氮化硼纤维的制备技术及其研究发展现状和发展趋势及开发应用

氮化硼(BN)纤维具有较高的强度,较低的密度,良好的耐高温氧化性能,良好的耐腐蚀性能,具有良好的透波性能等特点,在工程领域方面具有很好的应用前景。因而氮化硼纤维的研究成为新型陶瓷纤维领域的研究热点。氮化硼纤维具有较高的力学性能和抗高温氧化性能以及具有其他优秀的性能等而被广泛的应用在工程领域中。氮化硼纤维的制备工艺方法有无机前驱体转化法,静电纺丝法,有机前驱体转化法,硼酸和三聚氰胺化学反应合成法等。本文主要叙述氮化硼纤维的制备工艺方法,物相组成,显微结构,力学性能和其他的性能等。本文还叙述了氮化硼纤维的研究发展现状和发展趋势。最后本文对氮化硼纤维的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测。     

氮化硼合成的工艺及性能研究

本论文采用硼酸和三聚氰胺按照一定的配比合成氮化硼的前驱体高聚物,氮化硼前驱体高聚物溶于甲酸溶液。将氮化硼前驱体高聚物在23 kV,正负极距离为15 cm条件下纺出细度均匀的纤维。对合成的前驱体高聚物放在马弗炉中按照10℃/min的升温速度升至800℃,保温一定时间得到氮化后的产物,氮化后产物成白色,硬度较大。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和TG-DSC热重分析仪对氮化后产物的性能特征进行了测试。     

分析测试

<正>TQ 340.720146203铟锡氢氧化物-聚乙烯醇前驱体静电纺丝制备的氧化铟锡纳米纤维Pan Yi-Jun…;Advanced Materials Research(Durnten-Zurich,Switzerland),2012,486(Nanotechnology and Advanced Materials),p.119(英)通过静电纺丝制备聚乙烯醇(PVA)-铟锡氢氧化物(ITH)纳米纤维,将纳米纤维在400℃、475℃和550℃煅烧,制得氧化铟锡(ITO)纳米纤维。研究了溶液性质、黏度和电导率对静电纺纤维成形和形态的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)     

多喷头静电纺丝制备镁铝尖晶石纳米纤维的研究

本文以无水氯化铝、无水氯化镁、无水乙醇为原料,二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备出干凝胶前驱体,加入纺丝助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制成纺丝液,采用多喷头静电纺丝法制备镁铝尖晶石/PVP前驱体纤维,最后经煅烧制成纳米镁铝尖晶石纤维,利用DTA-TG、XRD、FTIR和SEM表征了镁铝尖晶石纤维的形成过程。结果表明,经500℃煅烧后,纤维中有机物基本排除,但此时纤维为无定形态。经700℃煅烧纤维出现镁铝尖晶石相,而经900℃煅烧所得纤维中镁铝尖晶石发育更加完全,纤维表面光滑,直径细小,分布在100nm~300nm范围。     

静电纺丝制备镁铝尖晶石纤维及其电磁波特性研究

本文采用静电纺丝技术制备镁铝尖晶石前驱体纤维,经干燥、煅烧后得到镁铝尖晶石纤维.采用XRD和SEM研究纤维相组成、显微结构,使用网络分析仪测定其电磁参数,研究其电磁损耗性能.结果 表明,经900℃煅烧时制备出镁铝尖晶石纤维,其介电损耗因子和磁损耗因子无明显波动,数值较小,说明其没有微波损耗,具有透波特性.     

同轴静电纺多级微纳米纤维膜的制备及其相变调温性能

为开发适宜人体温度的相变调温纺织品,采用同轴静电纺丝的方法将聚乙二醇(PEG)作为芯层封装在氮化硼(BN)增强的聚丙烯腈(PAN)壳层中,制备出氮化硼/聚丙烯腈/聚乙二醇(BN/PAN/PEG)复合相变纤维。研究了相变材料配比及BN浓度对纺丝膜形貌、热性能的影响,并对纤维膜进行热成像分析、热重分析表。结果表明:PEG1500与PEG1000-2在量比为6∶1时,复合相变材料的相变温度为36.4 ℃,满足人体温度舒适度要求;BN的质量分数为9%时,复合相变材料的热导响应性和储热效果最好。     

ZnO纳米纤维制备及其性能表征

以PVP为前驱体溶液,采用静电纺丝法制备了PVP/Zn(CH3COO)2复合纤维,通过煅烧进一步制得了ZnO纳米纤维。并对所得样品进行了扫描电子显微镜(SEM)分析,TG-DTG分析,并对纳米ZnO纤维和纳米ZnO颗粒的抗菌性能进行了测试。     

ZnO纳米纤维制备及其性能表征

以PVP为前驱体溶液,采用静电纺丝法制备了PVP/Zn(CH3COO)2复合纤维,通过煅烧进一步制得了ZnO纳米纤维。并对所得样品进行了扫描电子显微镜(SEM)分析,TG-DTG分析,并对纳米ZnO纤维和纳米ZnO颗粒的抗菌性能进行了测试。     

无机前驱体法制备连续氮化硼纤维及其结构表征

采用无机前驱体法制备氮化硼（BN）纤维,先将熔融B2O3拉丝低温（1000℃）NH3下氮化后高温（1750℃）N2下氮化得到均匀的BN纤维.利用XRD,FTIR,XPS,FE-SEM,HR-TEM,XRF和ICP等测试方法对1750℃氮化温度下的BN纤维物相组成、微观结构、元素成分进行了系统表征.结果表明：经过1750℃二次氮化后的BN纤维物相主要为六方氮化硼（h— BN）,氮化基本完全,纤维直径5～8μm,结构致密但结晶不完全,部分出现无定形BN（a-BN）.     

静电纺丝法制备锆酸镧超细纤维

为了获得直径更加均匀、细小的锆酸镧纤维,以无水三氯化镧和八水氧氯化锆为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,采用溶胶-凝胶法制备纺丝溶液,经静电纺丝技术制备出前驱体纤维,再分别经800、1 000以及1 200℃保温8 h煅烧后获得La_2Zr_2O_7超细纤维。利用DTA-TG、FTIR、XRD和SEM研究了锆酸镧纤维的形成过程。结果表明:1)未经煅烧的前驱体纤维粗细均匀,平均直径为400 nm;2)当煅烧温度为800℃时,开始形成萤石型锆酸镧纤维,纤维直径变细,平均直径为250 nm,纤维表面光滑;3)当煅烧温度为1 000℃时,纤维中残余有机基团消失,物相为烧绿石结构的锆酸镧,纤维表面开始变得不光滑,平均直径为180 nm;4)当煅烧温度提高到1 200℃时,锆酸镧纤维开始弯曲、粘连,表面更加粗糙。