静电纺丝-低温原位聚合技术制备PPy/PI电磁屏蔽复合膜。通过在薄膜内部的多孔结构中构建致密的导电网络,赋予复合膜优异的导电性和高效的电磁屏蔽效能。结果 在聚合PPy浓度为0.1 mol/L时,复合膜的电导率和电磁屏蔽效能分别为2.23 S/cm和26.04 dB,且其单位厚度电磁屏蔽效能可达到110.81 dB/mm,展现出优异的电磁屏蔽性能。结论 PPy/PI复合纤维膜表现出良好的力学性能(拉伸强度为11.73 MPa)、优异的热稳定性(>400 ℃)和力学传感性能,具备在恶劣环境下广泛应用的潜力。     

WO3/BiVO4复合薄膜的制备及其光电化学性能

导电玻璃作为基底制备WO₃纳米片薄膜，通过改变旋涂BiVO₄次数，以WO₃纳米片薄膜为基底成功制得不同厚度的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品进行表征，并对WO₃/BiVO₄复合薄膜样品进行吸收光谱、光电流、光电催化和交流阻抗测试。结果表明：WO₃/BiVO₄复合薄膜样品的光电流密度和光电催化降解效率相较于单一WO₃纳米薄膜都得到了提高，具有更好的光电化学性能。且旋涂两次BiVO₄的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品有最高的光电流密度值(1.79 mA/cm²)和光电催化降解效率(约为60.5%),比单一WO₃材料的光电流密度(1.30 mA/cm²)提高了27.4%,光电催化降...     

MXene基薄膜的有序组装及其在储能和电磁干扰屏蔽中的应用

5G电子消费产品日益普及,给人们的生活带来便利的同时也存在一些问题,如电磁干扰(EMI)风险大幅度提高,5G网络耗电速度快等。因此需要开发具有高EMI屏蔽性能的膜材料和高容量的电极材料来解决这些问题。作为一种新型二维材料,过渡金属碳化物、氮化物或氮碳化物(称为MXene)具有出色的导电性、低密度、亲水性表面、二维层状形态和可调节的表面化学性质等诸多优势。此外,由于MXene具有容易成膜的特点,在EMI屏蔽和储能设备等领域具有巨大的应用潜力。目前已经报道了很多基于MXene复合薄膜的工作,本文首先介绍了MXene纳米片的合成方法,然后讨论了MXene基复合薄膜的制备方法,目的是总结制备MXene复合薄膜的各种方法及其优缺点。其次,分别介绍了MXene在锂离子电池和超级电容器及EMI屏蔽膜中的应用,分析了目前的发展趋势,并且对目前主流的复合材料进行了对比,归纳了MXene复合薄膜在结构和性能上的特点和优势。最后,提出了目前MXene复合薄膜的发展所存在的问题,并对未来发展进行了展望。      

一步法制备锗/MXene复合材料及其作为锂离子电池负极的研究

通过化学溶液法一步制备锗/MXene复合材料, 在MXene表面均匀负载了锗金属纳米颗粒。采用SEM和TEM对Ge/MXene复合材料进行了微观形貌分析, 探索了复合材料的形成过程, 结果表明, Ge/MXene复合材料是二维结构形貌, 其元素分布均一。用Ge/MXene复合材料制备了电极, 并组装成纽扣电池进行充放电性能测试, 对电池的比容量、倍率、循环稳定性能进行了系统分析。测试结果表明, Ge含量为50%时的电化学性能最佳, 0.2C下第5~100圈的容量稳定在1200 mAh/g, 载量为1 mg/cm ²; 载量提高到2 mg/cm ²时的比容量依然能达到450 mAh/g。     

Superhigh Electromagnetic Interference Shielding of Ultrathin Aligned Pristine Graphene Nanosheets Film

Ultrathin, lightweight, high-strength, and thermally conductive electromagnetic interference (EMI) shielding materials with high shielding effectiveness (SE) are highly desired for next-generation portable and wearable electronics. Pristine graphene (PG) has a great potential to meet all the above requirements, but the poor processability of PG nanosheets hinders its applications. Here, efficient synthesis of highly aligned laminated PG films and nacre-like PG/polymer composites with a superhigh PG loading up to 90 wt% by a scanning centrifugal casting method is reported. Due to the PG-nanosheets-alignment-induced high electrical conductivity and multiple internal reflections, such films show superhigh EMI SE comparable to the reported best synthetic material, MXene films, at an ultralow thickness. An EMI SE of 93 dB is obtained for the PG film at a thickness of ≈100 µm, and 63 dB is achieved for the PG/polyimide composite film at a thickness of ≈60 µm. Furthermore, such PG-nanosheets-based films show much higher mechanical strength (up to 145 MPa) and thermal conductivity (up to 190 W m⁻¹ K⁻¹) than those of their MXene counterparts. These excellent comprehensive properties, along with ease of mass production, pave the way for practical applications of PG nanosheets in EMI shielding.     

Dough-Like Aramid Nanofiber Putty-Assisted Design of Free-Standing Liquid Metal-Based Films for Ultrahigh Electromagnetic Interference Shielding

Gallium-based liquid metal (LM) is expected to be an ideal candidate for flexible electromagnetic interference (EMI) shielding materials in wearable electronics due to its excellent electrical conductivity and extraordinary fluidity. However, it is difficult to fabricate LM as a free-standing material due to its high surface tension and unmanageable fluidity, as well as its poor compatibility with other materials. Herein, a processing strategy is developed to fabricate free-standing LM-based films by vacuum filtration with the assistance of dough-like aramid nanofiber (ANF) putty. The ANF putty improves the compatibility of ANF and LM, and also greatly improves the stability, reliability, and processability of ANF. Rational design of the structure enables the preparation of LM/ANF films with ANF as the nanobridge connecting LM micro/nanodroplets, and ANF-LM-ANF sandwich films with ANF as the shells, LM layer as the core. The LM/ANF film (tensile strength: 5.4 MPa) exhibits an ultrahigh EMI SE of up to 105.9 dB (8.0–12.4 GHz) at a thickness of 60 μm. While the ANF-LM-ANF sandwich film has higher mechanical strength (33.1 MPa), and also has good EMI shielding properties. The average EMI SE of the 10 μm thick sandwich film exceeds 45 dB in the X-band.     

可用于包装的纤维素基电磁屏蔽材料研究进展

目的 为推动可用于包装的纤维素基电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)屏蔽材料更深入的研究,综述一些具有包装材料潜质和EMI屏蔽功能的纤维素基薄膜、织物和气凝胶的最新研究进展。方法 主要介绍纤维素基薄膜、织物和气凝胶等3类EMI屏蔽材料的制备方法、EMI屏蔽性能、多功能性和在包装上应用的潜力。结果 当下纤维素基EMI屏蔽材料表现出令人满意的EMI屏蔽效能(EMI Shielding Effectiveness, EMI SE)和力学性能,有望作为包装材料。同时一些材料还显示出抗菌、隔热、抗冲击等特性,使得这些材料能在复杂的场景下应用。结论 通过合理的设计,纤维素基EMI屏蔽材料可拥有优异的EMI屏蔽性能、出色的力学性能和良好的耐用性。归因于上述优势和绿色可降解的特性,这类材料有望在未来取代传统的EMI屏蔽包装材料,然而这些材料通常需要精细的制备工艺,材料的量产和实际应用依然是亟待解决的问题。     

高三阶光学非线性Cd/CdS-SiO2复合薄膜的电化学–溶胶凝胶制备及表征

以硝酸镉、硫脲和正硅酸乙酯为前驱体, 采用电化学-溶胶凝胶法, 以ITO玻璃为基底制备了透明薄膜。扫描电子显微镜(SEM)表征表明薄膜为纳米束结构。X射线能谱(EDX)表征表明薄膜由Si、O、Cd、S元素组成, Cd/S(原子比)＞1。EDX表征结合循环伏安(CV)实验确定薄膜为Cd/CdS-SiO₂复合薄膜。Z扫描表征表明, 薄膜在1064 nm处表现出自散焦特性的非线性折射效应和饱和吸收特性的非线性吸收特性。薄膜的三阶非线性极化率(χ(3))较高, 达到了1.18×10^-14~1.39×10^-13 (m/V)², 表明薄膜具有优良的三阶光学非线性。分析认为薄膜中CdS的含量对薄膜的光学性非线性起主要作用。     

Al颗粒夹层CFRP复合材料力学及电磁屏蔽性能EI北大核心

CFRP复合材料具有优异的力学性能,在航空航天装备中有广泛应用,但是因其单层铺层内部的结构各向异性,单向纤维铺层对于垂直极化波的电磁屏蔽效能较弱。为应对日益复杂的电磁环境,保护电子元器件不受干扰,增强复合材料的电磁屏蔽效能显得尤为重要,本工作利用非连续Al颗粒在层间面内紧密排列,构建了一种层间面内含连续Al屏蔽层的CFRP复合材料,并研究了不同Al颗粒含量对复合材料电磁屏蔽效能和力学性能的影响规律。结果表明,随着Al颗粒含量的增加,CFRP复合材料的导电性和电磁屏蔽效能也随之增加,当聚合物中Al颗粒质量分数达到33.3%时,复合材料的面内电导率提高了3个数量级,在垂直于纤维方向上对频率为3~17 GHz的电磁波的电磁屏蔽效能提高了10 dB以上。随着Al颗粒含量的增加,复合材料层间剪切强度与弯曲强度出现先上升后下降的变化规律,当树脂中Al质量分数为33.3%时,复合材料的层间剪切性能提高了5.2%达到80.5 MPa,当树脂中Al质量分数为50%时,复合材料的弯曲强度提高了20%至1441.0 MPa,弯曲模量提高了10.2%达到101.83 GPa。由此可见,Al颗粒夹层CFRP复合材料可以实现力学性能和电磁屏蔽效能的同步提升,是一种具有广泛应用前景的结构-电磁屏蔽一体化复合材料。     

Scalable Fabrication of Nacre-Structured Graphene/Polytetrafluoroethylene Films for Outstanding EMI Shielding Under Extreme Environment

In this work, inspired by the great advantage of the unique “brick-mortar” layered structure as electromagnetic interference (EMI) shielding materials, a multifunctional flexible graphene nanosheets (GNS)/polytetrafluoroethylene (PTFE) composite film with excellent EMI shielding effects, impressive Joule heating performance, and light-to-heat conversion efficiency is fabricated based on the self-emulsifying process of PTFE. Both PTFE microspheres and nanofibers are employed together for the first time as “sand and cement” to build unique nacre-structured EMI shielding materials. Such configuration can obviously enhance the adhesion of composites and improve their mechanical property for the application under extreme environment. Moreover, the simple and effective repetitive roll pressing method can be used for the scalable production in industrialization. The GNS/PTFE composite film shows a high EMI shielding effectiveness (SE) of 50.85 dB. Furthermore, it has a high thermal conductivity of 16.54 W (m K)⁻¹, good flexibility, and recyclable properties. The excellent fire-resistant and hydrophobic properties of GNS/PTFE film also ensure its reliability and safety in practical application. In conclusion, the GNS/PTFE film demonstrates the potential for industrial manufacturing, and outstanding EMI shielding performance with high stability and durability, which has a broad application prospect for electronic devices in practical extreme outdoor environments.     

塑料表面溅射电磁屏蔽膜的研究

电磁干扰(EMI)日益严重,在产品表面镀覆电磁屏蔽膜成为抗EMI主要措施之一.本文采用磁控溅射技术在聚酯塑料(PET)上制备出附着力大于5 MPa、2 GHz～4 GHz频率范围内屏蔽效能大于60 dB的复合结构的电磁屏蔽膜,并研究了导电膜、导磁膜及其复合膜层的电磁屏蔽特性.有关数据表明:镀覆500 nm Cu+300 nm 1Cr18Ni9Ti的复合屏蔽膜可以获得屏蔽效果、成膜速率和结合力的综合好效果.溅射功率、膜层厚度对电磁屏蔽特性和结合力有一定影响.     

聚醚醚酮和烯丙基化合物改性双马来酰亚胺复合材料微观结构及力学性能

采用浓H₂SO₄氧化聚醚醚酮（PEEK）得到磺化聚醚醚酮（SPEEK）,以3,3'-二烯丙基双酚A （BBA）、双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂、SPEEK为改性剂、双马来酰亚胺（BMI）树脂为基体,浇注成型制备SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料,同时研究了SPEEK的改性效果及复合材料微观形貌与力学性能。结果表明：SPEEK改性效果较好,在FTIR中存在明显的磺酸基团特征峰,SEM和能谱分析表明,SPEEK微观形貌变化明显,硫元素含量较高;SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料的微观形貌显示,SPEEK在基体中呈现直径为2 μm左右的多孔状两相结构,且分散均匀,此多孔结构改善了复合材料的断裂形貌,由脆性断裂转变为韧性断裂,当断裂纹遇到SPEEK组分时受阻而出现不规则发散,此变化会赋予复合材料更加优异的性能。力学性能测试结果显示,当SPEEK含量为5wt%时,SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料的弯曲强度和冲击强度达到最佳,分别为147.93 MPa和15.74 kJ/mm²,分别比基体提高了49.47%和66.21%。