氧化石墨烯及其聚合物复合材料制备的研究进展

石墨烯是一种具有单层蜂窝状二维网格结构的新型材料,具有优异的力学、化学性能。氧化石墨烯(GO)作为氧化-还原法制备石墨烯的中间体,具有较高的比表面积以及石墨烯所不具备的丰富官能团。鉴于官能团的存在,GO具有优良的化学修饰性能,以此可制备性能更高的或具备新性能的GO/聚合物复合材料。文中综述了氧化石墨烯的结构、性能及制备方法,主要介绍了制备GO的Hummers法,比较了GO/聚合物复合材料的不同制备方法,列举了复合材料的性能特点,最后对GO复合材料制备方法的发展和GO/聚合物复合材料的应用前景进行了展望。     

功能性石墨烯改善聚合物介电性能的研究进展

目的对近年来使用改性石墨烯改善聚合物基复合材料介电性能的研究进行总结,指出今后的发展方向。方法总结通过石墨烯改性来改善其在聚合物的分散性和提高聚合物基石墨烯复合材料介电性能的方法;对比石墨烯/聚合物复合材料的复合工艺对其介电常数和介电损耗数值的变化,总结不同的改性方法对复合材料介电性能的影响。结论石墨烯作为一种性能较优的导电填料对材料介电性能影响巨大,然而,由于其物理分散性不好,极大地阻碍了石墨烯改性聚合物基高介电复合材料的发展。通过对石墨烯进行功能化改性修饰可以有效提高聚合物基复合材料的介电性能,这种材料可作为电活性聚合物,在很多需要高介电常数的电介质材料领域,如超级电容器、感应器、驱动器、智能包装和机器人等方面得到应用。     

石墨烯/陶瓷复合材料制备工艺研究进展

制备工艺是调控石墨烯/陶瓷复合材料结构、优化其力学和热电等性能的关键.重点综述了石墨烯/陶瓷复合材料的粉末压坯烧结工艺和3D打印工艺及其研究进展.粉末压坯烧结工艺包括无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和高频感应加热烧结等,具有工艺简单、材料性能好、制备参数易控制等优点,是石墨烯/陶瓷复合材料的主要制备工艺,用于制备致密的块体复合材料;主要3D打印工艺有直写成形、激光选区烧结、喷墨打印和立体光固化等,具有结构和形状可控的特点,是目前石墨烯/陶瓷复合材料的研究热点,用于成形复杂形状和特定性能的复合材料器件.另外,还简要介绍了原位生成法、碳热还原法等利用特定物理化学反应制备石墨烯/陶瓷复合材料的制备工艺,并综述了石墨烯在复合材料中的分散工艺.     

高温陶瓷基复合材料制备工艺的研究

连续纤维增强高温陶瓷基复合材料（ＨＴ－ＣＭＣｓ）的制备主要有以液相或气相为先驱体的两条工艺路线。回波分析了几种最有希望的工艺得出低温、低压、低成本、操作性能与近净尺寸设计,是今后ＨＴ－ＣＭＣｓ制备工艺的发展趋势。     

机械剥离法制备石墨烯及其在石墨烯/陶瓷复合材料制备中的应用

扼要介绍了石墨烯特殊的二维结构及因这种结构导致石墨烯所具有的极其优异的电学、光学和力学性质.回顾了石墨烯的研究历史以及微机械剥离法在其中所起到的重要作用,并对主要制备方法进行了简要的介绍.然后,阐述了以机械磨为剥离工具的新型机械剥离法的发展和已取得的成果.最后,对利用机械剥离法制备石墨烯/陶瓷复合材料粉体的探索进行了总结和概括.同时,展望了机械剥离法在制备石墨烯及其复合材料中的应用前景.     

石墨烯的制备及其聚合物导电复合材料

综述了石墨烯的结构特点、重要的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、电化学法、氧化还原法,以及其在聚合物导电复合材料领域的研究进展。分析比较了各种制备方法的优缺点,并对石墨烯/聚合物导电复合材料的发展方向进行了展望。     

聚合物先驱体转化陶瓷法制备碳化硅陶瓷涂层的研究进展

简述了聚合物先驱体转化陶瓷(PDC)法在制备碳化硅(SiC)复相陶瓷涂层方面的功用,介绍了PDC法在制备陶瓷涂层过程中的2种反应机理,指出了PDC法的优缺点,提出了其未来的发展方向。     

PMN—PT陶瓷的制备及介电性能

采用NaCl-KCl熔盐法制备了钙钛矿相结构的0.8PMN-0.2PT陶瓷,研究了预烧温度,烧结温度和时间等工艺参数对样品的相结构,微观结构以及介电性能的影响,与传统陶瓷工艺相比,用熔盐法制备的样品介电性能好。     

石墨烯的制备及改性方法研究进展

石墨烯是近些年来发现的一种新型碳材料,其完美的二维结构引起了科学家们的兴趣。文章综述了国内外石墨烯的制备及改性方法,并阐述了石墨烯各种制备方法及其优缺点,为石墨烯的工业化制备及功能化处理具有参考意义。     

石墨烯/酚醛树脂复合材料的制备及电学性能研究

以石墨为原料,采用改进Hummers方法制备氧化石墨,在水中经超声分散得到氧化石墨烯分散液,经80%水合肼还原得到石墨烯。又以苯酚和甲醛为原料,草酸和盐酸作催化剂,制备热塑性酚醛树脂。得到的石墨烯与酚醛树脂由熔融共混法制备其复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗等分别对石墨烯以及石墨烯/酚醛树脂复合材料进行形貌和结构表征及电学性能测试。研究结果表明:采用改进Hummers方法制备的石墨烯有良好的片层状形貌,石墨烯均匀包覆着酚醛树脂,石墨烯/酚醛树脂复合材料有良好的导电性能。当石墨烯的添加量为2.0%时,复合材料的阻抗为140Ω,比未添加时阻抗减少25倍。     

纳米石墨薄片的修饰及对双马来酰亚胺树脂性能影响

通过扫描电镜（SEM）和差示扫描量热（DSC）对纳米石墨薄片修饰前后的微观结构和对双马来酰亚胺树脂固化性能影响进行分析,实验得出纳米石墨薄片的修饰有利于其在树脂中的分散性能,并且纳米石墨薄片具有50～100nm厚度,仍保持着网状多孔结构;另还发现纳米石墨薄片改变了双马来酰亚胺树脂的玻璃转化温度和固化性能,还发现纳米石墨薄片与修饰的纳米石墨薄片对树脂性能影响不同。     

纳米BaTiO3基PTCR瓷粉的制备及其性能

本文以TiCl4为原料,将其水解生成的H2TiO3与化学计量比的Ba(OH)2·8H2O及Ca,Sr,Y,Mn的醋酸盐在室温下混合研磨后,于100℃烘干,再经800℃热处理,得到了一系列掺杂Ba0.85-xYx Sr0.07Ca0.08 MnyTi1-yO3纳米固溶体粉末.经XRD物相分析证明,产品为立方晶系的完全互溶取代固溶体.TEM电镜形貌分析,粒子分布较均匀,基本呈规则球形,粒径大约50 nm.通过制陶实验,研究了材料的PTC效应,当施主Y和受主Mn的掺杂量分别为1mol%和0.04mol%时,得到了室温电阻13Ω左右,升阻比达到106,电阻温度系数α为21.9%/℃的性质优良的PTC陶瓷材料.     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

碳纳米管-石墨烯气凝胶的制备与性能

以混合均匀的碳纳米管(CNTs)-石墨烯(GR)分散液为前驱液,质量分数为3.0%的1788-聚乙烯醇(PVA)溶液为有机物黏结剂,通过冷冻干燥法制备了轻质、平整和易切削的CNTs-GR气凝胶。采用TEM、SEM、压缩试验机和比表面积测试仪等对样品的微观形貌结构和力学性能进行了表征。结果表明,CNTs-GR混合分散液的质量分数为3.0%、CNTs与GR的质量比为5∶3时,得到的气凝胶呈现不同尺寸等级的气孔且分布最均匀;PVA在气凝胶的形成中有效地抵抗样品收缩变形;固体物的质量与样品的密度严格线性负相关,满足y=-0.125x+106.26函数关系式;N2吸附脱附检测显示气凝胶的比表面积为138.77m2/g,介孔在气凝胶中占主导部分,平均孔直径为46.6nm,孔隙率可达97%;且样品的压缩过程出现了三个不同阶段的弹性变形,并能最终恢复到原始尺寸。     

苯并噁嗪共混树脂及其玻璃纤维布增强复合材料的制备与性能

采用氨基保护和还原方法合成了对氨基苯炔丙基醚(APPE),与苯酚和多聚甲醛通过Mannich缩合制备了含炔丙基的苯并噁嗪(P-APPE).采用溶液共混的方法,将P-APPE与苯酚/苯胺型苯并噁嗪(PAF)和含硅芳炔树脂(PSA)共混得到了改性苯并噁嗪树脂.用差示扫描量热法、动态热力学分析、热失重分析和宽频介电仪研究了该树脂体系的热性能和介电性能.研究结果表明:PSA加入到苯并噁嗪树脂中可提高共混树脂的热性能,加入质量分数为14.3％的PSA可使共混树脂的Tg从195℃提高至235℃,其5％热失重温度从350℃提高至399℃;共混树脂的介电损耗因子和介电常数随PSA加入量的增加而降低.玻璃纤维布增强的共混树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲强度在加入质量分数为5.3％的PSA后下降超过50％.     

苯并噁嗪共混树脂及其玻璃纤维布增强复合材料的制备与性能

采用氨基保护和还原方法合成了对氨基苯炔丙基醚(APPE), 与苯酚和多聚甲醛通过Mannich缩合制备了含炔丙基的苯并噁嗪(P-APPE)。采用溶液共混的方法, 将P-APPE与苯酚/苯胺型苯并噁嗪(PAF)和含硅芳炔树脂(PSA)共混得到了改性苯并噁嗪树脂。用差示扫描量热法、动态热力学分析、热失重分析和宽频介电仪研究了该树脂体系的热性能和介电性能。研究结果表明: PSA加入到苯并噁嗪树脂中可提高共混树脂的热性能, 加入质量分数为14.3%的PSA可使共混树脂的 T _g从195℃提高至235℃, 其5%热失重温度从350℃提高至399℃; 共混树脂的介电损耗因子和介电常数随PSA加入量的增加而降低。玻璃纤维布增强的共混树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲强度在加入质量分数为5.3%的PSA后下降超过50%。     

钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)陶瓷制备及其介电性能的研究

采用乙酸钡、乙酸锶和钛酸丁酯为原料的溶胶凝胶方法制备了BaxSn1-xTiO3(x=0．6)超细粉体,将BST超细粉体压制成型,进行烧结,得到(Ba0.6Sr004)TiO3陶瓷。通过热分析(DSC／TG)、X射线衍射(XRD)分析(Ba0.6Sr0.4)TiO3粉体合成过程及其相结构变化。采用扫描电子显微镜(SEM)描述(Ba0.6Sr0.4)TiO3烧结体的相结构和显微组织结构变化。阻抗分析仪测量(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷的-50～100℃介电温谱。实验结果表明BaxSn1-xTiO3粉体的相结构为立方相钙钛矿结构,其合成温度及烧结温度分别为800℃及1250℃,均低于传统工艺的相应温度。(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷在-50～100℃温度范围内,其电容率随着烧结温度升高而增大.介电损耗tgδ在-50～100℃温度范围内,随温度的增加而降低。1250℃的(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷烧结体样品存在介电峰弥散化。     

Pyroelectric and dielectric bolometer properties of Sr modified BaTiO3 ceramics

The pyroelectric and dielectric bolometer properties of Sr modified BaTiO₃ ceramics were investigated for thermal IR detector applications. The (Ba_1–x, Sr_x)TiO₃ solid solution ceramics have been prepared by adding 10–40 at % SrTiO₃ to BaTiO₃ and with different sintering conditions and under dc fields. The relationships of processing parameters, microstructures, dielectric/pyroelectric properties and dc fields are discussed. And the figures of merit are compared between pyroelectric-type and dielectric bolometer-type IR sensors based on the experimental results.     

石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与介电性能研究

以天然鳞片石墨为原料,通过Hummers法制备氧化石墨,微波热解剥离制备出少层数的石墨烯纳米片。以硅烷偶联剂KH-560为改性剂,超声共混制备石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料。采用FT-IR和SEM分析样品的微观结构和形貌,测试其介电性能。结果表明,随着石墨烯纳米片添加量的增加,复合材料介电常数呈现先增大后减小的趋势,当石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,介电常数达到最大;石墨烯纳米片对复合材料介电损耗的影响与之相反;偶联改性使复合材料的介电常数增大,介电损耗减小。