PMMA基高储能电介质材料研究进展

聚合物薄膜电容器因其超高的充放电效率而被广泛应用于许多领域，如高脉冲功率技术、航空航天技术和新能源汽车等。储能应用的聚合物电介质往往需要较高的能量密度和储能效率，目前薄膜电容器中商业化应用最为广泛的双轴拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜已不能满足日益增长的电能储存需求。在众多的聚合物电介质材料中，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）因其高击穿强度、低介质损耗和易加工等优点而受到广泛关注。本文综述了PMMA本征型和复合型电介质材料在储能领域的研究进展，重点对通过化学改性和物理改性提升聚合物储能电介质材料的能量密度和储能效率的方法进行了归纳整理，最后对电介质材料未来的发展方向进行了展望。     

低介电聚合物复合材料发展现状

随着航空、交通以及5G通信领域的快速发展,对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。在大型工业以及科研中,急需开发具有更低介电性能的聚合物材料。聚酰亚胺(PI)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚丁二烯树脂(PB)等低介电聚合物在电子通信领域具有较大的发展潜力。综述了PI、EP、CE及PB基复合材料在降低介电常数以及介电损耗等方面的研究进展。降低聚合物介电常数和介电损耗,可以通过生成的空芯或孔隙结构引入空气或者通过降低摩尔极化率,达到改善低介电复合材料介电性能的目的。深入研究了复合材料的介电性能与频率、温度及填料含量的关系,并且提出了关于低介电聚合物基复合材料应用前景和未来发展方向的展望。     

煤化工固废粗渣的表面处理及其混凝土的制备与应用性能研究

煤化工固废包括细粉状灰渣和颗粒状粗渣,用粗渣替代砂石制备煤矿采空区充填混凝土时存在的主要问题是粗渣的多孔性导致了吸水量大及混凝土的流动性差与强度低,制备了一种黏附固化剂(ACA),用其与水泥在粗渣表面形成黏附填充包覆涂层以解决存在的问题。在制备混凝土时掺入占水泥质量0.003%氧化石墨烯(GO)用以调控水泥基体的结构。在此基础上制备的含60%煤化工固废的混凝土28 d抗压强度大于40 MPa,含80%煤化工固废的混凝土28 d抗压强度大于30 MPa,同时具有良好的抗渗水及抗干缩性能。研究结果对于制备高含量煤化工固废混凝土及煤化工固废在制备采空区充填材料的大规模资源化利用具有积极意义。     

超低掺量氧化石墨烯的分散行为及其对水泥基材料结构与性能的影响

研究了氧化石墨烯(GO)纳米片层在水相及分散剂作用下的存在状态及分散行为，发现GO在水泥基材料中存在掺量大、成本高及应用效果不稳定不显著的主要原因是：GO纳米片层容易团聚导致其在水泥基体中分散不均匀。为此制备了两性聚羧酸分散剂(APC)及与GO的复合物(APC-GO)，研究发现GO在APCGO复合物中不再以团簇式聚集态存在，而是主要吸附在APC多支链分子上并呈现多支链状的分散状态，通过掺入APC-GO复合物引入与水泥质量比为0.0003%的超低掺量GO，能够显著提高水泥基材料的力学性能和耐久性。SEM显示掺入APC-GO的水泥基材料具有规整致密的微观结构形貌，说明了GO在水泥基体中能够均匀分散，且对水泥水化产物的形貌和结构具有规整性调控效果，研究结果对GO在水泥基材料中的应用具有指导意义。