碳纳米管纸作集流体在柔性锌锰电池中的应用

研究了晶须状碳纳米管导电纸作为集流极对锌锰电池放电性能的影响。使用晶须状碳纳米管(MWCNTs),通过抽滤法制备出碳纳米管纸,利用扫描电子显微镜(SEM)对碳纳米管导电纸进行表征。碳纳米管导电纸作为柔性锌锰电池集流体,正极极片采用二氧化锰为活性材料,负极采用金属锌为电极,使用计算机控制精密电池测试仪测试其电化学性能。实验表明,柔性锌锰电池具有良好的机械柔性,弯曲状依旧保持电压稳定。与采用石墨为集流体的传统锌锰电池相比,在0.3mA恒流放电的情况下,碳纳米管纸作为集流体,锌锰电池的放电时间增加了64.2%,比容量提高186%,比能量提高172%。碳纳米管纸作为集流体的柔性锌锰电池表现出极佳优越性,并且碳纳米管纸的密度对电池放电性能有着较大的影响。     

碳纳米管导电纸集流体对三元锂离子电池的影响

以碳纳米管导体、纤维素纤维为基体制备碳纳米管导电纸。以此碳纳米管纸为集流体替代铝箔作为集流体组装纽扣电池。三元材料(NMC)为正极活性材料,制成浆料涂敷在碳纳米管纸表面制备成正极。利用Raman光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等进行结构和性能表征。通过恒流充放电检测电化学性能。结果表明:碳纳米管导电纸代替铝箔作集流体,具有更好的电化学性能。在0.1C倍率时,三元/导电纸电极首次放电容量达到184mAh/g,三元/铝箔电极为178mAh/g,相比后者,前者提高了3%,在28次循环后,容量保持率在94%以上。     

模拟空间辐照环境对卫星用第二表面镜性能的影响

介绍了模拟空间辐照环境对卫星用掺铈玻璃型第二表面镜光(热)学性能的影响。对导电型和非导电型两类掺铈玻璃第二表面镜进行了模拟空间辐照试验。试验项目包括真空中的紫外辐照、真空中两种能量的电子和两种能量的质子辐照。经过相当子同步轨道卫星南北极处7年剂量总和的紫外、电子、质子辐照后,导电型掺铈玻璃第二表面镜的太阳吸收率从0.081上升到0.105;法向发射率从0.84下降到0.80,非导电型掺铈玻璃第二表面镜的太阳吸收率从0.085上升到0.092;法向发射率从0.85下降到0.82。     

基于石墨烯的空间辐射探测传感器设计与试验研究

为了验证石墨烯空间辐射探测传感器的性能,结合石墨烯的能带结构和电场效应,分析了二维石墨烯材料的辐射探测原理,研究了基于石墨烯的空间辐射探测方法,研制了具有体积小、分辨率高、抗辐射性能好等特点的新型空间辐射传感器样件。利用质子、电子对辐射传感器进行了空间环境辐照试验,性能测试表明,辐射传感器样品的电学特性满足设计要求。研制的石墨烯空间辐射探测传感器有望应用在空间站辐射环境、月球辐射环境监测等方面以及脉冲星导航等领域。     

电离辐射及其种类

电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称,其种类很多,通常分为带电粒子辐射和不带电粒子辐射两类。带电粒子辐射是由α粒子、β粒子(电子和正电子)、质子等组成的辐射;不带电粒子有中子辐射以及X射线、γ射线等。     

碳纳米管/聚合物基复合材料的研究进展

简要介绍了碳纳米管的结构及其分散性,说明碳纳米管具有一维结构及中空的内部结构,极高的化学稳定性,易于团聚.影响碳纳米管分散体系稳定性的关键是空间效应,所以末端亲水基团的结构和性能将明显影响碳纳米管的分散.碳纳米管在基体中的良好分散使复合材料力学性能大幅度提高,并且由于其优良的光电性能,加入碳纳米管也可显著提高复合材料的光电性能和导电性能.此外,碳纳米管石墨层的本质及独特的结构和尺寸,使碳纳米管在提高复合材料的热性能方面也有很大贡献.     

空间辐射环境模型不确定性对ITO/Kapton/Al薄膜防静电性能评价分析

空间辐射环境模型的不确定性,对航天器防静电热控材料的防静电性能评价带来影响。首先对空间辐射环境模型的不确定性来源进行了分析,对不确定因子进行了定义,接着对电子和质子辐照环境下ITO/Kapton/Al防静电热控材料的表面电阻率变化规律进行实验研究,进而对空间辐射环境模型的不确定性对ITO/Kapton/Al防静电热控涂层的表面电阻率的影响进行分析。研究表明:随着辐照注量的增加,不同的不确定度对热控材料防静电性能的影响先增加后减小,最后影响基本可以忽略;不确定性对热控材料防静电性能的影响随着不确定因子的增大而增大;当不确定因子小于1时,空间辐射环境模型不确定性对防静电热控材料表面电阻率评价带来的相对偏差为正,当不确定因子大于1时,则为负。     

纳米碳材料改善电化学电容器性能研究

通过在双电层电化学电容器的活性炭电极中添加纳米结构炭黑、碳纳米管等新型电子导体的方法,扩大电子导体与活性物质的有效接触面积,增大活性物质具有电化学反应活性的表面,从而提高电极的导电性能与容量性质,改善电化学电容器的充放电性能。实验结果表明新型的纳米碳材料可赋予电极良好的导电性能,优于常用的导电石墨、炭黑等电子导体,是较为理想的电化学电容器用电极导电剂。     

纸基柔性导电复合材料的研究进展

伴随着现代电子科技领域的蓬勃发展,大量电子垃圾的产生给环境带来了巨大压力。以纤维素为主的柔性导电复合材料具有与传统石油基导电产品不可比拟的优点,如轻质、可降解、可再生、生物相容性好等。近年来,纸基柔性导电材料逐步成为该领域研究的热点。本文综述了近些年来国内外纸基柔性导电材料的研究进展,描述了柔性导电材料的工作原理,详细概述了纸基导电材料的制备方法与相关应用,对纸基柔性导电材料亟待解决的问题及未来发展趋势进行了总结和展望。      

液体激活镁锰纸电池的研究

研究了碳纳米管掺杂镁锰纸电池的电化学性能。以碳纳米管掺杂MnO2作为正极材料,金属镁为负极材料,组装成薄膜纸电池。分别以绿豆汤、尿液、自来水、3%NaCl和牛奶液体为激活剂,检测电池的放电性能。采用扫描电子显微镜(SEM)分析正极材料结构,采用CT-3008W-5V5mA-S4检测仪测试纸电池的电化学性能。研究结果显示,以绿豆汤为电池激活剂,镁锰电池具有最佳的综合性能,放电容量达到5mAh,放电时间达到600min。     

结构型导电高分子的现状

具有共轭结构的导电高分子材料在现代工业中具有广阔的应用前景,介绍了结构型导电高分子的分类、不同的导电机理及其结构特点,详细介绍了制备电子导电型和离子导电型导电高分子材料的各种方法,并总结了结构型导电高分子材料在国防、军事、电子工业中的应用.     

导电剂对低温高电位热电池正极Cu_3V_2O_8性能的影响

在低温高电位热电池正极材料Cu3V2O8中分别加入铜粉、银粉等金属粉末及活性炭、乙炔黑、碳纳米管(CNTs)等碳材料作电子导电剂,通过放电测试研究了不同导电剂对正极性能的影响。结果表明,这些导电剂都可使正极放电性能有所提高,并且碳材料比金属粉末更适合用作低温高电位热电池正极材料的导电剂。正极中活性炭、乙炔黑、CNTs的适宜添加量分别为4%,3%和3%,其中CNTs的改善效果略好于其它两种。电解质的添加量对正极材料性能的影响较小,其适宜的添加量为30%。     

不同导电剂导电纸的电磁屏蔽效能研究

研究了碳纳米管、石墨、炭黑及其混合材料作为导电剂与纸纤维复合制成导电纸的电磁屏蔽的效能。采用普通造纸法成型导电纸。使用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征,其中炭黑导电纸的电磁屏蔽效能最好,屏蔽效能为-28~-35dB。掺杂碳纳米管对石墨的导电性和屏蔽性能改变巨大。在2500MHz以上碳纳米管导电纸屏蔽效能接近并超越炭黑导电纸,表明碳纳米管在高频率情况下表现出更强的屏蔽能力。     

用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点.对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器.金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测.同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测.俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测.基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础.     

碳纳米管导电纸的制备及改性研究

以纸纤维作为载体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,采用普通造纸的工艺制成碳纳米管导电纸。通过对碳纳米管的石墨化处理改性导电纸性能,采用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等对其表征。研究表明,当纸纤维和碳纳米管加载比为1∶1时,碳纳米管经石墨化改性后,导电纸电导率和导热系数大幅增大,在175~2 700 MHz频段,电磁屏蔽效能提高到-28~-35dB,对比未石墨化碳纳米管导电纸屏蔽效能平均提高10dB。     

纳米碳材料的辐射改性及其应用进展

碳材料是自然界中与人类关系最为密切的重要材料之一,伴随着纳米科技的发展,具有纳米结构的功能碳材料的研究逐渐深入,已经出现了石墨烯、碳纳米管等性能优异的纳米碳材料。纳米碳材料具有机械强度高、导热导电能力强等诸多优点以及环境友好特性,能够满足绿色化学和可持续性发展的要求,因而其在复合材料中的应用成为相关领域的研究热点。纳米碳材料的引入可以显著提高复合材料的性能,并且还可以赋予材料新的性能,其在功能复合材料方面有良好的应用前景。然而,由于纳米碳材料自身的结构特点,其在溶剂和聚合物基体中的分散性、相容性和稳定性较差,这一直阻碍着其性能在复合材料中的发挥,甚至可能导致材料的整体性能降低。因此,提高纳米碳材料的分散能力和使用性能一直是研究的难点和热点。通过化学的方法提高纳米碳材料的分散能力,操作过程复杂,生产成本增加,且化学品试剂大多具有很强的毒性。近年来,纳米碳材料的辐射改性受到各界广泛的重视,利用辐射技术制备和官能化修饰纳米碳材料,可以显著提高纳米碳材料的分散能力和与基体的相容性。辐射刻蚀和还原技术用于纳米碳材料的制备时,可对其结构进行设计,例如辐射制备短切碳纳米管,降低了碳纳米管的长度,可有效提高分散能力。利用高能射线还可将氧化石墨烯进行还原,提供简单高效制备石墨烯的新方法和新思路。辐射接枝可用于纳米碳材料的表面修饰,例如在碳纳米管或石墨烯表面接枝聚合含碳碳双键的酯和芳香类聚合物,提高了纳米碳材料在溶剂和聚合物基体中的分散性能,有助于制备各种高性能功能材料。本文综述了近年来辐射技术在碳纳米管、氧化石墨烯及碳纳米纤维等材料改性及其应用方面的研究进展,总结了这三种纳米碳材料的优异性能及其复合材料在生物医药、能源、智能材料等领域的最新研究进展,分析了辐射改性纳米碳材料的优势,并对今后辐射技术和纳米碳材料相结合的研究方向进行了展望。随着对纳米碳材料辐射改性的研究和产业化的不断深入,分散性能优异的纳米碳材料有望实现大规模低成本的连续批量生产,未来在功能化和高性能化复合材料等领域的应用也将会更加广阔。     

碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起了广泛的关注。通过介绍碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展，评述了碳纳米管、活化碳纳米管、碳纳米管／金属氧化物复合物以及碳纳米管／导电聚合物复合物用做超级电容器电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面积小，比容量偏低。化学活化可以显著提高碳纳米管的比表面积，增大其比电容。将碳纳米管与准电容材料金属氧化物或导电聚合物复合。可以发挥各自的优势，从而得到低成本、高性能的复合电极材料，将是今后发展的一个方向。     

铁氧体材料辐射效应的研究进展

随着航空航天技术和核技术的发展,铁氧体电子元器件已经广泛运用于人造卫星、宇宙飞船和核污染探测器等。基于空间环境和核环境的特殊性,铁氧体电子元器件不可避免地处于空间辐射和核辐射等强辐射环境之中,然而辐射会对铁氧体电子元器件性能造成不同程度的损伤甚至导致器件失效。介绍了铁氧体材料和辐射环境,着重综述了近年来国内外铁氧体材料辐射效应的研究,分析了不同种类的辐射对铁氧体材料性能的影响,指出了研究铁氧体材料辐射效应存在的问题,并展望了今后值得关注与研究的方向。     

用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器。金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测。同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测。俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测。基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础。     

500 keV质子辐照对氧化石墨烯薄膜材料的影响研究

新兴的二维石墨烯材料因其优异的导电、导热性、力学性能等,是目前各领域研究的热点。本工作利用地面模拟设备研究了PET基底上氧化石墨烯薄膜材料的质子辐射效应。分别对500 keV质子辐照前后的氧化石墨烯薄膜材料进行了XPS、Raman以及XRD分析,得到了质子辐照对材料表面化学组成、结构以及辐射缺陷的影响。结果表明,在质子辐照注量达到2×10~(15)/cm~2时,材料表面发生了明显变化,薄膜颜色由棕黄色变为了黑色,主要是因为材料在质子辐照作用下发生了脱氧行为,使得材料中的含氧基团减少。XPS测试结果表明,随着辐照注量的增加,材料中的碳氧原子比不断增大。Raman测试结果表明,辐照后不仅使得材料中的缺陷增多,而且材料结构也发生了严重的无序化转变。