BaTiO3/gelatin核壳复合粒子的制备及电场响应性能研究

为了提高BaTiO3颗粒在含水弹性体中的电场响应能力,以粒径约为500nm的单分散球型Ba-TiO3颗粒为基础,采用微乳液法成功制备了BaTiO3为核、明胶(gelatin)为壳的BaTiO3/gelatin核壳复合粒子。利用TEM、XRD、FT-IR、TG和光学接触角测量等手段对粒子的组成、结构及表面亲水性能进行了表征和测量。结果表明,在立方相BaTiO3核的表面均匀包覆了1层约40～50nm的gelatin,Gelatin壳层约占粒子总重的4.0%,且粒子表面保持良好的亲水性。将粒子分散到含水胶体体系中,通过测量在无/有电场作用下胶凝得到的含水弹性体的储能模量考察了粒子在此体系中的电场响应性能,发现BaTiO3/gelat-in复合粒子在明胶(或壳聚糖)水凝胶弹性体中的电场响应性能均明显强于纯BaTiO3粒子,而且在明胶水凝胶中的响应性能更强。结果说明,聚合物包覆能够明显提高BaTiO3粒子的电场响应性能,而且粒子表面与分散体系相容性越高,粒子的响应性能越好。     

Gelatin/BaTiO3核壳复合粒子的制备及电场响应性能研究

以平均粒径为0.7~0.9 mm的明胶(Gelatin)微球为基核, 通过定向沉积自组装法成功制备了以Gelatin为核、BaTiO₃为壳的Gelatin/BaTiO₃核壳复合粒子。利用TEM、XRD、FT-IR、TG和光学接触角测量等技术对复合粒子的形貌、结构、组成及表面亲水性能进行了研究。结果表明, 复合粒子为球形微粒, 具有良好的表面亲水性和分散稳定性, BaTiO₃壳层约占粒子总质量的18.8%, 具有立方相晶相结构。将粒子分散到水凝胶弹性体中, 测量在有/无电场作用下得到的弹性体的储能模量, 借以考察复合粒子在弹性体中的电场响应性能, 发现Gelatin/BaTiO₃复合粒子的电场响应性能明显强于纯BaTiO₃粒子。说明将BaTiO₃包覆在聚合物上能显著提高BaTiO₃粒子的电场响应性能。     

粉煤灰漂珠@BaTiO_3@PAn的制备及其电流变性能

聚苯胺(PAn)作为电流变材料具有响应快、屈服应力大的特点,但因其良好的导电性能导致漏电击穿现象发生,为了进一步增加PAn的悬浮稳定性,引入了粉煤灰漂珠(FAFB),BaTiO_3作为经典的电介质材料也引入其中以进一步提高材料的介电性能。采用逐层包覆的思路,利用溶胶-凝胶法在漂珠表面包覆BaTiO_3,获得FAFB@BaTiO_3,再利用原位聚合法制备以FAFB@BaTiO_3为核、PAn为壳的结构复合材料即FAFB@BaTiO_3@PAn。利用FTIR、XRD和SEM对材料的结构与形貌进行分析,借助四探针技术和LCR数字电桥对材料的导电与介电性能进行分析,利用自组装电流变仪进行了电流变特性测试,考察了7d内的悬浮稳定性能。结果表明:BaTiO_3、PAn确实发生了逐层包覆,且电导率、介电常数、介电损耗和剪切应力均符合复合效应规律,介于PAn与FAFB@BaTiO_3之间,其中,剪切应力可达675Pa(电场强度为3.0kV/mm);漏电现象得到缓解,击穿电压提高了20%;比较悬浮稳定性发现,7d后FAFB@BaTiO_3@PAn悬浮率仍为82%。     

核-双壳BT@TiO_(2)@PDA纳米粒子的制备及其复合薄膜的介电性能EI北大核心CSCD

为改善聚酰亚胺(PI)基复合薄膜界面相容性,达到提高其介电性能的目的,利用钛酸正丁酯的水解反应在钛酸钡纳米粒子(BT)表面包覆水合TiO_(2)。采用聚多巴胺(PDA)进一步包覆改性粒子,制备出具有核-双壳结构的钛酸钡纳米粒子(BT@TiO_(2)@PDA)。利用核-双壳结构形成双重梯度缓冲层,减小高介电钛酸钡纳米粒子和低介电聚合物之间由于介电常数差异造成的电场畸变。通过溶液流延法制备一系列含有不同质量分数的改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT@TiO_(2)@PDA/PI)。结果表明:核-双壳结构可以改善钛酸钡纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散性及二者的界面相容性。当填料质量分数为40%时,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜的介电常数κ提高到8.8(1 kHz),约为纯聚酰亚胺的2.7倍,为钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT/PI)的1.4倍。介电-温度和介电-频率测试证实,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜具有良好的温度和频率稳定性。在100 kHz的频率范围内,复合薄膜的介电损耗均小于0.010;当填料的质量分数低于40%时,温度从25℃增加到160℃,复合薄膜介电常数的降低数值均不超过0.6(1 kHz)。     

炭黑粒子表面改性及其电磁特性研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡改性炭黑的复合粒子,并观察和分析了改性后粒子的颗粒结构、体电阻率和介电性能.经XRD分析可知复合粒子中存在钛酸钡和炭黑;TEM和SEM研究表明,通过溶胶-凝胶法在炭黑表面包覆了钛酸钡绝缘层,从而使得改性后的炭黑粒子之间不能建立发达的导电网络,复合粒子导电性能降低.研究表明钛酸钡改性对复合粒子的电导率和介电性能有着重要影响.     

黏附和介电特性对PDMS-xBaTiO_3复合薄膜摩擦起电性能的影响

针对摩擦纳米发电机输出性能低导致实际应用受限的问题,通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中添加不同质量分数的BaTiO_3纳米颗粒,制备PDMS-xBaTiO_3复合薄膜(x=0%,10%,15%,20%和30%)。在接触分离模式的摩擦纳米发电机中,分别研究复合薄膜的表面黏附和介电特性对薄膜摩擦起电性能的影响。结果表明,相比PDMS薄膜,添加BaTiO_3的复合薄膜摩擦起电性能提高1倍以上;当BaTiO_3的质量分数≤15%时,摩擦起电性能会随着介电常数的增加而增大;当BaTiO_3的质量分数为20%时,尽管介电常数进一步增加,但此时表面黏附力最小,复合薄膜的摩擦起电性能下降;当BaTiO_3的质量分数为30%时,由于纳米颗粒的团聚导致复合薄膜的摩擦起电性能进一步降低。     

Fe3O4/PSt/TiO2多层包覆电磁响应微球的制备

首先采用分散聚合法将自制的Fe3O4磁流体和苯乙烯反应合成有磁核的Fe3O4/PSt磁性聚合物微球，然后，用非均匀成核水解反应在Fe3O4/PSt微球外包覆无定形二氧化钛，获得Fe3O4/PSt/TiO2复合微粒。用红外光谱、扫描电镜和热分析对粒子的形貌和结构进行了表征。并测试了微粒的介电性能和磁性，结果表明，所制得复合微粒有良好的电、磁响应性。     

羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的制备和性能

制备壳层形貌不同的羰基铁／Al2O3核壳复合粒子,研究了Al2O3纳米壳层形貌对羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响．结果表明：羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值．与羰基铁相比,羰基铁／Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善．均匀致密的颗粒状Al2O3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al2O3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能．     

羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的制备和性能

制备壳层形貌不同的羰基铁/Al2O3核壳复合粒子,研究了Al2O3纳米壳层形貌对羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、微波电磁性能和吸波涂层力学性能的影响.结果表明,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的壳层形貌强烈依赖制备过程中酸的种类和pH值.与羰基铁相比,羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的抗氧化性能、电磁参数及其与基体的界面相容性明显改善.均匀致密的颗粒状Al2O3纳米壳层有利于在保持磁导率基本不变的前提下改善热稳定性,并降低微波介电常数;纤维状的Al2O3壳层更有利于改善其与基体的界面相容性,提高涂层力学性能.     

磁响应性贵金属核/壳纳米复合粒子制备研究进展

磁响应的贵金属核/壳结构复合纳米粒子具有不同于单组分纳米粒子更优越的多重功能,在催化剂、光学材料、生物传感器及生物医学领域具有重要前景。从核/壳结构类型出发,综述了具有磁响应的贵金属核/壳结构纳米复合粒子的化学制备与结构特征,并简要对其应用研究进展做了讨论。     

淀粉/明胶/甘油含水电流变胶体的电场响应行为

将天然高分子淀粉颗粒分散到明胶／甘油含水体系中．在无、有电场作用的条件下分别胶凝得到了两种含水电流变弹性胶体．从分散介质和分散相两方面对含水电流变胶体进行了改善．使胶体的弹性和柔韧性以及颗粒的分散程度都明显提高。通过对弹性胶体压缩模量的测试和胶凝过程中电阻的动态监测,研究了胶体体系对电场的响应行为。结果表明两种电流变胶体对电场的响应程度有明显不同．它们的力学性能可受电场调控。而且体系在两种务件下胶凝时电阻变化也有较大的差异。分析认为由于电场作用使颗粒有序分布于母体的胶联网络中。并形成链状结构．导致胶体对电场作用的响应程度增大．压缩模量增强,以及胶体体系的电阻值增大。     

添加剂对铁/聚丙烯酸锂复合微粒-硅油电流变和磁流变效应的影响

采用反相乳液聚合技术合成了铁/聚丙烯酸锂复合微粒, 将其悬浮分散于含有不同添加剂的硅油中形成电磁流变体, 考察了添加剂的种类和用量对复合微粒的电流变和磁流变效应的影响。结果表明, 添加剂对电流变效应有较大影响, 且不同添加剂对电流变效应的影响差别较大, 对磁流变效应的影响却较小。     

Transient source current formulation for the analysis of arbitrarily shaped dielectric/conducting composite structures

In this paper, a novel time-domain integral equation (TDIE) approach is presented to analyze the transient electromagnetic response from three-dimensional dielectric/conducting composite structures. The composite bodies with different materials and conductor structures are considered as autonomous scattering objects. The scattered electromagnetic field is derived by superposition of the individual scatterers. The principal method is based on the application of electric and magnetic field boundary conditions on the surfaces of dielectric and conducting objects while considering the electric currents as unknowns. Triangular patches as well as quadrangular patches model the surfaces of the combined structure. The scattered electromagnetic fields inside and outside the combined structure depend only on the electric surface currents. This improves the post-processing time and complexity as compared with other methods using both equivalent electric and magnetic surface currents. To solve the resultant integral equations, the implicit method of moments is used. In our approach, the internal fields are independent of external currents and vice-versa, reducing the number of the matrix elements by considering them as zero.     

醇辅助还原法可控制备Cu@Ag核壳颗粒及其抗氧化性能

研究了一种Ag包裹量可控制备Cu@Ag核壳颗粒的方法,其中利用乙二醇(EG)作为还原剂,AgNO3作为Ag源。探讨了不同分散剂,明胶、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对Cu@Ag核壳颗粒形貌的影响,其中明胶作为分散剂时的包覆效果最佳。以明胶作为分散剂,当AgNO3浓度为0.93mol/L时,制得了包裹均匀的Cu@Ag核壳颗粒,其压实薄膜电阻仅为1.6Ω/sq,具有良好的导电性。通过表面Ag的包裹,Cu@Ag核壳颗粒在空气中放置4个月后,压实薄膜电阻为12.6Ω/sq,表现出持久的抗氧化性能。醇还原法可以实现在Cu颗粒表面快捷可控地制备Ag包裹层,包覆率高,且Cu@Ag复合颗粒抗氧化性能持久,适用于工业生产。     

高介电常数BaTiO3陶瓷畴反转电流影响因素的研究

采用溶胶-凝胶结合二次煅烧的方法制备了高介电常数BaTiO3陶瓷,通过X射线衍射分析得到所制备的体系为四方相和立方相共存结构,从扫描电镜的图像中能观察其晶粒尺寸为1μm。通过TF2000铁电分析仪得到其介电常数在煅烧温度为1310℃,保温时间为4h,室温、测试频率为100Hz、测试电压为100V的条件下最大值为38306。研究了BaTiO3铁电陶瓷的反转电流随温度、频率和电压的影响规律,研究发现随着温度的升高反转电流缓慢降低,而随着电场和频率的增加反转电流迅速升高。从能量的观点也能进一步分析温度和电场对于反转电流的影响。     

PVDF/改性BaTiO3复合材料介电性能研究

用硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉进行了表面处理，使用溶剂法制备了PVDF／BaTiO3复合薄膜，通过疏水亲油实验定性地分析了硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用可以改善PVDF／BaTiO3的界面结合，通过测定PVDF／BaTiO3的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能，PVDF／BaTiO3扫描电子显微镜（SEM）的微观形态分析发现，经过偶联剂表面处理，BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善，偶联剂的用量对微观形态影响较大。     

纳米镍基核壳微粒电流变液的流变特性研究

通过微观分析、性能测试和形貌观察,研究了Ni/TiO2基核壳结构微粒电流变液性能与其浓度、剪切速率以及所加电磁场强度的关系,结果发现,成分相同时,电流变液的强度随浓度和剪切速率的增加而增强,但到达一定时趋于稳定,同时,电场和磁场复合加载有利于电流变液强度的提高,其形貌亦出现微粒柱的相互交织。     

Synthesis and electromagnetic wave absorption properties of multi-walled carbon nanotubes decorated by BaTiO3 nanoparticles

A hybrid composite material, consisting of BaTiO3 and multi-walled carbon nanotubes, was synthesized by an efficient solvent-thermal route. Transmission electron microscopy images clearly indicate that the surfaces of the multi-walled carbon nanotubes were uniformly decorated by well-crystallized BaTiO3 particles, with diameters of 15-30 nm. Electromagnetic wave absorption properties analysis, determined by the electromagnetic parameters measured by a vector network analyzer, shows that the reflection loss in the BaTiO3/multi-walled carbon nanotube composite was higher than that occurring in pure multi-walled carbon nanotubes or BaTiO3 and that was resulted from a better matched characteristic impedance and an enhanced complex permeability in the high frequency, which was improved by the decrease of eddy currents owing to the finite increase in resistivity. The maximum reflection loss of -37.5 dB in the BaTiO3/multi-walled carbon nanotube composite was obtained at a frequency of 10.4 GHz and the absorption range under -10 dB was from 9.6-13.1 GHz range as the absorber thickness was 2 mm.     

载流旋转壳的磁弹性问题

本文研究了侧向电流和外磁场强度对变厚度载流旋转壳体的磁弹性效应，利用数值解法分析计算了在轴对称条件下的变厚度旋转壳体在电磁场和机械载荷耦合作用下的应力和位移。