掺杂钛催化机理及其再结晶石墨导热性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、钛粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂钛再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加钛对再结晶石墨的热导率、抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂钛再结晶石墨的热导率、抗弯强度均有较大的提高.室温下,RG-15再结晶石墨的层面方向热导率可达424W/(m·k),抗弯强度可达50.2MPa.微观结构分析表明,少量的掺杂钛,即可使材料达到很高的石墨化度;过多的钛掺杂量不利于材料的热导率以及抗弯强度;原料中掺钛量为15wt％时,再结晶石墨的微晶发育以及排列程度最好,此材料的石墨化度为96.4％,微晶参数La为306nm.XRD物相分析表明,钛元素在再结晶石墨中以碳化钛的形式存在.钛对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释.     

双组元掺杂锆硅再结晶石墨的性能

以假烧石油焦、煤沥青、铅粉及硅粉为原料，采用热压工艺制备了一系列掺杂再结晶石墨。研究了掺杂组元对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化．结果表明，掺杂锆使再结晶石墨的基本物理性能及其微晶结构有较大幅度的改善。在含锆石墨材料中，适当掺杂硅可提高材料的热导率，但是当锆的掺杂量为9％、硅的掺杂量大于2％(质量分数)时，再结晶石墨的常温热导率降低．双组元掺杂锆、硅使再结晶石墨的导电率和力学性能下降。在再结晶石墨中，掺杂的锆以碳化锆的形式存在，掺杂的硅大都以气态形式逸出，只有微量的硅以碳化硅的形式存在．     

石墨化温度及掺硅组分对再结晶石墨传导性能及微观结构的影响

用煅烧石油焦作填料 ,煤沥青作粘结剂 ,分别以硅粉、碳化硅和二氧化硅 3种含硅组分作添加剂 ,采用热压工艺制备了再结晶石墨。考察了石墨化温度以及单组元掺硅组分对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响及其微观结构的变化。实验结果表明 ,对于掺硅组分相同的再结晶石墨 ,材料的导电、导热性能随着石墨化温度的升高而增强 ,但其力学性能却随之降低。当掺硅粉的热压再结晶石墨再经 2 80 0℃石墨化处理后 ,材料RG Si 48沿石墨层方向的常温热导率可达 3 3 2W /(m·K) ,电阻率为 4.94μΩ·m。对于相同工艺及硅含量的不同掺硅组分再结晶石墨 ,以掺入硅粉对材料综合性能最理想 ,而掺入二氧化硅对材料的综合性能较差。XRD分析表明 ,不论掺硅组分是硅粉、碳化硅还是二氧化硅 ,硅组分最终在再结晶石墨内均以α SiC形式存在 ,甚至在石墨化温度高达 2 80 0℃时 ,再结晶石墨内仍有α SiC存在。对其微晶参数进一步分析表明 ,随着石墨化温度的升高 ,掺杂硅组分的催化作用进一步加强 ,再结晶石墨的微晶尺寸La 迅速增大 ,石墨微晶的晶面层间距d0 0 2 也迅速降低。材料RG Si 48的微晶尺寸La 以及晶面层间距d0 0 2 分别为2 5 7nm和 0 .3 3 5 77nm。     

单组元钛掺杂石墨的导电性能及微观结构的研究

用煅烧石油焦作填料、煤焦油沥青作粘结剂、钛粉作催化剂,采用热压工艺在2600℃左右、8～10MPa条件下热压成型,制备出一系列不同质量配比的单组元钛掺杂石墨.考察了钛组元的质量配比对单组元钛掺杂石墨的导电、力学性能的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,催化剂钛不仅可以降低掺杂石墨材料的电阻率,而且可以提高材料的力学性能.室温下材料的层面方向上,单组元钛掺杂石墨DT-15的电阻率为1.96μΩ·m,抗弯强度可达50.2MPa.经XRD及Raman分析表明,原料中掺杂适量的钛粉,在材料制备过程中可以起到催化石墨化作用,使材料的石墨化度及微晶尺寸增大,晶面层间距降低.其中,DT-15的石墨化度为96.4%,微晶尺寸La为306nm.XRD物相分析表明,催化剂钛粉最终在材料中以TiC的形式存在,钛粉在材料制备过程中的催化石墨化作用可以用液相转化机理得到较为合理的解释.     

多组元掺杂石墨微观结构及其性能的研究

制备了Si,Ti比组元和Si,Ti,B4C三组元掺杂石墨材料并研究了其结构和性能,实验结果表明,与相同条件下制得的纯石墨材料相比,掺杂石墨材料具有高密度,高强度以及极低的电阻率等特点,双组元掺杂石墨的导电性略优于三组元掺杂石墨,但其机械强度却明显低于后者,分析表明,各组元在材料中所起的作用各不相同,钛,硼添加剂对材料的机械强度有增强作用,对材料的石经具有催化作用,少量硅的添加有利于石墨材料的石墨化和蔼以及导电性能的提高,但含量较多时,由于Si的大量逸失导致气率增大,使掺杂石墨的导电极性及机械性能降低。     

天然石墨/陶瓷复合材料的制备及其性能

为了拓展天然石墨的应用领域，通过热压工艺，在天然石墨中掺杂B、Si和Zr陶瓷组元，制备了天然石墨／陶瓷复合材料，利用SEM、XRD等分析手段研究了材料微观结构，并探讨了掺杂组元以及天然石墨颗粒大小对材料性能的影响．结果表明：掺杂Zr可有效地提高石墨材料的热导率，B的加入可有效地提高石墨材料的力学性能，而Si的加入可加速Zr对石墨材料的催化石墨化；随着天然石墨粒径的增加，制得石墨材料的热导率也随之增加，其中，以粒径为13μm的天然石墨制得的材料强度和密度为最优。     

掺钛石墨导电性及其微观结构的研究

研究了不同钛掺杂量的再结晶石墨的电阻率与微观结构。以探讨掺杂组元对材料导电性能的影响。实验结果表明,与相同工艺条件下制得的纯石墨相比,掺钛石墨具有高密、高石墨化程度以及极低的电阻率的特点,微观结构分析表明,钛对材料的石墨化过程中具有催化作用,掺杂石墨材料中钛掺杂量对材料的石墨化程度有很大影响：少量钛掺杂量即可使材料达到高的石墨化程度,过多钛掺杂量不利于其电阻率的降低,分析表明钛元素在材料中是以碳化钛形式存在,但在制备过程中,有少量钛逸失,雁而在材料表面形成孔隙,而这些对材料的性能有不利的影响。     

ZrB2/C复合材料的性能及微观结构研究

采用热压工艺制备了ZrB2／C复合材料，考察了ZrB2掺杂量对材料抗弯强度、热导率、电阻率的影响以及微观结构的变化．结果表明：随ZrB2含量增加，材料抗弯强度和热导率不断升高，在掺杂量为10％时，抗弯强度达到最大值131MPa，热导率达到161W／m．K的最大值，此后，抗弯强度和热导率随掺杂量增加而降低．然而，材料的电阻率随ZrB。含量的增加不断下降．微观结构分析表明，随着ZrB2掺杂量增加，材料的石墨化度和微晶尺寸增大，晶面层间距减小．材料的微观结构强烈地影响着材料的力学、导电、导热等宏观性能．     

掺杂石墨导热性能的研究

制备了一系列掺杂石墨并研究了其导热性能,实验结果表明,与相同条件下制得的纯石墨相比,掺杂石墨的导热系数均有较大的提高,掺杂钛组元可使石墨材料的导热性能有所提高,而硅组元的加入可大大提高石墨材料的导热性能,硼组元的加入则使石墨材料的导热性能明显下降,这与硼原子可溶入石墨晶格而造成晶格缺陷有关,XRD分析结果表明掺杂石墨都具有大的晶格尺寸,高的石墨化程度,这与掺杂组元的催化石墨化作用有关。     

水雾化铁基混合粉末的流动性及其烧结体的尺寸变化率

以水雾化铁基预舍金粉ATOMET4401为原料,研究了添加剂（胶体石墨、电解铜粉和羰基镍粉）对混合粉末流动性及其烧结体尺寸变化率的影响规律。研究表明,添加剂的加入均将延长混合粉体的流失时间,添加剂粉末尺寸越小对混合粉体的流动性影响越大。当碳含量从0.3wt％增加至0.9wt％时,流失时间延长了30％以上。随着铜含量的增加,混合粉体的流失时间呈先缓后快的增加趋势,并且当碳含量为0.9wt％时,增加的趋势更加显著,与未加铜者相比流失时间延长了9.2％。在碳含量为0.9wt％和羰基镍粉含量为4wt％时,混合粉末流失时间延长了25．7％。当碳含量从0．3wt％增加至0．9wt％时,尺寸变化率增加两倍以上。随碳含量增加,尺寸变化率随铜含量的变化趋势显著减小。当碳含量为0．9wt％时,铜含量对尺寸变化率的影响基本稳定。随着镍含量的增加,混合粉末烧结体的尺寸变化率逐渐由正变为负,并且随碳含量增加,这种变化趋势在高镍含量范围内变得更加明显。值得注意的是,在镍含量为-1wt％左右可以获得尺寸变化率接近零的烧结零件。     

硅负极添加剂对锂离子电池的影响

选用乙炔黑(AB)、SuperP、VulcanXC-72和BP2000四种导电剂, 研究其物化性能及含量对硅电极电化学性能的影响; 探讨了粘合剂种类和用量对硅电极电化学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜对硅电极的形貌进行表征; 采用恒流充放电测试及循环伏安法对硅电极的电化学性能进行测试。结果表明, 导电剂SuperP具有良好的导电性、适中的比表面积(75.8 m²/g)和颗粒尺寸(39.2 nm), 有利于提高硅负极的循环性能及倍率循环性能。采用15wt%的导电剂 SuperP与15wt%的粘合剂CMC所制备的电极循环50次后可逆比容量保持在1143.8 mAh/g。     

超声振动对石墨烯微片/聚丙烯复合材料导电导热性能的影响机制

在挤出过程加入超声振动作用,研究超声振动对高石墨烯微片(GNP)含量的聚丙烯基(GNP/PP)复合材料微观形态、结晶、导电性和导热性的影响。结果表明:由于超声振动提供强烈的冲击波与微射流,挤出过程中加入超声振动可有效地减薄GNP片层厚度,减少GNP团聚,增强GNP在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高GNP/PP纳米复合材料的导电导热性能。相较于无超声振动,加入100 W超声振动后,GNP含量越高,GNP/PP电导率和热导率提升幅度越大,在GNP含量为15wt%时,电导率升幅为85%,热导率升幅为9.7%。而在GNP含量同为12wt%时,随着超声振动功率的增加,电导率和热导率呈现先增大后减少的规律。当超声功率为200 W时,电导率升幅为214%,热导率升幅为17.2%。而超声功率达到300 W时,较高功率的超声振动使部分石墨烯微片的片径减少,导致片层间更难以搭建完整的导电导热网络,使GNP/PP性能均略有下降。     

Indium doped silver oxide thin films prepared by reactive electron beam evaporation technique: electrical properties

The indium doped silver oxide thin films have been prepared at 275 °C on soda lime glass and silicon substrates by reactive electron beam evaporation technique; the deposition rate has been varied (by varying the electron beam current) in the range 0.94–16.88 nm/s keeping the oxygen flow rate constant. These films are polycrystalline. The electrical resistivity for these films decreases with increasing deposition rate. The AIO films prepared with a deposition rate of 5.7 nm/s show near p-type conductivity. The work function has been measured on these films by contact potential method using Kelvin Probe. The surface morphology of the films has been evaluated using atomic force microscopy (AFM). The roles of indium doping and oxygen vacancies in the electrical properties of these films have been analyzed; the ionized impurity scattering is the dominant mechanism controlling the electrical conduction in these films.     

The thermal conductivity of embedded nano-aluminum nitride-doped multi-walled carbon nanotubes in epoxy composites containing micro-aluminum nitride particles

Amino-functionalized nano-aluminum nitride (nano-AlN) particles were doped onto the surfaces of chlorinated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) to act as fillers in thermally conducting composites. These synthesized materials were embedded in epoxy resin. Then, the untreated micro-aluminum nitride (micro-AlN) particles were added to this resin, whereby the composites filled with nano-AlN-doped MWCNTs (0, 0.5, 1, 1.5, 2 wt%) and micro-AlN (25.2, 44.1, 57.4 vol%) were fabricated. As a result, the thermal diffusivity and conductivity of all composites continuously improved with increasing nano-AlN-doped MWCNT content and micro-AlN filler loading. The thermal conductivity reached its maximum, which was 31.27 times that of the epoxy alone, when 2 wt% nano-AlN-doped MWCNTs and 57.4 vol% micro-AlN were added to the epoxy resin. This result is due to the high aspect ratio of the MWCNTs and the surface polarity of the doped nano-AlN and micro-AlN particles, resulting in the improved thermal properties of the epoxy composite.     

Thermoelectric measurements of PEDOT:PSS/expanded graphite composites

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)/expanded graphite films were cast as thin films with different expanded graphite contents at room temperature. The thermoelectric properties of the composites were investigated as a function of the graphite concentration. The electrical conductivity and Seebeck coefficient were measured as a function of the graphite concentration. The electrical conductivity and power factor show similar trends with a sharp increase at around 55 wt% of expanded graphite content. The Seebeck coefficient does not show a significant dependence with the graphite content. SEM and TEM images indicate a nearly homogenous distribution of the filler in the matrix. The initial thermal stability is not modified with the filler.     

Influence of graphene nanoplatelets content on the structure and properties of macroporous carbon foams prepared by organic colloidal templates

Graphene nanoplatelets (GNPs)-reinforced carbon foams have been fabricated by polycondensation of resorcinol–formaldehyde resin as a carbon precursor and GNPs as a reinforcing material. The pore structure, mechanical properties, and electrical conductivity were investigated in terms of the amount of the GNPs. The results show that the amount of GNPs has a considerable influence on compressive strength, electrical conductivity, and specific capacitance. Although the amount of GNPs added does not influence the pore structure, the mechanical properties, electrical conductivity, and specific capacitance of carbon foams were improved with increasing the GNPs content. With 5 wt% addition of GNPs, the compressive strength, electrical conductivity, and specific capacitance increased by 75.2, 240.26, and 53.36 %, respectively.