碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其在Ka波段的吸波性能

随着第五代移动通信技术(5G)技术和军事科技的快速发展,对吸波材料的带宽和效能提出了更高的要求。通过单向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管/氧化石墨烯/壳聚糖气凝胶,经硅烷表面改性后填充聚二甲基硅氧烷制备了碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷(CA/PDMS)复合材料。结果表明,所得CA/PDMS复合材料具有显著各向异性,在取向方向上的电导率为5.59 S/m,为垂直于取向方向上的4.6倍。压缩测试结果表明,CA气凝胶骨架对PDMS基体起到了力学增强作用。CA/PDMS复合材料在垂直于取向方上在Ka波段26.5～40 GHz范围内吸收损耗均高于30 dB,最高可达37.8 dB。     

碳气凝胶及其在污水处理中的应用

碳气凝胶是由碳纳米材料形成的三维多孔网络结构材料,具有比表面积大、孔隙率高、化学性质稳定和结构可调等优点,被广泛用于水污染处理中,用于去除油、有机溶剂、染料、重金属离子等。综述了碳气凝胶及其复合材料的研究进展,讨论了有机碳气凝胶、生物质基碳气凝胶、石墨烯基碳气凝胶三类碳气凝胶材料的组成、制备和吸附性能,总结了碳气凝胶在水处理中的应用并简要分析了碳气凝胶材料当前面临的挑战以及未来的发展前景。     

航天飞行器热防护系统技术综述

综述表明,C/C和C/SiC复合材料是宇宙输送系统飞行器前端部位热防护系统的最佳材料选择,多层抗氧化涂层、超高温陶瓷(UHTC)涂层、UHTC基体改性是提高其高温长期使用的有效途径。指出多层UHTC涂层、纳米级UHTC颗粒、火花等离子浇结(SPS)及碳气凝胶填充碳泡沫新型热防护结构等在高温热防护材料方面已显现出实际应用方向。     

基于压电效应的发泡聚氨酯复合材料制备及吸声性能研究

本文利用异构共沉淀法将氧化石墨烯包覆在钛酸钡纳米粒子表面,热处理得到还原氧化石墨烯包覆的钛酸钡纳米粒子（rGO@BT）,并将其与聚氨酯发泡材料（PUF）复合制备rGO@BT/PUF复合材料。研究了rGO用量对复合材料吸声性能的影响。结果表明：随着r GO@BT填料的加入能有效提高PUF的吸声性能,尤其是低频吸声性能;当rGO加入量达到1.0 wt%时,复合材料在100-6000 Hz范围内的平均吸声系数达到0.540。     

介孔碳的研究进展及应用

介孔碳是一类新型的具有巨大比表面积和孔体积的介孔材料,可以通过不同的方法合成并对其孔结构和形貌进行调节。本文主要综述了介孔碳及介孔碳基复合材料的合成方法,对比阐述了不同方法制备的介孔碳材料所具备的孔道结构和形貌。介绍了将不同非金属和金属元素及其氧化物掺杂在介孔碳中合成复合材料,发现制备的复合材料具有更优的性能且掺杂元素不同复合材料的形貌和孔道结构不同。此外,简要说明了介孔碳及碳基复合材料在环境、催化、储能、电化学和生物医学等方面的应用,指出其在各个领域的应用仍存在不足。调整介孔碳的孔结构和表面性能、采用更简便易控制的合成方法将成为制备介孔碳及碳基材料的主要研究方向。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

离子液体对聚氨酯泡沫阻燃性能的研究

以离子液体(IL)作为软质聚氨酯泡沫(FPUF)阻燃剂,制备了FPUF/IL复合材料,通过测定氧指数(LOI)、泡孔结构、热稳定性、热释放和残炭情况等参数,分析了PUF/IL与纯PUF材料的阻燃性能。结果表明,1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐([EMIM][TA])对FPUF具有较好的阻燃作用,添加量为15%时LOI值高达26.6%,加入[EMIM][TA]后FPUF泡孔变小且紧密,材料的残碳量增加,热稳定性提高,点燃时间由纯PUF的11 s延长到74 s,总放热量减小,安全等级提高。     

rGO/TiO2双壳空心球纳米材料的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体、SiO_2为模板,采用溶胶-凝胶法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛双壳空心球纳米复合材料(rGO/TiO_2HS)并通过SEM、XRD、FT-IR对其进行表征。rGO/TiO_2HS纳米复合材料因为rGO与TiO_2的协同作用和独特的双层壳空心球结构,可以抑制光生电子-空穴对的复合、增加比表面积以及提高光利用率,增强了其在紫外光照射下对甲基橙废水的光催化性能,而且具有较好的稳定性。     

碳纤维增强碳复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的研究进展(英文)

碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料抗氧化问题一直是国际材料界研究的热点。硅基陶瓷作为C/C复合材料抗氧化涂层,是目前研究最深入的涂层体系。综述了国内外近几年C/C复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的研究进展,总结了C/C复合材料高温抗氧化硅基陶瓷涂层的制备工艺和对已有工艺的改进方法,分析了硅基陶瓷涂层在高温空气中、燃烧环境中的氧化失效机理。结合硅基非氧化物陶瓷(SiC,Si3N4等)环境障碍涂层的发展,展望了C/C复合材料在复杂环境中抗氧化涂层的研究方向。     

碳气凝胶电极用于NaCl溶液电容性除盐的研究

碳气凝胶是一种新型多孔碳材料,具有比表面积大、电导率高的特点。本文通过常压干燥制备了碳气凝胶,研究测试了其结构特性,用N aCl溶液模拟海水,利用CD I原理,以碳气凝胶作电极进行了N aC l溶液的除盐实验。实验表明,决定碳气凝胶的除盐效果的主要因素为比表面积和电导率。在不同配比结构中,以R/C为1500、M值为30%的碳气凝胶电极的除盐效果最佳。利用双电层电容模型解释探讨了碳气凝胶电极的除盐机理。     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制

SiO₂气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO₂气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO₂气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。     

SCF/rGO协同改性环氧树脂的力-电性能的研究

将还原氧化石墨烯(rGO)与短切碳纤维(SCF)按一定比例混合,制备SCF/rGO协同改性环氧树脂复合材料,研究添加rGO前后复合材料的体积电阻率和硬度变化,分析SCF和rGO含量对复合材料力电性能的影响。结果表明,添加rGO前,短切碳纤维/环氧树脂复合材料(SCF/EP)的体积电阻率随SCF含量的增加逐渐减小,整体变化趋势分为三个阶段,同时其维氏硬度成对数比例上升。材料在拉伸应变小于0.2%时表现出线弹性行为,电阻变化率(ΔR/R_0)随应变呈现出先线性变化,后逐渐趋于指数变化的规律。添加rGO后,复合材料(SCF/rGO/EP)的电导率、维氏硬度和拉伸性能均显著提高,应变灵敏系数大幅下降,离散度大幅减小,说明rGO与SCF协同实现了导电网络的有效优化。     

国内外工业陶瓷文献题录及文摘(二)

99036 碳/碳复合材料表面MoSi_2SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制·硅酸盐学报,1999,27(1):8～15 对MoSiC复相涂层的显微形貌、相组成及成分进行了分析,考察并研究了有涂层的碳/碳复合材料在1650℃以下温度的等温氧化性能,以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响,阐述了涂层的抗氧化过程及机理,并进一步提出了合理的涂层结构。结果表明,碳/碳复合材料表面MoSi_2-SiC复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。     

PEDOT/石墨烯复合材料的制备及其抗静电性能研究

采用原位聚合法,以氧化石墨烯(GO)为掺杂剂,将3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)原位聚合在氧化石墨烯的表面,制备了部分还原氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(rGO/PEDOT)导电复合材料。实验表明:当m(EDOT):m(GO)=1:1时制备的复合材料具有良好的水分散性,电导率为2.56S/cm。用全反射红外光谱和拉曼光谱对其结构进行了表征,并使用透射电镜(TEM)对复合材料在水中的分散性进行了表征。结果表明:PEDOT成功聚合在GO的表面上,且PEDOT的聚合使氧化石墨烯得到了部分还原。将复合材料作为导电填料加入到水性聚氨酯中,测试了涂层的抗静电性、机械性能和热稳定性,在添加量为10%时,涂层的综合性能较好,涂层表面电阻可达1.27×10~9Ω。     

MWCNT/PUF复合材料的电磁屏蔽效能

将多壁碳纳米管(MWCNT)加入硬质聚氨酯泡沫塑料(PUF)中,研究了MWCNT/PUF复合材料的密度、电导率、压缩强度和电磁屏蔽效能(EMI SE)。结果表明,MWCNT/PUF复合材料的密度和压缩强度随MWCNT含量的增加先增大后减小;电导率和电磁屏蔽效能随MWCNT含量的增加而增大,低MWCNT含量时增长速率快。     

碳气凝胶电极用于NaCI溶液电容性除盐的研究

碳气凝胶是一种新型多孔碳材料，具有比表面积大、电导率高的特点。本文通过常压干燥制备了碳气凝胶，研究测试了其结构特性，用NaCl溶液模拟海水，利用CDI原理，以碳气凝胶作电极进行了NaCl溶液的除盐实验。实验表明，决定碳气凝胶的除盐效果的主要因素为比表面积和电导率。在不同配比结构中，以R/C为1500、M值为30％的碳气凝胶电极的除盐效果最佳。利用双电层电容模型解释探讨了碳气凝胶电极的除盐机理。     

三维石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与特性

以氧化石墨烯(GO)为网络骨架的前驱体,通过水热还原、冷冻干燥制备了石墨烯气凝胶(GA);再以聚氨酯(PU)为复合材料的填充体,调节PU软硬度与流动性并真空浸渍气凝胶GA,两步法制备出互咬型三维石墨烯/聚氨酯(3DGP)复合材料。利用SEM、Raman、FTIR对GO、GA、3DGP的结构与形貌进行了表征,并采用TGA-DSC和自制压阻测试平台分析热稳定性和压阻特性。结果表明:6 g/L GO水溶液在还原剂乙二胺(EDA)作用下,GO片层间相互连接形成规整蜂窝状三维网络结构,其孔径约0.8mm,3DGP中PU与GA能很好地咬合;三维网络骨架的连续性为热运输载体声子提供了良好通道,使得3DGP热稳定性能显著提升,失重率5%时温度较PU提升了45℃;具有低迟滞性(8.7%)并且在压阻测量区间表现出两种压阻效应。     

基于SCFNA法辊压制备PDMS/SCF导电复合材料

利用空间限域强制组装法(SCFNA)的辊压成型方法制备了PDMS/SCF导电复合材料,并且,与传统平板热压印方式制备的PDMS/SCF导电复合材料的微观形貌、导电性能和拉伸力学性能进行对比分析。结果表明,采用SCFNA辊压方式制备的PDMS/SCF导电复合材料可以使碳纤维在聚合物基体内形成密实的导电网络,实现了强制组装;并且,由于辊子反复辊压混料,聚合物基体中的碳纤维发生了取向,因此,在碳纤维含量相同的情况下,与平板热压印法相比,辊压方法制备的PDMS/SCF导电复合材料具有更好的电学性能和拉伸力学性能;在碳纤维质量分数为6%的情况下,复合材料的电导率最大提高了105.1%,拉伸强度提高了18.6%,断裂伸长率提高了9.16%。     

杂萘联苯聚芳醚酮表面水凝胶涂层的制备及其抗菌性能

在杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)与银粉掺杂制备的复合材料表面造孔后,采用银离子催化表面自由基聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶涂层。通过傅里叶变换红外光谱仪、钨灯丝扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对水凝胶涂层的结构与性能进行表征,并研究水凝胶涂层改性PPEK的抑菌作用及其细胞相容性。结果表明：PPEK表面造孔后,涂层与基体材料的结合能从185.83 J/m²提高到926.26 J/m²;该水凝胶涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95%以上,且无细胞毒性,扩大了PPEK在医疗卫生领域的应用。     

漂浮型BiOBr/rGO气凝胶的制备及其抑藻性能研究

本文采用混合溶剂热法制备了漂浮型BiOBr/rGO气凝胶,采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等分析手段对材料进行了表征,并研究了其抑制铜绿微囊藻的效果。实验结果表明:BiOBr/rGO气凝胶由BiOBr纳米片与rGO复合形成;在可见光下,质量比10.2:1 BiOBr/rGO气凝胶,3h内对铜绿微囊藻的叶绿素a去除率达到93.1%,并且胞外溶解性有机质(EDOM)明显降低。