PVDF/改性BaTiO3复合材料介电性能研究

用硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉进行了表面处理，使用溶剂法制备了PVDF／BaTiO3复合薄膜，通过疏水亲油实验定性地分析了硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用可以改善PVDF／BaTiO3的界面结合，通过测定PVDF／BaTiO3的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能，PVDF／BaTiO3扫描电子显微镜（SEM）的微观形态分析发现，经过偶联剂表面处理，BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善，偶联剂的用量对微观形态影响较大。     

单层和三层结构的PVDF基复合材料介电与储能特性

通过水热合成法制备CaCu₃Ti₄O₁₂球型颗粒填料,以PVDF为基底,采用溶液逐层涂覆法制备单层和三层结构的PVDF基复合材料。利用X-射线衍射仪和扫描电镜表征材料的微观组织结构,LRC测试仪和铁电综合测试工作站测试其电学性能,研究低填充浓度和多层结构对PVDF基复合材料微观结构、介电特性、极化强度、耐电压特性和储能特性的影响规律。结果表明,CaCu₃Ti₄O₁₂填料的尺寸约为200 nm,增加其填充浓度,可以提高单层PVDF/CaCu₃Ti₄O₁₂复合材料的介电特性与极化强度；在3.0vol.%填充量下,复合材料达到最大的介电常数13.2、介电损耗0.074和电位移极化强度4.04 μC/cm²；而在0.5vol.%的超低填充量下,复合材料达到最大的释放能量密度3.51 J/cm³。三层结构的PVDF基复合材料体系中,在上下层复合材料的高介电极化特性与中间层材料的击穿阻挡特性的协同作用下,获得了综合储能特性优化的PVDF基复合材料,使其在300 kV/mm的低电场强度下,达到最高的释放能量密度4.36 J/cm³。     

Y2O3表面改性Al2O3P增强6061Al复合材料组织与性能

采用液相包裹法对Al₂O₃微粉进行稀土Y₂O₃表面改性,用挤压铸造法制备表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O_3P/6061Al复合材料,并对复合材料的显微组织及拉伸性能进行分析和研究。结果表明:表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O₃微粉能均匀的分布于基体中,界面润湿性得以改善,复合材料组织更加均匀。TEM观察表明:改性粉体在制备复合材料前后表面存在颗粒状包裹层。对其表面进行EDAX分析,结果显示含有Y,Al和O元素。粉体XRD图谱中有Y₂O₃衍射峰的存在。拉伸性能测试表明:改性粉体对Al合金增强效果明显增加,抗拉强度提高29.8％,屈服强度提高38.4％,延伸率提高10.3％。对拉伸断口进行SEM分析,改性后复合材料断口韧窝更加均匀、丰满,材料表现出良好的塑性。     

碳纳米管修饰LaFeO3/TiO2复合材料的光催化性能与机理

采用超声辅助溶胶凝胶法制备了LaFeO₃颗粒,进一步以碳纳米管(CNTs)为基底和钛酸丁酯为前体,通过一步水热法煅烧合成CNTs/TiO₂/LaFeO₃(CTF)三元异质结光催化复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、氮气吸附-解吸等温线(BET)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光光谱(PL)等表征手段对材料的形貌与特征结构、比表面积和孔径结构以及光学特征进行了分析,并在紫外光下通过降解活性黑五(RB5)测试样品的光催化性能。结果表明,以CNTs作为载体,能够有效提升LaFeO₃/TiO₂复合材料的光催化性能。当CNTs在复合材料中的质量占比为5%时,150 W汞灯照射下RB5的50 min去除率可达99.5%。CNTs一方面通过增加复合材料的比较面积为催化反应的进行提供了更多的活性位点,更为重要的是,CNTs作为光生载流子传输的通道加快了电荷分离效率,提升了复合材料的降解能力和催化反应动力学进程。     

SiO2对铝合金熔体直接氧化的影响

本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO₂对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO₂对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO₂有助于Al₂O₃/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO₂可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al₂O₃/Al复合材料的生长时间。     

不同纳米材料与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用MM-200型磨损试验机考察了载荷对纳米SiO₂、TiO₂、Al₂O₃与石墨混合填充PTFE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,纳米材料及其与石墨混合都可以不同程度地提高PTFE的耐磨性,而它们对PTFE耐磨性的提高程度各不相同,其中以纳米SiO₂-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失最小,纳米Al₂O₃-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失较大;填充PTFE复合材料同钢对磨时的摩擦系数表现出不同的性能,纳米SiO₂-石墨填充PTFE的摩擦系数与纯PTFE相差不大。     

Al2O3-SiO2纤维增强ZL108合金复合材料的强度特性

用低成本的Al₂O₃-SiO₂系纤维作为增强相,通过加压铸造法制作ZL108合金复合材料,并对该复合材料和ZL108合金进行不同温度下的时效处理和压缩试验。通过DSC、EPMA和TEM分析认为:经488K、0.5h时效处理(T6处理)的V_f 20%的复合材料在573K以下的压缩屈服强度低于ZL108合金,是由于基体中的Mg与Al₂O₃-SiO₂纤维在加压铸造过程中起化学反应而生成MgAl₂O₄,损耗了基体中的大量Mg,导致基体铝合金时效硬化效果很差,所以压缩屈服强度低下。623K、720h保温后的V_f 20%的复合材料的压缩屈服强度比ZL108合金要高得多,是由于在这种温度环境下对ZL108合金来说是过时效,所以纤维的增强怍用显得明显。在高温(673K)下V_f 20%的复合材料的屈服强度比ZL108台金高一倍左右。不论在什么温度场合下V_f5%的复合材料的屈服强度比V_f 20%的复合材料都低。     

烧结温度对(Ti5Si3+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB₂粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1 300 ℃下,(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2 435 MPa,屈服强度1 649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti₅Si₃增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。     

原位生成Al2O3/Cu复合材料的新工艺

采用一种新型工艺制备了Al₂O₃/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu₂O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu₂O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al₂O₃的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al₂O₃/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。     

ZA22/Al2O3复合材料切削加工表面质量的研究

采用硬质合金刀具研究了挤压铸造Al₂O₃短纤维强化ZA22合金复合材料的切削加工表面质量。发现在相同切削条件下,该复合材料表面质量优于ZA22合金。高的切削速度、低的进给量及低的切削深度有利于提高该复合材料的切削加工表面质量。随Al₂O₃纤维体积分数增大,复合材料切削加工表面粗糙度降低。     

KH550硅烷偶联剂对复合材料结构和介电性能影响

采用KH550硅烷偶联剂对BaTiO3粉体进行了表面处理,用溶液混合法及热压工艺制备了BaTiO3/PVDF复合材料.通过扫描电子显微镜对复合材料形貌的分析发现偶联剂的用量对复合材料形态影响较大; 用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射分析了偶联剂用量对BaTiO3/PVDF复合材料微观结构影响; 通过阻抗分析仪研究了复合材料的介电性能, 发现偶联剂用量对复合材料介电性能影响很大,当偶联剂用量在1%(质量分数)时,BaTiO3体积分数为40%的复合材料介电常数高达51.     

阻抗渐变低介电BaTiO_3/PVDF复合纤维膜的设计与电纺制备

阻抗渐变材料在医用可穿戴设备中起着重要作用。为了实现不同材料之间的相互匹配特性,低介电阻抗渐变材料的研究尤为重要。利用静电纺丝的方法,设计制备了具有阻抗渐变性的低介电钛酸钡(BaTiO3)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合纤维膜。结果表明:BaTiO3纳米粒子可在纤维网络中均匀分布,通过调节其质量分数,能够有效调节BaTiO3/PVDF复合纤维膜的介电常数在1~7的范围内,BaTiO3/PVDF复合纤维膜对不同的电场频率具有不敏感性。BaTiO3/PVDF复合纤维膜还具有良好的力学性能,能够有效满足可穿戴设备的材料需求。     

椰壳纤维/IPC复合材料的应力-应变曲线拟合及界面改进

采用扫描电子显微镜、万能材料试验机对椰壳纤维/抗冲共聚聚丙烯（IPC）界面改进复合材料的断面形貌、力学性能进行了研究。利用高斯函数模型拟合椰壳纤维/IPC复合材料的应力-应变曲线,得到其数学表达式,计算曲线下的面积,得到各料的韧性模量。结果表明,马来酸酐接枝聚丙烯（MAH-g-PP）作为相容剂改性的复合材料各项力学性能...     

压电陶瓷粒度分布对锆钛酸铅/聚偏氟乙烯复合材料电性能的影响

将不同粒度的锆钛酸铅(PZT)陶瓷粉进行复配,制成不同粒度分布的PZT陶瓷颗粒,然后与聚偏氟乙烯(PVDF)复合制备不同PZT粒度分布的PZT/PVDF复合材料,研究了复合材料的介电性能和压电性能。结果表明,当陶瓷颗粒体积分数高达70%时,双峰分布复合材料的压电系数可达75 pC·N-1。这是由于双峰分布复合材料中大陶瓷颗粒保持了完整的钙钛矿结构,小陶瓷颗粒填充在大颗粒之间,陶瓷颗粒彼此联接,形成了更多的电-力耦合通道,有效地实现了压电效应的传递。大陶瓷颗粒完整的钙钛矿结构以及大、小颗粒的协同堆砌效应,提高了PZT/PVDF复合材料的电性能。     

Fe3O4-碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的制备与性能

通过在碳纳米管（CNTs）表面进行功能化修饰,改善CNTs与聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride,PVDF）的分散性及界面结合程度,从而获得优异的力学性能和电学性能,提高其在传感器、致动器和储能方面的应用性能。采用原位水热合成法,在CNTs表面修饰磁性Fe₃O₄纳米粒子,然后将Fe₃O₄-CNTs加入PVDF中,采用流延工艺制备出Fe₃O₄-CNTs/PVDF复合薄膜。采用SEM、TEM、XRD和DSC研究了Fe₃O₄-CNTs/PVDF复合薄膜的结构和结晶行为,采用动态力学分析（DMA）、宽带介电谱测试系统和交流击穿场强测试系统研究了Fe₃O₄-CNTs对复合材料力学性能、介电性能及击穿场强的影响。结果表明：Fe₃O₄-CNTs的引入促使PVDF形成了β晶相,同时抑制了Fe₃O₄-CNTs/PVDF复合材料结晶度的下降;提高了弹性模量,抑制了阻尼特性下降;提高了介电常数和击穿场强,抑制了介电损耗升高。     

Improving dielectric properties of BaTiO₃/ferroelectric polymer composites by employing surface hydroxylated BaTiO₃ nanoparticles

Dielectric properties of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) based nanocomposites filled with surface hydroxylated BaTiO(3) (h-BT) nanoparticles were reported. The h-BT fillers were prepared from crude BaTiO(3) (c-BT) in aqueous solution of H(2)O(2). Results showed that the dielectric properties of the h-BT/PVDF nanocomposites had weaker temperature and frequency dependences than that of c-BT/PVDF nanocomposites. Meanwhile, the h-BT/PVDF composites showed lower loss tangent and higher dielectric strength. It is suggested that the strong interaction between h-BT fillers and PVDF matrix is the main reason for the improved dielectric properties.     

Improved polymer nanocomposite dielectric breakdown performance through barium titanate to epoxy interface control

A composite approach to dielectric design has the potential to provide improved permittivity as well as high breakdown strength and thus afford greater electrical energy storage density. Interfacial coupling is an effective approach to improve the polymer-particle composite dielectric film resistance to charge flow and dielectric breakdown. A bi-functional interfacial coupling agent added to the inorganic oxide particles’ surface assists dispersion into the thermosetting epoxy polymer matrix and upon composite cure reacts covalently with the polymer matrix. The composite then retains the glass transition temperature of pure polymer, provides a reduced Maxwell-Wagner relaxation of the polymer-particle composite, and attains a reduced sensitivity to dielectric breakdown compared to particle epoxy composites that lack interfacial coupling between the composite filler and polymer matrix. Besides an improved permittivity, the breakdown strength and thus energy density of a covalent interface nanoparticle barium titanate in epoxy composite dielectric film, at a 5 vol.% particle concentration, was significantly improved compared to a pure polymer dielectric film. The interfacially bonded, dielectric composite film had a permittivity ∼6.3 and at a 30 μm thickness achieved a calculated energy density of 4.6 J/cm³.     

Dielectric properties of Ni-coated BaTiO/sub 3-/PMMA composite

Dielectric properties of Ni-coated BaTiO(3)-PMMA (polymethyl methacrylate) composite were studied from an embedded capacitor application viewpoint. Volume loading of up to 50% was attempted, and the results were compared with uncoated BaTiO(3)-PMMA composite. Ni-coating on BaTiO(3) powder was found to greatly improve the dielectric properties of the composite, especially the dielectric constant value. K values of about 100 with temperature-stable X7E characteristics were realized.     

钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备及其介电性能的研究

钛酸钡/环氧树脂(BaTiO3/EPR)复合材料是最有潜力用于嵌入式电容器的储能介质材料.以不同粒径BaTiO3(BT)与环氧树脂(EPR)复合制备了BaTiO3/EPR复合材料,主要研究了粒径和温度对其介电性能的影响.研究发现复合材料的介电常数和介电损耗均随着温度的升高而升高,这是由环氧树脂基体的膨胀以及BaTiO3的相转变共同引起的.0.1μm的BaTiO3(BT-01)和环氧树脂基体的界面结合力好,组成的复合材料比0.7μm的BaTiO3(BT-07)组成的复合材料介电性能的温度稳定性较好.