碳纳米管、蒙脱土共掺杂环氧树脂复合材料介电性能研究

本文以双酚A型环氧树脂(EP)为基体,利用酸化处理的多壁碳纳米管(C-MWNTs)及有机化蒙脱土(O-MMT)共同对环氧树脂进行改性,并采用溶液共混法制备EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料。用FT-IR及SEM对处理前后的碳纳米管及蒙脱土进行表征,并对所制备的复合材料介电性能进行测试,分析并探求碳纳米管掺杂量对EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料介电性能的影响。测试结果表明,加入少量C-MWNTs及适量O-MMT的EP/CMWNTs/O-MMT复合材料的体积电阻率与未改性EP相比仅下降了1个数量级,同时其击穿场强稍有提高;纳米组分与环氧树脂基体形成的界面对偶极极化有一定的抑制作用,可降低改性后EP复合材料的介电常数,当O-MMT掺杂量为6.0wt%、C-MWNTs掺杂量为0.3 wt%时复合材料的介电常数可降至2.9,而复合材料的介电损耗并无明显变化。     

功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料性能研究

采用羧基功能化碳纳米管(C–MWNTs)和环氧基功能化碳纳米管(E–MWNTs)改性环氧树脂。利用扫描电子显微镜观察碳纳米管功能化前后的形貌变化,分析碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的冲击断面形貌,测试了复合材料的力学性能和介电性能。结果表明:环氧基功能化碳纳米管与环氧树脂基体作用力更强,当E–MWNTs和C–MWNTs在复合材料中的掺杂量分别达到1.0wt%和0.7wt%时,E–MWNTs/EP复合材料和C–MWNTs/EP复合材料的冲击强度较未掺杂环氧树脂分别提高了52.2%和39.9%,当碳纳米管掺杂量为0.7wt%时,两体系的弯曲强度与未掺杂环氧相比分别提高了35%和26%。探讨了碳纳米管增韧环氧树脂的机理。不同方法处理的碳纳米管对环氧树脂复合材料的介电常数和介电损耗影响程度不同。     

混酸功能化方法对碳纳米管/环氧树脂复合材料电导性能的影响

采用原始多壁碳纳米管(R-MWCNT)通过混酸法制备了羧基功能化多壁碳纳米管(C-MWCNT),然后制得碳纳米管/环氧树脂(MWCNT/EP)复合材料,并研究了其电导性能。结果表明:在一定温度与场强下,多壁碳纳米管含量相同时,C-MWCNT/EP的体积电阻率比R-MWCNT/EP高8~11个数量级;R-MWCNT/EP的渗流阈值约为0.03%,而C-MWCNT/EP未出现渗流现象;R-MWCNT/EP的电流密度-场强(J-E)曲线呈现明显的非线性变化,符合场致发射特征。混酸功能化前后复合材料的介电性能变化较大,该方法主要通过切断碳纳米管并改变碳纳米管与基体的界面性质从而影响复合材料的介电性能。     

SiO_2@MWNTs的制备及SiO_2@MWNTs/EP复合材料电性能的研究

采用羧基功能化碳纳米管(C-MWNTs)和二氧化硅功能化碳纳米管(SiO_2@MWNTs)对环氧树脂(EP)进行改性,利用扫描电镜(SEM)对碳纳米管在溶剂中的分散情况进行观察,利用透射电镜对MWNTs的包覆情况进行观察,利用傅里叶红外光谱仪对两种功能化的MWNTs进行表征,测试了复合材料的电气强度、介电常数、介质损耗、体积电阻率。结果表明:SiO_2@MWNTs/EP复合材料的体积电阻率较C-MWNTs/EP复合材料的体积电阻率上升了4个数量级;SiO_2@MWNTs/EP和C-MWNTs/EP复合材料的介电常数较EP均降低;SiO_2@MWNTs/EP复合材料的介质损耗较C-MWNTs/EP复合材料降低;当MWNTs的质量分数为0.5%时,SiO_2@MWNTs/EP复合材料的电气强度达到最大值21.5 k V/mm,同时SiO_2@MWNTs/EP复合材料的绝缘性能优于C-MWNTs/EP复合材料。     

EVA/CB-MWNTs半导电屏蔽材料的制备与电性能研究

采用熔融共混及热压交联的方法制备了乙烯醋酸乙烯酯(EVA)/碳黑(CB)-多壁碳纳米管(MWNTs)新型半导电屏蔽复合材料。研究了不同MWNTs含量对半导电屏蔽复合材料电性能及力学性能的影响。结果表明:MWNTs的引入使复合材料变温下的电阻率稳定性提高,且MWNTs含量越大,效果越明显;MWNTs的引入使复合材料的断裂伸长率和拉伸强度上升,随着MWNTs用量的增加,力学性能增强效果下降;MWNTs的引入使复合材料在拉伸时的电阻上升,且MWNTs用量越大,电阻上升幅度越明显。     

环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析

实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂(KH560)对多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行改性制得酸化碳纳米管(C-MWCNTs)、环氧功能化碳纳米管(E-MWCNTs)、硅烷偶联化碳纳米管(Si-MWCNTs),将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土(O-MMT)通过溶液共混的方式与环氧树脂(EP)制备成环氧树脂纳米复合材料。通过分析试样的冲击实验数据、断面形貌以及MWCNTs的红外光谱来确定不同功能化方式处理的MWCNTs对纳米复合材料中界面区域的影响。借鉴界面势垒模型分析界面区域对纳米复合材料电性能的影响。分析结果表明,Si-MWCNTs、E-MWCNTs与环氧树脂的界面结合强度大于C-MWCNTs。当纳米掺杂组分质量分数相同时,Si-MWCNTs/EP中界面区域大于E-MWCNTs/EP中界面区域。当Si-MWCNTs在基体中分散均匀时,随Si-MWCNTs的质量分数的增加,Si-MWCNTs/EP中自由体积增加,键合区域对偶极极化限制性增强,二者共同促进Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的介电常数和介质损耗的降低,过渡区域陷阱密度增大,Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的击穿强度得到提高。O-MMT的加入减弱了MWCNTs在基体中的团聚,使MWCNTs/O-MMT/EP的电导率降低。     

多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料电性能分析

采用混酸氧化多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对处理前后MWCNTs的形貌进行表征,研究MWCNTs的含量对复合材料电性能的影响。结果表明:随着MWCNTs含量的增加,复合材料的体积电阻率下降,材料的介电常数和介质损耗有不同程度的上升。     

多壁碳纳米管/交联聚乙烯的空间电荷特性研究

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对多壁碳纳米管/交联聚乙烯复合绝缘材料空间电荷特性的影响,采用电声脉冲法对熔融密炼制作的MWNTs/XLPE纳米复合材料试样进行空间电荷分布测试。同时利用极化-去极化电流法测试试样的去极化电流,并用标准油杯电极测试试样的直流击穿场强。结果表明:在不同电场强度下,MWNTs质量分数为0.2%的复合材料试样的空间电荷注入量和累积量都明显小于纯XLPE,具有较强的空间电荷抑制能力;在室温条件下,MWNTs质量分数为0.2%的复合材料的直流击穿场强小于纯XLPE,但稳定性好。     

交联行为对XLPE/OMMT纳米复合材料结构和介电性能的影响EI北大核心CSCD

为了研究交联行为对纳米复合材料结构和介电性能的影响,采用熔融共混的方法分别制备聚乙烯/有机化蒙脱土(polyethylene/organic montmorillonite,PE/OMMT)和交联聚乙烯/有机化蒙脱土(cross-linked polyethylene/organic montmorillonite,XLPE/OMMT)纳米复合材料。通过小角X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)对试样的性能进行表征。结果表明:OMMT掺杂进入聚合物基体中,层间距将会发生变化,而聚合物的交联会使OMMT的层间距减小;OMMT的异相成核作用使纳米复合材料的结晶形态由球晶变为横穿晶,与交联前相比,XLPE/OMMT试样的非晶区面积增大,结晶度下降。宽频介电谱测试结果表明:复合材料的介电常数随频率的增加而下降,在相同OMMT含量下,XLPE/OMMT纳米复合材料的介电常数高于PE/OMMT。交联影响了OMMT在基体中的分散,使介电频谱由交联前的单峰变为双峰,且峰值增大。随着温度的升高,双峰峰宽加大,松弛时间分布加宽,低频峰在低频段弥散,高频峰移向高频。OMMT含量的增加和交联过程共同导致了OMMT在基体中分散效果变差,界面极化和多元化的基团损耗使介电频谱和温谱发生了明显变化。     

SiO_2@MWCNTs/EP纳米复合材料性能研究

首先通过溶胶-凝胶法将纳米二氧化硅(Si O_2)包覆在羧基化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,形成具有核壳结构的Si O_2@MWCNTs纳米尺度增强体,再将Si O_2@MWCNTs核壳结构引入到环氧(EP)酸酐固化体系中制备了Si O_2@MWCNTs/EP复合材料,研究Si O_2@MWCNTs对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:碳纳米管表面成功包覆了一层厚度约为24 nm的Si O_2,包覆处理后的碳纳米管在环氧树脂中的分散性显著提高;当Si O_2@MWCNTs掺杂量为0.5%和0.7%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度分别达到最大值,比未改性的环氧树脂分别提高了101.4%和32.6%,同时复合材料的热稳定性也显著提高,说明包覆Si O_2能有效提高MWCNTs的改性效果。     

混合动力电动车用高效双向直流变换器的设计

针对传统以蓄电池为动力的电动车存在的问题,提出以超级电容加双向DC-DC变换器为辅助动力源的方案。该方案在弥补蓄电池缺陷的同时,提高了整个系统的能源利用效率,并增加了电动车的续驶里程。在简要介绍了超级电容储能系统的基础上,主要研究和设计了系统中的核心部件—双向DC-DC变换器,分析了双向DC-DC变换器的工作模式和控制策略,并对双向变换器进行了软开关分析。Matlab仿真所得的相应波形验证了方案的有效性。     

Sn/O/H/N/C/Cl系统中锡的氧化动力学研究

控制燃煤锅炉中Sn的排放已经越来越被环境学界所关注。已有数据表明气相排放的和残留在飞灰中的Sn的变化范围很大,引起这种变化的原因还不清楚。在尾部烟道附近,Sn以元素态和二价氧化物蒸汽形式存在,已知水溶性二价锡氧化物更容易从烟气中脱除。为了更好地控制Sn的排放,必须了解燃烧过程中Sn的反应产物以及各浓度与时间的关系,即Sn的反应动力学机制,该文首次采用量子化学经典过渡态理论的方法研究了烟气中痕量元素锡的关键基元反应动力学参数,继而提出了Sn/O/H/N/C/Cl系统的氧化动力学模型。在典型的反应温度和组分浓度下进行了动力学的数值模拟,并通过敏感性分析找到了影响系统反应速率最重要的基元反应。     

Ferroelectric behaviors of sandwich structured PbZr0.52 Ti0.48O3/Pb(Mg1/3Ta2/3)0.7Ti0.3O3/PbZr0.52Ti0.48O3 thin film

Sandwich structured PbZr_0.52Ti_0.48O₃/Pb(Mg_1/3 Ta_2/3)_0.7Ti_0.3O₃/PbZr_0.52Ti_0.48O₃ (PZT/PMTT/PZT) thin films have been successfully synthesized via a combined route involving sol-gel and RF magnetron sputtering. Insertion of the PMTT interlayer effectively suppressed formation of the heterogeneous “rosette” structure of PZT thin film when deposited onto Pt/Ti/SiO₂/Si substrate. While both remanent polarization and coercive field were lowered for the sandwich structured films, the coercive field was reduced more significantly. Such sandwich structured films exhibit improved fatigue behavior and the relative permittivity can not be simply described as a series connection of individual components of perovskite layers.     

层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-xClx的合成及性能

以溶胶-凝胶法制备氯阴离子掺杂型正极材料LiNi1/3 Co1/3Mn1/3 O2-xClx(x=0、0.05、0.10和0.15).用TG/DTG测试分析了材料的相形成过程.XRD分析结果表明:在空气气氛中以850℃煅烧20 h制备的材料,具有良好的六方单相层状结构.电化学性能测试结果表明:掺杂抑制了高电压区域的相变过程,提高了材料的可逆性;x=0.10的样品具有良好的循环性能和倍率性能,在2.0～4.6V循环,0.15 C、1.00 C首次放电比容量分别为198.7 mAh/g、166.4 mAh/g,第25次0.15 C循环的放电比容量为197.9 mAh/g.     

用于多表集抄系统的自适应M-BUS主机电路设计

针对国家电网的电、水、气、热多表集抄,提出了一种自适应的MBUS主机电路,通过调整LDO的反馈电阻来实现对M-BUS总线电平的控制,使用电容来采样、锁存总线电流数值,自动适应外部总线电流的变化,从而完成对从机数据的收发。文中详细阐述了主机电路的收发原理,并结合实际应用的特点,实现了与主控电路的光电隔离。现场应用表明,该电路抗干扰能力强、可靠性高、带负载能力强。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的改性研究进展

新能源产业的快速发展对储能材料与器件的综合性能提出了更高的要求。锂离子电池正极材料,尤其是高镍三元材料（LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂）具有高能量密度、高工作电压及优异的化学稳定性等特点,因而被认为是下一代动力电池商业化正极材料的优越选择。系统总结了高镍三元材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂的优势并指出了其亟待解决的问题;在此基础上,综述了其各类改性方法,包括各类阴阳离子掺杂、表面包覆、浓度梯度材料设计以及石墨烯复合等方法;最后对其发展方向及商业化应用进行了展望。