基于微观定向骨架结构Cu-W复合电触头材料的静熔焊性能

设计了四边形、六边形和菱形十二面体微观定向骨架结构的Cu-W复合材料,研究其静熔焊性能并与无序骨架结构的Cu-W复合材料对比。根据流体力学理论,用有限元法分析不同时刻几种微观结构复合材料的温度和传导热通量并计算了导热系数。结果表明,具有微观定向骨架结构的Cu-W复合材料其接触电阻更低和更稳定,其中菱形十二面体骨架结构复合材料的接触电阻最小且更易形成导热链,更大程度地降低了区域热阻。根据马兰戈尼效应比较了不同微观结构复合材料的熔池形态,发现Cu、W两相材料规则的排列分布使其静熔焊侵蚀的范围明显减小,菱形十二面体骨架复合材料的侵蚀程度最低。     

导电橡胶复合材料压力传感特性研究

基于填充型导电高分子柔性复合材料压阻效应,研究导电橡胶压力传感过程中的特殊性能。确定了实验材料与合成工艺,实验室制备出了炭黑填充型导电硅橡胶柔性复合材料,研究了复合材料压力传感特性主要影响因素。分别采用气相法和液相法对炭黑粒子进行表面氧化改性,可有效提高炭黑在基体材料中的分散性,从而改善和提高压力传感性能。双组分基体材料压阻特性优于单组分材料,粘度越大,压阻特性越好,压力传感过程中的电阻弛豫时间越短,电阻迟滞特性系数越小。炭黑与多壁碳纳米管并用,可增强复合材料力敏效应,提高复合材料压力传感性能。     

高能球磨法制备铜基电触头复合材料的研究

研究了高能球磨法在制备铜基电触头复合材料的工艺中对电触头的组织结构、力学性能和导电性能的影响,并对复合材料粉末中B4C颗粒的形貌、粒度以及在铜基体中的分布情况进行了研究.试验结果表明,高能球磨法对改变增强颗粒的形貌、改善增强颗粒体的分布均匀性非常有效,而且可以有效地提高触头材料的硬度和耐磨性.     

高分子材料导电性能改善研究进展

提高高分子材料导电性能的方法,主要有掺杂、与其它材料复合、改变导电高分子的结构等方式。掺杂能够改变高分子材料中已有电子能带的能级,使得高分子中能带间的能量差减小,载流子迁移的阻力随之减小。与其它材料复合多为材料能提供载流子迁移的通道、与导电高分子材料形成大的共轭体系、改善链与链之间的有序性或增加复合物的紧密度,从而提高复合材料的导电性,与导电高分子复合的材料多为金属或金属氧化物、无机非金属纳米材料以及一些普通的有机高分子。改变导电高分子的结构能改善聚合物的规整度,提高其结晶度。导电高分子材料具有广泛的应用前景,今后需要在提高导电高分子电导率的同时改善其溶解性、加工性以及稳定性等综合性能,以实现导电高分子的实用化。     

VGCF对尼龙无纺布共固化复合材料性能的影响

纳米碳材料以其优越的力学性能,高的电热传导特性引起人们极大的关注,首先将纳米碳材料VGCF加入聚偏二氟乙烯(PVDF)中,然后将其负载到尼龙无纺布上采用共固化工艺制备碳纤维增强环氧树脂基结构阻尼复合材料。通过DMA实验,单悬臂强迫共振实验、电阻率测试、摆锤冲击实验和扫描电子显微镜下的断口形貌观察,测试并分析了复合材料层合板的储能模量和损耗因子的温度谱,共振频率及模态损耗因子、3个方向上电阻率和冲击断裂韧性。分析结果表明,通过在复合材料体系中添加VGCF可进一步提高层合板的损耗因子和储能模量,同时明显改善复合材料在3个方向上导电性能且不明显降低其冲击断裂韧性。     

不同制备温度下Ti2SnC增强银基复合材料的物相、微观组织和物理性能演变(英文)

大部分能源必须转化为电能才能为人类所利用，而在电能的传输和分配过程中，开关起着决定性作用。电触头是开关的核心组件，其质量和性能直接关系到终端设备工作的稳定性和安全性。长期以来，传统Ag/CdO复合电触头材料的毒性问题无法得到有效解决，而现有无Cd电触头材料(Ag/SnO₂、Ag/ZnO、Ag/C、Ag/Ni等)仍存在诸多问题。因此，开发新型环保高性能电触头增强相材料是低压开关用电触头发展的迫切需求和必然趋势。近年来，MAX相作为一种新型层状陶瓷材料，兼具金属的导电、导热、易加工和陶瓷的耐高温、耐腐蚀、稳定性好等双重特性，完全契合电触头增强相材料的性能要求，在银基复合电触头中展示出较强的开发和应用潜力。在已报道的MAX相家族中，Ti₂SnC的导电性最为优异，增强银基复合材料后对其在服役过程中保持低接触电阻和温升十分有利。因此，本工作选择Ti₂SnC作为Ag基增强相材料，研究制备工艺对复合材料结构和性能的影响。首先，本工作基于粉末冶金工艺在不同烧结温度下制备了Ag/10%Ti₂SnC(质量分数)(Ag/...     

异质材料电磁特性及局域场增强效应研究

采用准静电模型仿真了两相异质材料的等效介电常数和局域场分布,结果表明,对于介质一介质型异质材料,三维模型等效介电常数仿真值与Bruggeman公式相符,并位于Hashin-Shtrikman上下界之间;异质材料内两相介电常数差异越大,其内局域场越强.对于由导电相和介质相构成的异质材料,仿真结果表明,异质材料内的电场分布受导电相填充比、形状和电导率等因素的影响;导电相导电性越好,其局域场增强现象越明显.     

纳米纤维素基复合材料及其用于柔性储能器件的研究进展

纳米纤维素是一类具有大比表面积、高反应活性、高机械强度、良好生物相容性、优异热稳定性以及可降解等优异性能的纳米高分子材料。根据其来源、特性、制备方法,可大致分成纤维素纳米纤丝(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、细菌纤维素(BC)三类,三者的微观形态和尺寸大小有所差异。纳米纤维素凭借其高抗张强度,在复合增强材料的填充应用上表现出优异的机械柔韧性,借此将其与导电聚合物、碳材料和金属化合物等导电物质复合,可形成具有优异力学性能和电化学性能的导电复合材料,这类材料在柔性储能器件等领域有着广泛的应用前景。本文重点回顾了纳米纤维素与多种导电物质复合制备导电复合材料的工艺方法及电化学性能表征,并概述了基于纳米纤维素的导电复合材料在柔性储能器件锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)上的应用研究进展,在总结相关研究的基础上进一步讨论了上述制备应用过程中存在的问题,并针对此类问题展望了纳米纤维素基导电复合材料在今后研究应用的重点和方向。     

碳纳米管的特性及其高性能的复合材料

碳纳米管具有超强的力学性能、极高的纵横比和独特的导电特性,是制备复合材料的理想形式。评述了目前碳纳米管复合材料的制备及其应用研究的动态。用化学镀方法制备的镍基碳纳米管复合镀层比传统的复合镀层具有更高的耐磨性能,结构为非晶态。讨论了复合镀制备金属基碳纳米管复合镀层的优越性及应用。用原位聚合法合成了导电聚苯胺-碳纳米管的复合材料,可以作为电池和电化学超级电容器的电极材料。      

Cu/ABS复合导电梯度功能材料的制备和性能

借助HAAKE转矩流变仪,采用熔融共混法制备了一系列Cu粉含量不同的Cu/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料,采用多层叠压法制备了内部Cu粉含量逐渐变化的板状Cu/ABS复合导电梯度功能材料,并对其结构和性能进行了表征。结果表明,所制备导电梯度功能材料的性能与均质复合材料存在很大差异。电性能测试结果显示,随着Cu粉含量沿板材厚度方向的梯度增加,其导电性能发生逾渗转变,体积电阻率从一侧的1016Ω.cm降低到另一侧的105Ω.cm。弯曲性能测试表明,富含ABS树脂的一侧表现出较高的弯曲强度,仅比纯ABS的弯曲强度低6%;而富含填料的另一侧则表现出较高的模量,比纯ABS高约20%。实验证明,将导电复合材料做成梯度结构可以兼顾材料的导电性能和力学性能。     

用交流阻抗法研究碳纤维混凝土导电性

随着水泥基材料的发展 ,人们对水泥基材料提出的更新的要求 ,其中水泥基导电复合材料的研究引起了广泛的兴趣。制备水泥基导电复合材料的方法是在水泥基材料中掺入各种导电组分 ,目前较常用的是掺入碳纤维 ,它不仅可以大幅度提高水泥基复合材料的电导率 ,还能够改善水泥基材料的力学性能、增加其韧性。本研究主要通过对碳纤维混凝土的交流阻抗谱进行分析 ,研究其导电性能与内部微结构的关系。     

基于空间限域强制组装法制备短切碳纤维-碳纳米管/聚二甲基硅氧烷导电复合材料性能

采用空间限域强制组装（SCFNA）法制备短切碳纤维-碳纳米管/聚二甲基硅氧烷（SCF-CNTs/PDMS）导电复合材料,研究SCFNA方法制备SCF-CNTs/PDMS复合材料对断面形态变化、导电性能和力学性能的影响。结果表明,通过SCFNA制备的SCF-CNTs/PDMS导电复合材料得到了密实有效的导电网络,由于缩短了导电填料之间的距离,实现了在低浓度填料下增大复合材料的导电性能和力学性能。在填料总量不变的前提下,SCF/PDMS复合材料中添加少量的CNTs,SCF与CNTs之间能形成较好的协同作用。并发现SCF质量分数为8wt%、CNTs质量分数为2wt%的SCF-CNTs/PDMS复合材料与SCF质量分数为10wt%的SCF/PDMS复合材料相比,其导电性能提高了33%,力学性能提高了144%;在SCF/PDMS复合材料中添加较多的CNTs,由于CNTs之间发生团聚现象,SCF-CNTs/PDMS复合材料的导电性能和力学性能均有所下降。SCF质量分数为5wt%、CNTs质量分数为5wt%的SCF-CNTs/PDMS复合材料随着密炼转速由40 r/min逐步增加到80 r/min,CNTs团聚现象有所改善,但是由于扭矩的增大,SCF受到的剪切作用力增大,SCF大部分被搅碎,在导电复合材料中,SCF起主要连接导电网络的作用。因此,SCF质量分数为5wt%、CNTs质量分数为5wt%的SCF-CNTs/PDMS复合材料导电性能反而随着密炼转速的提高而降低。      

Mechanical, electrical and electro-mechanical properties of thermoplastic elastomer styrene–butadiene–styrene/multiwall carbon nanotubes composites

Composites of styrene–butadiene–styrene (SBS) block copolymer with multiwall carbon nanotubes were processed by solution casting to investigate the influence of filler content, the different ratios of styrene/butadiene in the copolymer and the architecture of the SBS matrix on the electrical, mechanical and electro-mechanical properties of the composites. It was found that filler content and elastomer matrix architecture influence the percolation threshold and consequently the overall composite electrical conductivity. The mechanical properties are mainly affected by the styrene and filler content. Hopping between nearest fillers is proposed as the main mechanism for the composite conduction. The variation of the electrical resistivity is linear with the deformation. This fact, together with the gauge factor values in the range of 2–18, results in appropriate composites to be used as (large) deformation sensors.     

Synthesis of Cu-W nanocomposite by high-energy ball milling

The Cu-W bulk nanocomposites of different compositions were successfully synthesized by high-energy ball milling of elemental powders. The nanocrystalline nature of the Cu-W composite powder is confirmed by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy. The Cu-W nanocomposite powder could be sintered at 300-400 degrees C below the sintering temperature of the un-milled Cu-W powders. The Cu-W nanocomposites showed superior densification and hardness than that of un-milled Cu-W composites. The nanocomposites also have three times higher hardness to resistivity ratio in comparison to Oxygen free high conductivity copper.     

Conductive rubber composites from different blends of ethylene-propylene-diene rubber and nitrile rubber

Conductive rubber composites were derived from different blends of ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber and acrylonitrile butadiene rubber (NBR) containing acetylene black. The electrical and mechanical properties of these composites were measured. The percolation limit for achieving high conductivity of conductive filler depends on the viscosity of the blend. The higher the viscosity, the higher is the percolation limit. The conductivity rises with increasing temperature, and the activation energy of conduction increases with the decrease in the loading of conductive filler and percentage of NBR in the blend. Electrical hysteresis and an electrical resistivity difference during the heating-cooling cycle are observed for these systems, which is mainly due to some kind of irreversible change occurring in the conductive networks during heating. The mechanisms of conduction of these systems were discussed in the light of different theories. It was found that the degree of reinforcement by acetylene black in blends compares with those in the pure components NBR and EPDM. This is due to incompatibility of two elastomers in the blend. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

耐高温聚酰亚胺导电复合材料的性能

采用涂膜法制备了以碳纳米管(CNTs)、乙炔黑和石墨粉为导电填料的聚酰亚胺(PI)导电复合材料,研究了其电学性能、力学性能和粘接性能。结果显示,PI/CNTs导电复合材料有较好的综合性能。     

石墨和炭纤维分别改性热塑性聚酰亚胺复合材料的导热行为

采用石墨、 炭纤维填充改善热塑性聚酰亚胺(TPI)材料的导热性能, 研究了填料物性对材料力学性能和导热行为的影响。在此基础上, 用Nielsen理论模型和有限元方法模拟了复合材料的导热行为, 进一步探讨了填料形状对材料导热系数的影响。研究表明: 炭纤维、 石墨填充TPI均能提高复合材料的导热性能; 用Nielsen理论模型预测石墨、 炭纤维填充TPI材料导热系数与实验值存在一定偏差; 采用有限元法模拟二维复合材料稳态导热行为, 能有效地预测复合材料的导热系数。基于材料内部热流分布模拟分析发现, 填料自身导热性能对复合材料导热行为的影响不明显; 与圆形填料相比, 方形填料改善材料导热性能效果显著。      

膨胀石墨-碳纤维/尼龙三元导热复合材料制备

以尼龙6（PA6）为基体,膨胀石墨（EG）和碳纤维（CF）作为导热填料,采用熔融共混法制备了EG/PA6、CF/PA6和CF-EG/PA6导热复合材料。重点研究当固定导热填料（CF和EG）填充量为40wt%时,CF与EG不同的填充比例对CF与EG的接触方式及CF-EG/PA6复合材料的导热性和力学性能的影响。结果表明,相比单一CF填充,EG的加入有利于CF-EG/PA6复合材料热导率的增加;CF:EG质量比是25:15时的EG-CF/PA6三元复合材料,热导率可以达到2.554 W/（m·K）,是PA6的8倍,拉伸强度提高了125.34%,弯曲强度提高了119.8%,同时具有优异的耐热性。SEM结果表明,纤维状CF与蠕虫状EG片层在适当的填充比例下可以形成"面接触"的三维网络结构,这种三维网络结构不仅显著增大EG-CF/PA6复合材料的热导率,而且明显提高了其力学性能和耐热性能。为研制填充型导热高分子材料提供了一条新思路。      

DEFORMATION PROCESSED Cu-REFRACTORY METAL COMPOSITES

Recent studies have shown that heavily drawn Cu-Nb alloys can achieve strengths above 2000 MPa and outstanding combinations of strength plus conductivity (both electrical and thermal). The properties result from an aligned composite structure formed by a mechanical reduction which produces ribbon shaped Nb filaments In the Cu matrix. These metal-metal matrix composites are referred to here as deformation processed composites (DPC). A whole series of metal-metal matrix Cu-X alloys may be prepared by deformation processing, where X may be any of the BCC metals: V, Nb, Ta, Cr, Mo, W or Fe. Processing consists of two primary steps: preparation of the Cu-X billet with the X phase uniformly dispersed as small particles, and then a very large mechanical reduction. The billet may be prepared by either solidification or powder processing. Existing experimental results are reviewed, some new data on powder processed Cu-W are presented, and the general applicability of solidification processed and powder processed billets are presented.