纳米石墨／树脂复合材料电场下电流变化的研究

通过对不同介质制备的复合材料在电场作用下电流的变化来确定复合材料导电的影响因素和纳米石墨微片在电场下的导电机理。     

聚合物/纳米石墨微片复合材料的研究进展

详述了纳米石墨微片（NanoG）的制备工艺、结构特征,重点归纳总结了纳米石墨微片与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯胺(PANI)、聚苯乙烯(PS)以及聚吡咯(PPy)复合材料的复合方法、性能及应用情况。最后对聚合物/纳米石墨微片复合物制备工艺问题,纳米石墨微片在聚合物中的分散性问题以及如何提高聚合物/纳米石墨微片复合物的导电性问题进行了展望,同时提出改性的纳米石墨微片与聚合物复合的应用研究将是一个崭新的研究领域。     

聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料的制备与表征

以氧化石墨为原料,制备膨胀石墨,在超声波的作用下,膨胀石墨的片层结构发生剥离得到纳米石墨微片,对纳米石墨微片进行化学镀银,制备镀银纳米石墨微片,然后采用原位聚合法制备了聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料。结果表明,纳米石墨微片的厚度为30～90nm,直径为1～20μm,具有相当大的径厚比(平均为200),该结构对纳米石墨微片在聚合物基体中形成导电网络极为有利;镀银纳米石墨微片的厚度为200～250nm,被聚吡咯完全包覆,并以纳米级尺寸均匀分散在聚吡咯基体中;聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料的耐热性能和导电性能较纯聚吡咯均有所提高。     

新型导电填料——纳米石墨微片

经过超声波粉碎,可将膨胀石墨制备成一种新型导电填料——纳米石墨微片。它的厚度为纳米,直径在微米范围,具有很大的形状比。将纳米石墨微片分散于聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙等聚合物基体中制备导电复合材料,其渗滤阀值远低于一般的导电填料复合体系。纳米石墨微片有望在导电材料、电磁屏蔽材料、电加热材料等领域得到应用。     

PI/石墨微片半导电复合薄膜的制备与表征

通过乙醇超声处理膨胀石墨的方法制备石墨微片,并用原位聚合法制备聚酰亚胺/石墨微片复合薄膜;探讨了复合薄膜的结构、微观形态;讨论了石墨微片的含量对复合薄膜的体积电阻率、表面电阻率、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明,石墨微片能够在聚酰亚胺基体中均匀分布,并对复合薄膜亚胺化过程没有影响,复合薄膜亚胺化完全。复合薄膜较纯膜力学性能有所下降,热稳定性提高,在石墨微片质量分数为4%时,达到渗滤阈值,体积电阻率和表面电阻率均可下降到108数量级,达到半导电复合薄膜的要求。     

环氧树脂/镀银纳米石墨微片导热复合材料的制备与性能

以膨胀石墨为原料,采用超声分散法和化学镀法制得镀银纳米石墨微片,然后将其填充在环氧树脂基体中制备环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料。结果表明,银粒子均匀镀覆在纳米石墨微片上,银层厚度为100 nm,有利于在环氧树脂基体中形成导热通路;与环氧树脂相比,环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料的力学性能和热导率能都得到提高;当镀银纳米石墨微片含量为3 %时,复合材料的热导率为1.827 W/(m·K),比纯环氧树脂热导率提高了近5倍。     

外加电场改性PVDF膜的研制

本实验通过添加纳米无机材料(纳米石墨)及外加电场使膜中的电荷进行重新排列,并以相转化法制备了纳米石墨/PVDF复合超滤膜,采用现代仪器分析方法和过滤操作对改性膜的表面形貌结构,过滤性以及膜结晶程度进行了研究和分析,得出外加电场可以使膜孔数量发生改变,增加水通量。     

PVA/5CB/GO复合薄膜光驱动性能研究

通过改进的Hummers法制备了氧化石墨,在去离子水中超声处理可得到纳米片层结构的GO。采用FT-IR,紫外可见吸收光谱和拉曼光谱对制备的氧化石墨的化学结构进行了表征。研究表明:通过氧化作用石墨的表面和层间含有了大量的含氧官能团,如羧基、羟基、环氧基等。SEM和AFM测试结果表明,所制得的GO不全是单层结构,而是由几个单片层叠加而成。GO的热稳定性由TGA进行测试,表面的含氧官能团在200~400℃分解,石墨烯骨架的分解在600℃以上,表明氧化石墨具有较好的热稳定性。选择GO和5CB为分散相,PVA为基体材料。通过溶液流延法制备PVA/5CB/GO复合薄膜。然后施以机械拉伸作用,使液晶发生取向,制备了大尺寸的具有光响应的液晶薄膜。研究了液晶薄膜在可见光(450 nm)照射下的光致弯曲形变行为。利用GO的光热效应,将光能转换为热能,温度上升引发液晶发生了相变,导致复合薄膜表层收缩,发生快速的光致弯曲行为。形变的程度与薄膜中液晶的含量和拉伸率在一定范围内呈正比例关系。因此,可以通过控制液晶的含量和拉伸率来控制复合薄膜的弯曲行为。通过拉伸改善了液晶取向传统工艺(摩擦取向),降低了成本。     

浇铸尼龙的纳米复合抗静电改性研究

以膨胀石墨所固有的导电性能和蓬松多孔的层状结构为基础,借鉴插层复合方法,通过浇铸尼龙6(MCPA6)与石墨片层之间的纳米复合,提高MCPA6的导电性能,达到抗静电的要求。通过导电性能测试及XRD、OM和SEM分析,研究了浇铸尼龙6/膨胀石墨抗静电复合材料的纳米结构及导电机理。结果表明:当膨胀石墨质量分数为1.0％时,体积电阻率已下降到1.99×10~8Ω·cm,实现了抗静电目标。     

PVA/5CB/GO复合薄膜制备及光驱动变形机理研究

通过改进的Hummers法制备了氧化石墨,在去离子水中超声处理得到纳米片层结构的GO。采用FT-IR、紫外可见吸收光谱和拉曼光谱对制备的氧化石墨的化学结构进行了表征。研究表明:通过氧化作用石墨的表面和层间生成了大量的含氧官能团,如羧基、羟基、环氧基等。SEM和AFM测试结果表明,所制得的GO不全是单层结构,而是由几个单片层叠加而成。GO的热稳定性由TGA进行测试,表面的含氧官能团在200~400℃分解,石墨烯骨架的分解在600℃以上,表明氧化石墨具有较好的热稳定性。选择GO和5CB为分散相,聚乙烯醇(PVA)为基体材料,通过溶液流延法制备PVA/5CB/GO复合薄膜。研究了液晶薄膜在可见光(450 nm)照射下的光致弯曲形变行为及机理。结果表明,利用GO的光热效应,将光能转换为热能,温度上升引发液晶发生了相变,导致复合薄膜表层收缩,发生快速的光致弯曲行为。形变的程度与薄膜中液晶的含量和拉伸率在一定范围内呈正比例关系。通过拉伸改善了液晶取向传统工艺(摩擦取向),降低了成本。     

纳米石墨片/炭黑/氯醋树脂复合导电膜的制备及性能研究

以氯醋树脂P(VC-Co-VAc)为基体,采用原位还原萃取分散技术制备了纳米石墨片复合导电膜,通过与炭黑填料的对比,考察了导电填料的几何形状以及两相导电填料之间的协同作用对复合膜导电性能的影响.结果表明:纳米石墨片在基体中分散良好,其复合膜的导电性能明显优于炭黑导电膜;当纳米石墨片和炭黑的体积比为4:6时,二者的协同作用最佳,其导电性明显优于相同含量下的单相填料复合导电膜.     

不同导电剂对硅碳复合负极性能的影响

导电剂的添加对负极材料在电池的循环性能中能否发挥其最优的性能起重要作用.文章以纳米硅碳复合负极材料为研究对象,研究了KS-6(导电炭黑)及SUPER-P(导电石墨)两种导电剂对硅碳复合负极材料电化学性能的影响.通过扫描电镜、电池测试系统分析了两种导电剂、负极片的形貌及负极片的电化学性能.结果表明:添加粒度细小的球形状的...     

石墨纳米片尺寸对复合相变材料储热特性的影响

为了探究二维纳米材料的尺寸对复合相变材料储热特性的影响, 将膨胀石墨分别超声振荡10、30和90 min, 得到3种不同尺寸的石墨纳米片:GNS-10、GNS-30、GNS-90, 添加到十六醇中制备出纳米复合相变材料。利用SEM、XRD和Hot Disk等方法对其微观结构和性能进行表征和测试的同时, 对比研究了Maxwell、Bruggeman及Nielsen模型对热导率的计算结果。结果显示, 石墨纳米片尺寸越大, 对复合相变材料热导率的提升幅度越大。当GNS-10添加量为10%(质量分数)时, 热导率提升了约517%。Nielsen模型在形状因子A取100~180时可以较好地预测实验值。与大幅增长的热导率相比, 复合相变材料相变温度、相变焓的变化可忽略不计。此外, 石墨纳米片的加入明显缩短了储热材料的凝固速率, 有效热导率的提高是产生这种效果的主要原因。     

碳/碳复合材料中的微区结构和性能的研究

实验以Raman光谱、原位纳米力学测试、偏光显微镜和扫描电镜(SEM)对碳/碳复合材料不同微区的结构和性能进行研究,实验结果表明:碳/碳复合材料不同微区的结构和性能存在明显的差异性,不同微区的石墨化程度是沿着相邻纤维中心径向逐步增强,至纤维间的碳基体最高;碳基体以片层状结构沿纤维表面取向,呈同心圆环状,其光学各向异性远...     

镍-纳米石墨复合镀层的制备及其性能表征

利用电沉积方法,在铜基表面制备了镍-纳米石墨复合镀层。讨论了镀液中纳米石墨的质量浓度对复合镀层性能的影响规律,同时分析了超声波的施加对提高复合镀层质量的作用。结果表明:当镀液中纳米石墨的质量浓度为3g/L时,所得镍-纳米石墨复合镀层的表面粗糙度为0.972 2μm,摩擦因数为0.255 8,呈现出良好的减摩性能。     

粉体对泡沫灭火剂发泡能力和热稳定性影响研究

研究了纳米二氧化硅、硅微粉、石墨、纳米级铜粉对于蛋白泡沫的发泡能力及热稳定性的影响,并且测试了形成的复合泡沫的热稳定性,结果表明：将耐烧粉体直接添加进灭火泡沫中有望增强其抗烧能力和灭火性能。在常温下纳米二氧化硅以及纳米级铜粉能与蛋白泡沫较好的结合为复合泡沫,添加测试粉体后复合泡沫的热稳定性均有明显增强,其中添加纳米二氧化硅和纳米级铜粉的复合泡沫整体性能良好,无泡沫排液和聚并现象,可以起到良好的隔热作用。     

纳米AlN增强C/C复合泡沫材料制备及机理研究

融合韧带网络型泡沫炭与微球型泡沫炭的结构特点,并结合同质复合材料与异质复合材料的互补优点,用填充了纳米AlN的酚醛树脂胶作韧带网络将酚醛树脂微球六角密排,再经过炭化、石墨化处理,成功地制备了纳米AlN/C复合泡沫样品。对该样品进行扫描电镜和X射线衍射测试,结果表明生成的直径在400～500 nm范围的炭纤维和尺寸在150～200 nm之间的纳米AlN颗粒共同增强韧带网络。同时,对纳米AlN增强C/C复合泡沫材料的机理进行了分析解释。     

不同石墨填料对相变材料性能的影响

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的纳米石墨烯和纳米石墨烯片,通过两步法制备纳米颗粒复合相变材料,并进行了热性能参数测试和对比。搭建试验台测试复合相变材料的蓄放热过程并记录温度随时间变化曲线。结果表明,复合相变材料的相变潜热随着2种纳米颗粒的添加量增大而减小;对于导热为主导的凝固过程,复合相变材料的凝固速率相对于纯石蜡有提升作用,添加体积分数为1%的纳米石墨烯和纳米石墨烯片分别可提升8.7%和6.3%;对于融化过程,导热和对流共同作用决定融化速率是否被强化。     

石墨片改性质子交换膜燃料电池用微孔层性能研究

气体扩散层是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)核心部件之一.本文通过减薄石墨片复合改性微孔层提高气体扩散层的抗腐蚀、导电性能,同时揭示改性微孔层微观结构与耐蚀性、导电性间作用机理.当石墨片添加质量分数为10％时,面电阻率为3.5 mΩ?cm,本体电阻为6.4 mΩ?cm2.通过耐久性腐蚀测试前后形貌对比表明,未改性的微...     

导电胶用纳米石墨微片的表面化学镀Cu及其表征

采用无钯化学镀Cu法对纳米石墨微片表面进行处理,并对其制备工艺进行了探究,旨在得到一种导电胶用新型导电填料。研究结果表明:当改性剂浓度为3 g/L、AgNO3浓度为3 g/L、氨水浓度为40 g/L、m(无水乙醇)∶m(水)=9∶1、活化温度为50℃和活化时间为1.5 h时,纳米石墨微片表面镀上了一层致密而均匀的金属Cu层,Cu层的厚度约为100 nm,Cu沉积量超过60%(相对于纳米石墨微片质量而言)。