氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料制备及性能

以Si3N4粉末作为增强组元与颗粒状聚苯乙烯进行复合,用热模压法制备了氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料。研究了Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒大小对复合材料导热性能和介电性能的影响,通过理论分析确定了影响导热性能的主要因素。研究结果表明,随Si3N4含量的增加,复合材料中粉末形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加,聚苯乙烯颗粒尺寸越大,复合材料热导率越大。热导率的增加与导热网络的形成有关,增加Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒尺寸都有助于导热网络的形成。复合材料的介电常数取决于复合材料体系组元的体积含量。     

高热导率无机填料／硅橡胶复合绝缘材料的电性能

分别添加不同含量的微米Al2O3（0．5～3μm）、微米Si3N4（O．3～3μm）和纳米Al2O3（13nm）,利用共混法制备了具有不同导热性能的无机填料／硅橡胶复合材料。填料体积分数为30％时,通过改变微米Si3N4和纳米Al2O3体积比,发现微米Si3N4和纳米Al2O3共填充的硅橡胶复合材料的热导率较微米Si3...     

纳米碳管改善氧化铝填充硅橡胶复合材料的导热与机械性能(英文)

纳米碳管由于其优异的特性可以用于改善复合材料的导热和机械性能。本文通过传统的机械混合工艺,采用氧化铝粉体和少量纳米碳管填充甲基乙烯基硅橡胶,研究了氧化铝粉体的质量分数、表面改性和纳米碳管的添加对复合材料热导率、杨氏模量和硬度的影响。结果表明:氧化铝粉体的质量分数越高,复合材料的热导率越高;当氧化铝粉体的质量分数固定时,对其表面改性和添加纳米碳管能够明显提高复合材料的热导率、杨氏模量和硬度,发现改性氧化铝和纳米碳管并用可以协同增强填料与橡胶间的界面作用,促进橡胶基底中更好的导热通道和网络结构的形成,从而改善复合材料的导热和机械性能。     

CVI制备Si3N4p/Si3N4透波材料表征与性能

以SiCl4-NH3-H2为反应体系，采用化学气相渗透（CVI）法制备Si3N4p／Si3N4透波材料．XRF测试表明试样主要含Si、N、O三种元素．XRD测试表明复合材料主要成分为α-Si3N4和非晶沉积物和非晶SiO2，并有微量的β-Si3N4和晶体Si，高温热处理可使非晶沉积物转变为α-Si3N4和β-Si3N4．SEM照片显示颗粒团间结合不够致密，残留气孔偏大．试样的弯曲强度最高为94MPa，介电常数为4．1-4．8．     

碳纤维复合Si3N4陶瓷材料的制备及性能研究（英文）

为研究碳纤维(Cf)加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明:碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/(m K);而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/(m K)。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。     

碳纤维复合Si_3N_4陶瓷材料的制备及性能研究(英文)

为研究碳纤维(Cf)加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明:碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/(m K);而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/(m K)。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。     

Al2O3纤维增强SiO2气凝胶复合材料的制备及其隔热机理

以正硅酸乙酯为先驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备SiO2溶胶,将其与Al2O3纤维复合,经超临界流体干燥技术制得SiO2气凝胶复合绝热材料。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、压力试验机、平板导热仪等测试手段对样品的微观形貌、抗压强度以及热导率等进行了研究。讨论了材料的绝热机理,并对进一步降低SiO2气凝胶热导率的途径进行了概述。结果表明:添加Al2O3纤维能够明显增强SiO2气凝胶的综合力学性能;经过1000℃热处理的复合材料仍保持SiO2气凝胶的纳米多孔结构,这赋予复合材料优异的绝热特性。当Al2O3纤维添加量为8%(质量分数)左右时,可使复合材料同时具有较低的热导率(λ=0.051W/(m.K),298K)和较高的抗压强度(σbc=1.977MPa)。     

氮化铝填充三元乙丙橡胶复合材料的导热性能

采用随机顺序添加算法(RSA),应用均匀化理论建立了三维代表体积单元(RVE)模型,数值研究了氮化铝均匀分布与随机分布下三元乙丙橡胶复合材料的导热性能。制备了氮化铝(AlN)/三元乙丙橡胶复合材料,并测试了不同填充量下体系的热导率。将数值模拟得到的热导率与实验结果及理论模型进行对比,结果发现,随着氮化铝填充量的增加,导热网链的形成更加容易,复合材料的热导率随之逐步增大;在相同体积分数下,实验测量值最大;均匀分布时的数值结果与Maxwell模型及Hamilton-Crosser模型结果基本一致;填充粒子在基体中的随机性分布会导致热导率的波动,其平均值要高于均匀分布模拟值;随机分布模型模拟结果更贴近实验测量值,可以用来更好地预测球形颗粒填充复合材料的导热性能。     

纳米Si3N4与石墨混合填充PTFE复合材料的性能

采用模压成型法制备了纳米Si3N4及其与石墨(Gr)混合填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了不同质量分数的纳米Si3N4及其与石墨混合对PTFE复合材料力学与摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料拉伸断口的微观结构,探讨了其增强机理.结果表明,纳米Si3N4/石墨混杂填料使PTFE复合材料的硬度、拉伸性能、冲击强度和耐磨性能均比单纯Si3N4填充的有所提高,其中7%Si3N4与5%石墨混杂填充的PTFE复合材料有较好的综合性能.微观分析表明,纳米Si3N4与石墨在PTFE基体中分散性较好,Si3N4与石墨具有较好的协同作用.     

SPS法制备β-Si3N4／MoSi2基复合材料的工艺研究

本文用放电等离子烧结（SPS）制备了β—si3N4／MoSi2基复合材料,研究了烧结工艺对B—Si3N4／MoSi2基复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明：当烧结温度为1450℃,升温速率为100℃／min,B—Si3N4含量为20％时,β-Si3N4／MoSi2基复合材料的组织与性能较优。     

AlN/橡胶复合材料等效热导率数值计算

利用计算机生成不同的AlN/橡胶复合材料等效结构单元,基于三维格子玻尔兹曼模型计算了复合材料的等效热导率。实验制备了AlN/橡胶复合材料,并测定了不同填充量下复合材料的热导率,用以验证模型的有效性。将LBM计算结果与实验结果及Maxwell、Bruggeman、Nielsen等模型进行了比较,发现本文数值计算结果与Maxwell模型吻合较好,相比较于Bruggeman模型与Nielsen模型更加接近实验值。研究了AlN颗粒尺寸及分布方式对复合材料导热性能的影响。结果表明,一定体积分数范围内,粒径较小的AlN颗粒填充橡胶复合材料的等效热导率较大,当体积分数增大到20%,粒径较大的复合材料内先开始形成导热网络,大大提高了热导率;随机分布比均匀分布方式下的复合材料的等效热导率大,不同的粒子空间分布结构是影响复合材料热导率的关键因素。     

Si粉在空气中燃烧合成Si3N4粉体

经20h机械活化后的Si粉，在空气中可以实现自燃烧合成反应，并表现出二次燃烧现象．燃烧产物的表层与内部具有显著不同的特征，表层产物中以α-Si3N4为主相，并有少量Si2N2O相和非晶SiO2共存，内部为整块的灰白色松散Si3N4粉体，其相组成与反应条件有关．本文研究了经机械活化（MA）处理后的硅粉在空气中燃烧反应的整个过程，证实了机械活化处理后的Si粉在空气中燃烧的可行性，分析了燃烧产物主要是Si3N4而不是SiO2的原因，并通过调整成份实现了对产物相组成的控制．     

纳米氮化硅／丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究

用粒径为20nm的纳米氮化硅（Si3N4）填充丁腈橡胶（NBR）制备纳米橡胶复合材料，用16^#大分子偶联剂对纳米Si3N4进行表面处理，研究了复合材料的力学性能和热老化性能等。结果表明，纳米Si3N4的加入在一定程度上提高了NBR的撕裂强度、拉伸强度、耐磨性等，明显降低内耗，改善了橡胶的动态力学性能和耐热老化性能；初步的台架试验显示，添加0．5-1．5质量份左右纳米Si3N4的NBR油封制品使用寿命得到大幅提高。     

高导热金属基复合材料的热物理性能

分别采用无压浸渗、气压浸渗、内氧化技术制备了高导热Al/SiC、Al/C、Cu/Al2O3复合材料.研究了增强相和界面对这三种复合材料的热导率和热膨胀系数的影响,并对这些性能进行了理论分析和数值模拟.当颗粒尺寸与界面层厚度之比固定时,颗粒尺寸对Al/SiC复合材料热导率影响很小,但界面热导率对其影响很大;Al/SiC复合材料的CTE随温度的升高而增加,随SiO2层厚度的增加而减小;碳纤维中混杂3%SiC颗粒有利于改善纤维的分布,降低Al/C复合材料的缺陷,并提高其热导率;压力加工增加了Cu/Al2O3的致密度,也提高了其热导率;可用Schapery和Kerner模型计算复合材料的热膨胀系数,用Hasselman-Johnson模型计算热导率.     

不同纳米粒子填充PA6/GF复合材料摩擦磨损性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机考察了载荷及不同纳米粒子与玻璃纤维混合填料对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,其中纳米Si3N4与玻璃纤维混杂填充的PA6复合材料的耐磨性最佳;纳米SiO2与玻璃纤维混杂填充的PA6复合材料的摩擦性能最佳。     

橡胶基导热复合材料中填充粉体粒径对导热性能的影响

研究了粉体粒径对复合材料导热率的影响,通过电镜分析观察了粒径对粉体分布的影响,通过理论计算,从微观尺寸解释了填充粉体粒径与复合材料导热率的变化关系.通过分析得出:当粉体填充量相同时,粉体粒径对材料的导热率有很大的影响,粉体粒径越小粉体之间的距离越小,越有利于粉体相互发生协同作用形成导热链,且不同粒径的粉体填充时,存在着不同的体积含量临界值.     

陶瓷颗粒填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK－500型坏－块磨损试验机,对陶瓷颗粒SiC,Si3N4,BN和B2O3填充的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了较为系统的研究,并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对PTEF复合材料的摩察表现进行了观察,结果表明,添加B2O3降低了PTEF的摩擦系数,而添加SiC,Si3N4及BN则增大了PTFE的摩擦系数,但是,SiC,Si3N4,BN和B2O3均可将PTFE的磨损量降低1－2个数量级,其中以Si3N4的减磨效果最好,B2O3的减磨效果最差。     

纳米Si3N4及其与石墨、MoS2混合填充PTFE摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机对纳米Si3N4及其与石墨、MoS2混合填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度仪对其进行了测量,用扫描电子显微镜对磨损表面进行了观察.结果表明:纳米Si3N4的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米Si3N4与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性能提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好.纳米Si3N4能阻止PTFE复合材料中磨损微裂纹的产生,在纳米Si3N4的富聚区,磨损微裂纹较少,在纳米Si3N4的贫聚区,磨损的微裂纹较多.纳米Si3N4填充PTFE复合材料的摩擦系数比纯PTFE大,且随着载荷增加有所减小,石墨的加入可降低PTFE的摩擦系数.     

有机硅树脂基导热复合材料的制备与导热性能研究

以自制甲基苯基乙烯基有机硅树脂(SR)为基体,分别填充Al2O3、BN、Si3N4、AlN和SiC等导热填料,制备出一系列有机硅树脂基导热复合材料,并重点对系列复合材料的导热性能进行综合对比和分析。研究结果表明,添加20份AlN填料,可将有机硅树脂的导热性能提升到其纯树脂的2倍以上。同时AlN的用量和粒径会对SR/AlN复合材料的导热系数产生直接的影响,其导热系数随AlN用量的增加而增大,在0.03、2μm和5μm 3种粒径规格中,粒径为2μm的AlN改性有机硅复合材料的导热系数最大。进一步的研究表明,相对于SR/AlN,将BN与AlN按4∶6的体积比复配后填充制备的SR/BN/AlN复合材料的导热性能得到了进一步的提升,其导热系数达到了1.885W/(m·K)。     

碳纳米管/聚丙烯腈基复合材料的热导率研究

采用原位聚合法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNT/PAN)复合材料,用MDSC的测试方法研究了复合材料的热性能,并由此推导了复合材料的热导率.应用Cheng-Vachon、Nielsen-Lewis和Okamoto-Ishida 3种导热理论模型对CNT/PAN复合材料的热导率进行估算.对比实验测试与导热理论模型的计算结果,考虑到碳纳米管在聚合物基体中的分散和取向情况,得出Nielsen-Lewis理论在低填充含量及室温条件下可以较准确地估算无规分散的CNT/PAN复合材料体系的热导率.