氮化硼在聚合物导热复合材料中的应用研究综述

为了系统地了解氮化硼在填充聚合物导热复合材料中的应用研究现状,介绍了聚合物/氮化硼复合材料的导热机理,综述了氮化硼的粒径、含量、表面改性以及与其他填料杂化复合等因素对聚合物复合材料导热性能的影响,分析了聚合物/氮化硼导热复合材料制备新方法。随着填充氮化硼质量分数的增加,聚合物/氮化硼复合材料的导热性能提高。与原纯聚合物相比,对氮化硼填充聚合物的导热系数提升的幅度来讲,不同的制备方法得到的研究结果数据相差较大。通过构筑三维网络或取向结构的复合材料使氮化硼有效连接起来,可以明显提高氮化硼填充聚合物复合材料的导热性能。     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11%下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11％下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

隔热环氧树脂的研究及其在电缆桥架上的应用

选用导热系数很小的无机填料和增韧效果好的石棉纤维对环氧树脂进行填充改性；采用硅烷偶联剂对无机填料和石棉纤维进行表面处理，提高无机填料与聚合物基体的界面相互作用；用自行设计的方法测试材料的隔热性能，结果表明：导热系数小的无机填料明显地改善了环氧树脂复合材料的隔热性能，石棉纤维极大地提高了环氧树脂的冲击韧性，环氧树脂复合材料做成的电缆桥架已投入试运行，并且运转效果良好．     

聚合物基纳米复合材料热导率计算

讨论了聚合物基高导热高绝缘纳米复合材料的导热机理与常用的导热理论模型。考虑到填充率、温度等的影响，用不同的理论模型计算了氧化铝纳米颗粒填充环氧树脂的热导率，并结合相关研究实验对不同的导热理论模型进行分析比较。通过添加高导热填料可显著提高聚合物材料的热导率，且热导率随填料填充率的增大而显著增大。热导率随在300 K到373 K的范围内，复合材料的热导率随着温度的升高而增大；而当温度超过373 K，复合材料的热导率则随着温度的升高缓慢下降。     

填料对聚合物基复合材料摩擦和磨损性能的影响

综述了纤维、固体润滑剂、无机填料对聚合物基复合材料摩擦学性能的影响，并分析了各种影响因素的作用机理．提出了改善聚合物基复合材料摩擦学性能应注意的问题，对研究、开发、应用性能优异的聚合物基复合材料具有指导作用．     

基于聚苯并噁嗪/氮化硼三维骨架的导热环氧树脂复合材料的制备与性能

针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy, EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。     

石墨烯增强尼龙复合材料的拉伸性能

在聚合物复合材料领域中,填料的种类、添加量和分散程度严重影响复合材料的整体性能.作为一种具有优异力学、导电和导热等性能的新兴纳米材料,石墨烯是增强高分子复合材料的理想填料.尼龙即聚酰胺材料,具有比强度高、比刚度高、韧性好、价格低廉且应用领域广泛等特点.通过独创的甲酸-水-尼龙三元机械混合法将石墨烯纳米片均匀包裹在尼龙球...     

聚合物基复合材料及其摩擦学行为研究进展

聚合物基复合材料是应用广泛的一种复合材料。介绍了纤维增强、填加固体润滑剂、填加金属及和金属填料、填料的表面处理等聚合物复合材料方面的最新研究情况,并重点评述了其摩擦学行为的研究进展。     

导热聚乙烯/聚丙烯复合材料性能研究

以高密度聚乙烯和聚丙烯为基体材料,以碳纳米管和氮化硼颗粒为导热填料,通过熔融共混法制备了导热聚乙烯/聚丙烯复合材料;研究了聚乙烯和聚丙烯不同配比对复合材料力学性能和导热率的影响,同时探究了碳纳米管和氮化硼颗粒的配比对聚乙烯/聚丙烯复合材料力学性能、导热率、流动性、耐热性的影响。结果表明:复合材料的导热率随聚丙烯含量的增加而降低;当碳纳米管和氮化硼质量比为7∶3时,复合材料导热率最高,与不加导热填料的复合材料相比提高了30.46%。     

碳纳米管与三维石墨烯协同提高导热硅脂的热性能

以二甲基硅油为基础油,碳纳米管(carbon nanotubes, CNT)/三维石墨烯(3D graphene, 3D rGO)复合碳材料为导热填料制备导热硅脂。研究表明,仅以CNT为导热填料时,管径小而管长长的CNT更有利于改善硅脂热性能。当总导热填料量为6%, CNT/3D rGO复合碳材料中CNT和3D rGO质量比为3:1时,导热硅脂的热导率提高近26%。CNT的加入对3D rGO起到了分隔和桥连的作用,短而细的CNT更有利于三维热传导网络的形成,进而可提高导热硅脂的热传导性能。     

碳系导电纳米材料填充高分子导电复合材料及其研究进展

碳系纳米材料具有优异导电性能,可作为导电填料填充到高分子基体制备导电复合材料。对碳系纳米导电材料分类、导电机理、导电性能及应用领域进行了讨论,对近期研究进展进行简要综述。最后,展望了碳系纳米导电材料填充高分子导电复合材料未来发展趋势并探讨了目前存在的问题。     

测试导电复合材料直流电阻的四端电极法

为了探讨基于网状或环状电极的直流四端电极法在导电复合材料电阻测试中应用的可行性,比较了应用于不同基体、不同导电填料的导电复合材料直流电阻测试的两端电极法和四端电极法,提出了网状或环状电极与导电复合材料之间接触电阻的计算方法并进行了验证.研究表明:基于网状或环状电极的直流四端电极法可消除在直流两端电极法测试中存在的电极与导电复合材料之间的接触电阻;电极与导电复合材料之间接触电阻是非欧姆性的,接触电阻的大小与被测导电复合材料自身性质有关,其数值是可求解的.基于网状或环状电极的直流四端电极法适用于测试导电复合材料的电阻.     

STUDY ON THE CONDUCTING FIBER REINFORCED PLASTIC

The conductive fiber reinforeed plasticwas prepared by dispersing electrical conducting fillerpartieles such as aluminium powder.graphite and carbon black to glass fiber reinforced resin.The effects that eachor double kinds of fillers.alsa the conductive fiber clothhad done on the electrial and mechanical properties of plas-tic composites werer studied,This paper also provided dis-cussion on the conductive mechanism of fiber reinforcedplastic.     

用于降低接触热阻的复合黏结材料的制备优化

基于提高吸附床的导热性能,研制一种可涂于吸附床与吸附剂之间降低接触热阻的耐高温耐腐蚀的高导热复合黏结材料。通过稳态试验研究导热填料、稀释剂与偶联剂等因素对复合黏结材料热导率的影响,采用正交试验方法优化复合黏结材料的配制方案。研究结果表明:复合黏结材料的导热性能随着Al₂O₃导热填料的质量分数的增加而提高,采用10 μm Al₂O₃导热填料粒子的导热性能略高于采用35 μm Al₂O₃导热填料粒子的复合黏结材料,10 μm Al₂O₃导热填料粒子用质量分数8%的偶联剂处理,复合黏结材料的热导率最高。采用适当配比的导热填料、稀释剂与偶联剂能显著提高复合黏结材料的热导率。     

BN/聚砜导热绝缘复合材料的制备及性能

采用粉末混合法制备了BN/聚砜导热绝缘复合材料,用扫描电子显微镜（SEM）、导热系数测试仪和超高电阻微电流测试仪对复合材料的微观形貌、导热性能和电绝缘性能进行了表征。结果表明：硅烷偶联剂改性处理后的BN粉体与聚砜基体之间的相容性较好;BN/聚砜复合材料的导热系数随BN含量的增加而增大,最大可达2.08（W·m^-1·K^-1）;表面电阻率和体积电阻率随BN含量的增加而减小,最低值分别为0.82×10^15Ω和1.78×10^15（Ω·cm）,具有电绝缘性。     

Piezoresistive response extraction for smart cement-based composites/sensors

A kind of piezoresistive response extraction method for smart cement-based composites/sensors was proposed.Two kinds of typical piezoresistive cement-based composites/sensors were fabricated by respectively adding carbon nanotubes and nickel powders as conductive fillers into cement paste or cement mortar.The variation in measured electrical resistance of such cement-based composites/sensors was explored without loading and under repeated compressive loading and impulsive loading.The experimental results indicate that the measured electrical resistance of piezoresistive cement-based composites/sensors exhibits a two-stage variation trend of fast increase and steady increase with measurement time without loading,and an irreversible increase after loading.This results from polarization caused by ionic conduction in these composites/sensors.After reaching a plateau,the measured electrical resistance can be divided into an electrical resistance part and an electrical capacity part.The piezoresistive responses of electrical resistance part in measured electrical resistance to loading can be extracted by eliminating the linear electrical capacity part in measured electrical resistance.     

碳系填料填充型电磁屏蔽材料的研究进展

电磁屏蔽材料的研发对防止或减轻电磁波的危害具有重要意义。填充型电磁屏蔽材料在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景,以碳系填料作为导电填料的填充型电磁屏蔽材料,因其具有成本低、质量轻、导电性优异等优势,受到越来越多研究者的关注。本文对碳系填充型聚合物电磁屏蔽材料的研究进展进行了综述,介绍了电磁屏蔽材料的屏蔽原理,重点论述了碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯以及杂化碳系填料对材料电磁屏蔽性能的影响,提出了材料微观结构设计、可提高碳系材料分散性的制备工艺等是促进新型碳系填料填充型电磁屏蔽材料发展的关键。     

碳纤维/膨胀石墨协同复合对硅橡胶性能的影响

采用溶液插层法制备了膨胀石墨(expanded graphite,EG)/硅橡胶(VMQ)导热复合材料,利用短切碳纤维(carbonfiber,CF)对复合材料体系进行增强.研究了EG、CF和钛酸酯偶联剂对硅橡胶导热和力学性能的影响.结果表明:短切CF与EG有良好的协同复合作用,一定量的钛酸酯偶联剂可以有效地改善填料与...     

Flexural Stress Homogenization Effects of Interfacial Transition Layers in Modified ZrB_2-Al_2O_3/Epoxy Composites

The effect of interfacial modification on flexural strength of epoxy composites filled with modified ZrB_2-Al_2O_3 composite fillers was investigated in order to explore the stress distribution of modified composites under external load. The mechanical performance of epoxy composites filled with 0 vol%, 1 vol%, 3 vol% and 5 vol% unmodified and modified ZrB_2-Al_2O_3 fillers was characterized by three point bending(TPB) tests. The fracture surfaces of epoxy composites were observed by scanning electronic microscope(SEM). The results showed that the epoxy composite reinforced by 1 vol%modified fillers exhibited the optimal mechanical performance. According to the Von Mises stress contours simulated by finite element models(FEM) and the SEM images, it was shown that the modified ZrB_2-Al_2O_3 multiphase fillers could homogenize the stress in the epoxy composites due to the transition effect resulted from the interfacial modification layers on the surfaces of multiphase fillers. It contributed to the improvement of mechanical performance of epoxy composites further.