碳化氧化石墨烯/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

采用Ar氛烧结碳化法在600℃、700℃、800℃及900℃下制备了基于氧化石墨烯（GO）/壳聚糖复合材料的超级电容器电极材料。通过XRD、SEM、FTIR及循环伏安等电化学手段,系统评价了碳化的GO/壳聚糖复合材料作为超级电容器电极材料的可能性。通过与文献报道的纯壳聚糖碳化材料的相关性能进行比较,结果表明：碳化GO/壳聚糖复合材料力学性能较纯壳聚糖碳化材料提高约67%,而且具有良好的电容器材料的性质。800℃碳化GO/壳聚糖复合材料样品的比电容达131 F/g,1 500次充放电后比电容保持率达97%。     

Mechanical properties of cast lead alloy/silicon carbide particulate composites

This paper describes a study of the mechanical properties of cast lead-antimony alloy composites containing silicon carbide (SiC) particles of size 90–150 μm and of contents ranging from 0% to 5% by weight. The ‘vortex method’ of production was employed in which the SiC particles were poured into the vortex created by stirring the molten metal at 400°C by means of a mechanical agitator. The results of this study revealed that as SiC composition was increased, there were significant increases in the ultimate tensile strength (UTS), hardness, torsional strength and impact strength of the composite, accompanied by a reduction in its ductility. An attempt is made in the paper to provide explanations for these phenomena.     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

Fe-Si磁性颗粒/环氧树脂复合材料的冲击和磁学性能

采用双酚A型WSR-615和缩水甘油胺型AG-80环氧树脂为基体,以Fe-Si磁性颗粒为填料,通过热压成型方法制备了高含量磁性Fe-Si颗粒/环氧树脂复合材料。研究了环氧树脂基体的玻璃化温度和冲击强度及Fe-Si磁性颗粒含量对Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁化强度的影响及温度敏感性。研究结果表明：随着磁性颗粒含量的增加,Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁性能增加。当磁性颗粒体积分数由54 vol%增加到66 vol% 时,Fe-Si/环氧树脂的冲击强度和饱和磁化强度分别由4.03 kJ/m²和162.07 emu/g增加到7.16 kJ/m²和175.04 emu/g。Fe-Si/环氧复合材料在-60 ℃~140 ℃ 范围内的温度敏感性低,符合实际应用对复合材料稳定性的要求。     

氧化石墨烯/呋喃树脂复合材料的制备及其性能

用改良的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),再通过溶液共混,逐步升温固化制备得到GO/呋喃树脂复合材料。利用FTIR、XRD和SEM对GO/呋喃树脂复合材料的微观结构和形貌进行表征,同时对其黏度、玻璃化转变温度、热分解温度、残炭率及硬度进行了检测。结果表明,GO较均匀地分散于呋喃树脂基体中,且两者界面相容性较好。GO/呋喃树脂复合材料的热性能和力学性能相对于纯树脂都有一定的提高。与纯呋喃树脂相比,当GO的添加量为0.3wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的玻璃化转变温度提高了36℃,热失重5%时的温度提高了16℃;当GO的添加量为0.1wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的残炭率从50.7%提高到53.9%,邵氏硬度从90提高到97。     

镧系金属有机骨架/聚酰亚胺复合材料的制备及其性能

采用水热法合成两种含镧系稀土金属的金属有机骨架：1,3,5-均苯三甲酸铽（Tb （BTC））和1,3,5-均苯三甲酸铕（Eu （BTC））,采用原位法以1,4-双（2-三氟甲基-4-氨基苯氧基）苯（6FAPB）和1,2,3,4-环丁烷四酸二酐（CBDA）为单体,将Tb （BTC）和Eu （BTC）分别引入到聚酰亚胺（PI）中,制备出Tb （BTC）和Eu （BTC）质量分数分别为7wt%的Tb （BTC）/PI和Eu （BTC）/PI两种复合材料膜。利用FTIR、紫外-可见光谱仪（UV-vis）、TGA、XRD、SEM、万能拉伸试验机和气体渗透性测试等对Tb （BTC）/PI和Eu （BTC）/PI复合材料的结构和性能进行表征。研究结果表明,Tb （BTC）和Eu （BTC）含有较少的孔结构,且孔径在介孔范围,但热稳定性较高。Tb （BTC）和Eu （BTC）的加入提高了Tb （BTC）/PI和Eu （BTC）/PI复合材料的热性能和力学性能,玻璃化转变温度由纯PI （6FAPB-CBDA）的351.9℃分别提高到358.0℃和354.8℃,失重5%热分解温度由431.6℃分别提高到447.8℃和441.1℃,拉伸强度由60.8 MPa分别提高到77.7 MPa和70.4 MPa,杨氏模量由1.54 GPa分别提高到2.80 GPa和2.17 GPa。但Tb （BTC）/PI和Eu （BTC）/PI复合材料膜的光透明性有所降低,500 nm处的光透过率由82.3%分别下降到23.0%和24.2%。气体渗透测试结果表明,Tb （BTC）和Eu （BTC）的加入均可提高PI （6FAPB-CBDA）膜的气体渗透性,Eu （TBC）/PI对H₂、O₂、N₂和CO₂的渗透性较高,分别为119.23、15.02、3.21和90.35 Barrer,O₂/N₂为4.68,CO₂/N₂为28.15。     

石墨烯/聚合物复合材料的研究进展

石墨烯是最近几年才发现的炭材料的新成员, 其完美的二维结构和许多奇特的性质, 引起了科学家的极大兴趣。石墨烯和氧化石墨烯的改性以及各种石墨烯/聚合物复合材料的制备成为当前研究的热点之一。与纯的聚合物相比, 石墨烯的加入可赋予复合材料不同的功能性, 不但表现出优异的力学和电学性能, 且具有优良的加工性能, 为复合材料提供了更广阔的应用空间。文中概述了石墨烯/聚合物复合材料的制备方法、结构及性能, 并展望了石墨烯及其聚合物复合材料的研究前景。     

超顺排碳纳米管/硅橡胶复合材料各向异性的电学性能和力学性能

采用直接浸润法制备了具有不同层数的超顺排碳纳米管(SACNT)薄膜与硅橡胶的复合材料,使碳纳米管薄膜能够在硅橡胶基体表面均匀分散。测量了SACNT薄膜/硅橡胶复合材料在各个方向的导电性能和力学性能,研究了影响复合材料导电性和力学性能的因素。实验结果表明:SACNT薄膜/硅橡胶复合材料的导电性和杨氏模量都随着碳纳米管薄膜厚度的增加而增加,且具有显著的各向异性。垂直于碳纳米管排列方向的电阻率平均比平行方向的大一个数量级。当碳纳米管层数为240层时,平行于碳纳米管排列方向的杨氏模量为116.9 MPa(比纯硅橡胶基体增加了142倍),而垂直方向的杨氏模量仅为1.23 MPa(比纯硅橡胶基体增加50%),两者之间相差近100倍。结果表明,可以通过选择不同的参数,获得具有特定导电性和杨氏模量的SACNT薄膜/硅橡胶复合材料,并在实际中加以应用。     

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能

为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料.采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制.结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面;玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%.     

纳米碳管／聚酰亚胺复合材料制备与性能研究

利用纳米碳管的N甲基吡咯烷酮分散液，通过改变纳米碳管表面的性质和薄膜的制备条件，成功地制备了一系列均匀的纳米碳管，聚酰亚胺薄膜。研究结果表明，添加酰氯化后的纳米碳管到聚酰亚胺中可以改善聚酰亚胺的拉伸性能，而对聚酰亚胺的热稳定性和光学性质没有明显的影响。当添加1．0％的纳米碳管时，与纯PI相比复合材料的弹性模量增加了25．6％，拉伸强度增加了31．0％，断裂伸长率增加了7．6％。     

原位氨基化氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

以1,4-双（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯（6FAPB）和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐（ODPA）为合成聚酰亚胺（PI）的单体,首先采用原位氨基化方法使氧化石墨烯（GO）与6FAPB反应转变为原位氨基化GO,再与ODPA和剩余的6FAPB发生聚合反应得到原位氨基化GO/聚酰胺酸（PAA）溶液。涂膜后,经热酰亚胺化制备出GO质量分数分别为0.05wt%、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt%的原位氨基化GO/PI复合材料膜。利用FTIR、XPS、XRD、UV-vis、TGA、TMA、SEM、拉伸性能测试及接触角测试对原位氨基化GO/PI复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,原位氨基化使GO以化学键与PI大分子链连接,有利于GO在复合材料基体中的稳定和均匀分散。XRD结果表明,所得到的原位氨基化GO/PI复合材料膜均为无定型结构。随GO质量分数增加,原位氨基化GO/PI复合材料薄膜的光学透明性急剧降低,但力学性能和热稳定性有一定提高。当GO的质量分数为1.0wt%时,原位氨基化GO/PI复合材料的拉伸强度由64 MPa增加到83 MPa,杨氏模量由1.67 GPa提高到2.10 GPa,10%热失重温度由593℃增加到597℃,玻璃化转变温度变化不大。由于热酰亚胺化后GO表面的大部分含氧官能团消失,原位氨基化GO/PI复合材料膜的吸水率由0.86%降低至0.58%,水接触角由72.5°增加到77.8°。     

Glass-reinforced composites based on novel oligoimide-epoxy resin system

A novel matrix resin system, viz. oligoimide-epoxy resin, has been developed to prepare glass-fibre-reinforced composites. Diaminodiphenylmethanebismaleimide-diaminodiphenylmethane (DDMBM-DDM) andp-phenylenebismaleimide-diaminodiphenylmethane (PBM-DDM) oligomers having more-NH₂ groups were prepared through Michael addition reaction. These oligoimides were used for curing commercial epoxy resin (i.e. diglycidyl ether of bisphenol A) at 120–140°C to fabricate crosslinked oligoimide-epoxy resin glass-fibre-reinforced composites without evolution of byproduct. The fabricated composites (i.e. laminates) were characterized by their chemical resistance and mechanical properties.     

三维机织复合材料力学性能的各向异性

通过一系列的实验、分析, 客观地评价了4 种不同结构碳/ 环氧3D 层-层正交角联锁机织复合材料沿0°、30°、45°、60°、90°方向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量。实验结果表明: 三维机织角联锁复合材料属正交各向异性材料, 各个方向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量曲线呈枫叶形, 具有明显的双主轴特性; 4 种不同结构复合材料的各向异性力学性能有差异, 经向力学性能以带衬经的角联锁结构为最佳, 而纬向力学性能以纬密大的角联锁结构为最佳; 三维机织角联锁复合材料具有很强的性能可设计性, 正确选择纤维原料、纤维细度、三维预制件的组织结构和各个纱线组分的排列密度, 即可达到预期的性能指标要求。      

碳纳米管复合材料研究进展

综述了一维、二维、三维碳纳米管复合材料的制备、电学和力学性能及其应用前景。     

碳纳米管的偶联剂修饰及其在环氧树脂复合材料中的应用

为了在环氧树脂( EP) 复合材料中改善碳纳米管(CNTs) 的分散性和获得优良的界面特性, 利用Fenton 试剂对CNTs 进行了羟基化处理, 然后分别利用硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570 和钛酸酯偶联剂NDZ201对羟基化CNTs 进行表面修饰, 通过SEM、TGA、DSC 和阻抗分析仪研究偶联剂修饰对CNTs/ EP 复合材料性能的影响。实验结果表明: Fenton 试剂和4 种偶联剂修饰都能显著改善CNTs 在复合材料中的分散性, 提高EP的玻璃化温度(T_g) 和热稳定性, 其中偶联剂修饰比Fenton 试剂处理更有效; 然而这些改性却大幅度降低了复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗。4 种偶联剂中, KH560 对应的复合材料的T_g最高, 热稳定性和导电性能最好, 同时具有较高的介电常数和较低的介电损耗。      

还原石墨烯复合材料的力学和电磁性能

采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,获得2种含氧量不同的还原石墨烯(rGO),与双马来酰亚胺(BMI)树脂溶液混合并通过湿法预浸工艺制备碳纤维(CF)预浸料,采用热压成型工艺制备rGO-CF/BMI复合材料单向板。研究了rGO的还原程度及含量对复合材料力学性能、玻璃化转变温度及电磁性能的影响。结果表明:在较高温度下制得的rGO2比在较低温度下制得的rGO1具有更高的还原程度,rGO2在树脂中的分散性相对较差。当rGO1与rGO2的质量分数分别为0.1%和0.05%时,rGO1-CF/BMI复合材料和rGO2-CF/BMI复合材料的层间剪切强度分别达到最高,相对于CF/BMI复合材料均提高约14%,而弯曲性能和玻璃化转变温度基本不变。rGO2-CF/BMI复合材料的介电性能优于rGO1-CF/BMI复合材料,当rGO2的质量分数为0.1%时,在12.4~18.0GHz的频率范围内,rGO2-CF/BMI复合材料的介电常数实部较CF/BMI复合材料最高提高约6倍,介电损耗最高提高约3倍。在该频率范围内,rGO1-CF/BMI和rGO2-CF/BMI复合材料均呈弱磁性,对入射电磁波的作用为高反射、低吸收。      

Evaluation of a.c. conductivity of rubber ferrite composites from dielectric measurements

The effect of frequency, composition and temperature on the a.c. electrical conductivity were studied for the ceramic, Ni_1−xZn_xFe₂O₄, as well as the filler (Ni_1−xZn_xFe₂O₄) incorporated rubber ferrite composites (RFCs). Ni_1−xZn_xFe₂O₄ (where) (bix)varies from 0 to 1 in steps of 0.2 were prepared by usual ceramic techniques. They were then incorporated into a butyl rubber matrix according to a specific recipe. The a.c. electrical conductivity (σ_a.c) calculations were carried out by using the data available from dielectric measurements and by employing a simple relationship. The a.c. conductivity values were found to be of the order of 10⁻³ S/m. Analysis of the results shows that σ_a.c. increases with increase of frequency and the change is same for both ceramic Ni_1−xZn_xFe₂O₄ and RFCs. σ_a.c increases initially with the increase of zinc content and then decreases with increase of zinc. Same behaviour is observed for RFCs too. The dependence of σ_a.c on the volume fraction of the magnetic filler was also studied and it was found that the a.c. conductivity of RFCs increases with increase of volume fraction of the magnetic filler. Temperature dependence of conductivity was studied for both ceramic and rubber ferrite composites. Conductivity shows a linear dependence with temperature in the case of ceramic samples.     

微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究

为了研究无机刚性颗粒对通用塑料聚丙烯 (PP) 的力学性能的影响, 采用熔融共混方法制备了经硅烷偶联剂A-151处理的SiO₂/PP 复合材料, 并通过其缺口冲击、 拉伸、 弯曲试验和冲击断面的形貌观察, 分析研究了微纳米SiO₂颗粒大小、 填充量、 表面改性以及不同颗粒大小SiO₂混合物对PP复合材料增韧、 增强效果的影响。实验结果表明: 纳米SiO₂的加入可以同时改善其韧性、 刚性和强度; 填充量相同, 颗粒越细, SiO₂/PP复合材料的力学性能越好。SiO₂经改性后填充到PP基体中, 明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面结合性能, 使复合材料的综合力学性能得到提高。不同颗粒大小的SiO₂混合后填充到PP基体中, 混合SiO₂的协同效应使复合材料拉伸、 弯曲性能进一步提高, 对PP基体具有更好的增强效果, 但其冲击性能下降。      

基体粉末与增强粒子的粒度级配对SiCp/Fe性能的影响

使用不同粒度的铁粉,采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10%(体积分数)的SiC颗粒增强铁基复合材料,研究了铁粉与SiC粒子颗粒级配对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiC粒子与铁粉的颗粒级配,显著影响复合材料基体中增强粒子的分布状况和力学性能.建立了粒子分布的双基体颗粒级配模型,只有铁粉中一次颗粒与二次颗粒的粒径比为6.5、二次颗粒含量为4.6%、铁粉一次颗粒与SiC的粒度比值为15.9时,SiC颗粒才能很好地填充铁粉间隙并均匀地分布在基体中,复合材料将具有较高的力学性能.模型计算的结果和实验结果相符合.     

磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响

研究了磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响。XRD、SEM、EDS分析和元素面分布结果表明,合适的磷化工艺能在铁粉表面生成1层很薄的非晶或纳米晶结构磷酸盐,并且包覆完整均匀。磁性能测量结果表明,室温条件下用0.01g/mL磷酸对铁粉进行磷化30min,所得到的磷化铁粉磁芯具有优异的综合电磁性能。随着磷酸浓度的增大,磷化时间的增长和磷化温度的提高,软磁复合材料磁芯的电阻率增大,中高频磁损耗不断降低,同时磁导率也有一定程度的降低。