三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。     

0-3型橡胶基压电阻尼复合材料的制备及其性能

本文以通用橡胶为基体材料,以一定体积分数的锆钛酸铅粉体（PZT）为压电相、导电炭黑为导电相制备了0-3型压电阻尼复合材料。经过直流高温油浴极化处理后,获得了在低频下具有较高损耗因子的压电阻尼材料,并研究了其断面形貌、压电应变系数、损耗因子等各项性能。     

压电陶瓷/CIIR复合材料的阻尼性能的研究

以氯化丁基橡胶(CIIR)及其互穿网络为基体,加入压电陶瓷PMN和导电炭黑CB制备PMN/CB/CIIR复合材料,系统研究其的阻尼性能的影响因素以及机理,以获得高介电常数和高阻尼性能的压电陶瓷/聚合物基复合材料,拓展其在介电材料和阻尼材料领域的应用。     

锆钛酸铅/聚苯胺/聚氨酯三元阻尼复合材料

为减少压电陶瓷/导电填料/聚合物阻尼复合材料中填料的含量,制备了锆钛酸铅(PZT)/聚苯胺/聚氨酯三元复合材料,其中,聚苯胺(PANI)通过原位聚合的方法包覆于压电陶瓷粒子的表面.采用FTIR,TGA,SEM、EDS研究了PANI包覆PZT的组成和形态.用DMA评价了复合材料的阻尼性能.结果表明,通过原位聚合的方法能够制备PANI包覆的PZT粉末;三元复合材料的阻尼性能与PANI的导电率有关,在一定的PANI导电率时达到最大,并且在任意导电率下均高于单一聚氨酯.用PANI包覆的压电陶瓷与聚合物复合,能够提高聚合物的阻尼性能.通过调整PANI的导电率,可以使材料的阻尼性能达到相应振动频率下的最大值.     

炭黑填充BST/PVDF复合薄膜的制备与介电性研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,钛酸锶钡(BST)为陶瓷相,成本低廉的导电炭黑(CB)为导电相。采用流延加低温热处理的方法制备了一系列高介电柔性复合薄膜。利用阻抗分析仪对薄膜的介电性进行了测试,结果表明,炭黑的填充能有效提高复合材料的介电性能,当体积分数接近渗流阈值6.2%时,CB/BST/PVDF复合材料的介电常数、介质损耗、电导率急剧增加。结合经典渗流理论研究了材料在渗流转变时介电性变化特征及微观机理,利用微电容模型、界面极化理论对这一现象进行解释。     

基于石墨烯的结构功能一体化氧化物陶瓷复合材料:从制备到性能

现代社会对于氧化物陶瓷材料的性能不断提出更高的要求,因此对于氧化物陶瓷复合材料的研究显得尤为重要。石墨烯作为一种具有卓越性能的二维碳材料,非常适合作为增强相用于提高氧化物陶瓷复合材料的力学和电性能。本文系统总结了过去十年来基于石墨烯的氧化物陶瓷复合材料的相关研究和报道,从石墨烯/氧化物陶瓷复合材料的制备、烧结、微观结构到性能进行了比较全面的介绍,从中可以看出:(1)石墨烯的引入使得氧化物陶瓷的力学性能在强度、断裂韧性、应变容忍度等方面获得全面的提升;(2)在电性能方面,石墨烯/氧化物陶瓷复合材料不仅具有低渗流阈值和良好的电导,而且其载流子类型还可以通过调节氧化物基体中的氧空位浓度来调控。因此,基于石墨烯的氧化物陶瓷复合材料有望作为一种高性能结构功能一体化陶瓷获得应用。     

压电陶瓷/聚合物基新型阻尼复合材料的研究进展

压电陶瓷/聚合物基复合材料兼具了聚合物和压电陶瓷两相的优点,是新型的智能阻尼材料.叙述了压电陶瓷/聚合物基复合材料的阻尼性能表征、阻尼原理以及影响阻尼性能的主要因素,并展望了研究前景.指出从压电阻尼材料的基础理论、制备工艺和性能表征、结构与性能关系上寻找突破,可以获得可控的高阻尼压电复合材料.     

三维结构石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备和电磁屏蔽性能

以三维结构的石墨烯气凝胶为填料,通过真空浸渍的方法,将环氧树脂浸入并固化,制备石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料.利用FT-IR,XPS和XRD等测试手段,研究制备过程和炭化处理中石墨烯气凝胶的化学结构变化.实验结果表明:氧化石墨烯和聚酰胺酸,通过物理吸附的方式,形成石墨烯气凝胶.300℃热处理使得聚酰胺酸亚胺化成聚酰亚胺,氧化石墨烯得到部分还原.随着炭化温度的提高,石墨烯气凝胶中的石墨烯片层还原程度越高,聚酰亚胺炭化程度越高.与此同时,扫描电镜和光学显微镜结果表明,炭化处理和真空浸渍后,石墨烯气凝胶仍然可以保持良好的三维网络结构.在此基础上,石墨烯气凝胶作为导电填料,利用其三维网络结构,使得对应的复合材料具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能.在石墨烯气凝胶含量仅为6.23％(质量分数)时,复合材料的电导率就可以达到252 S·m-1,电磁屏蔽效能高达75 dB.     

石墨烯/卟啉复合气凝胶的制备与性能研究

石墨烯气凝胶既有石墨烯材料固有的柔性及优异的电学、力学性能，同时又具有高比表面积、低密度、大孔隙率等特点，其独特的三维结构有利于引入其他功能材料，从而赋予复合材料更为优异的性能。原卟啉分子具有高度共轭结构，并且与金属离子配位结合后可发挥催化功能。鉴于此，本工作利用原卟啉分子与石墨烯片层的π-π相互作用，在石墨烯气凝胶上组装一定浓度的原卟啉分子，从而制备了石墨烯/卟啉复合气凝胶材料。该方法工艺简单，容易操作。本工作分析了复合气凝胶材料的微观形貌和成分组成，研究了原卟啉分子的组装对石墨烯气凝胶导电性能的影响，以及石墨烯/卟啉复合气凝胶对硝酸根离子(NO₃^-)的检测作用。研究结果表明所制备的复合材料具有均匀的三维多孔结构，原卟啉分子的引入可以显著降低石墨烯气凝胶的电阻，而三维气凝胶结构可以有效地实现原卟啉与石墨烯的复合并实现对NO₃^-的灵敏检测。     

纳米碳形貌对纳米碳/聚乙烯导电复合材料性能的影响

分别以纺锤形碳酸钙表面改性的二维片状石墨烯微片（CGM）和多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电剂填充改性聚乙烯（PE）制备导电复合材料。重点研究了二维或一维纳米碳/PE复合材料形成导电网络时力学与电学性能。CGM/PE或MWCNTs/PE复合材料达到抗静电要求时CGM的质量分数为8wt%,而MWCNTs的质量分数为1wt%。填充8wt% CGM的复合材料表现出优异的综合性能,而填充0.5wt% MWCNTs的复合材料综合力学性能达到最大值还未能达到抗静电要求,达到抗静电要求时MWCNTs/PE复合材料的综合力学性能出现下降趋势。通过形貌及流变学分析了复合材料不同的力学与电学性能的微观作用因素。CGM/PE复合材料流变渗流阈值与导电渗流阈值存在比较好的相关性,MWCNTs/PE复合材料达到流变渗流阈值还不能形成导电网络。结果表明,与二维CGM相比,一维MWCNTs不易均匀分散于聚合物基体中,并降低MWCNTs/PE复合材料的力学性能。     

PMN/CB/PF/ⅡR复合材料制备及其阻尼性能

以丁基橡胶为聚合物基体,酚醛树脂为硫化剂,通过加入压电陶瓷和导电炭黑,制得了一种高阻尼宽温域的聚合物基压电阻尼复合材料(PMN/CB/PF/ⅡR)。系统研究压电陶瓷和乙炔炭黑含量、极化、外加交变应力大小及频率、聚合物共聚基体等因素对复合材料阻尼性能的影响。研究表明:在相同的外力条件下,当外力施加频率与复合材料模量相匹配,PMN质量分数为50%,炭黑为5%时,PMN/CB/PF/ⅡR复合材料的阻尼系数峰值tanδmax达到最大0.81,阻尼温域范围为-35~60℃,复合材料的阻尼性能最好。而且,极化过的样品比未极化的样品具有更高的阻尼峰值。     

石墨烯/超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),用X射线衍射(XRD)、红外光谱、透射电子显微镜对所得GNS进行了分析和表征。采用溶液混合、超声波分散的方法,制备了GNS/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为和阻-温特性。结果表明,溶液混合法可使GNS较好地分散于UHMWPE基体中,复合材料表现出典型的导电渗流行为,其渗流阈值为3.6%(质量分数)。在大于渗流阈值的情况下,复合材料的正温度系数效应(PTC)强度随GNS含量的增加而提高;热循环使得复合材料的PTC强度有所降低。     

CNT/PZT/RTV复合材料的相结构及阻尼吸声性能

利用球磨-三辊研磨相结合的工艺,以碳纳米管(CNT)为导电相,RTV(Room Temperature Vulcanized Silicone Rubbers)掺杂的钛酸铅(PZT)陶瓷为复合基体,制备了具有阻尼吸声功能的CNT/PZT/RTV复合材料。测试了二次高压极化前后体系的压电性能,用SEM、IR、XRD、DMA等技术考察了CNT含量对基体微观结构、化学结构、结晶状态、损耗、储能、阻尼等性能的影响规律,用驻波管法测试了400-1600Hz频率范围内复合材料的吸声性能。研究发现,CNT对PZT/RTV基体系在压电性能上有诱导极化的作用,能够增强极化效果,可以极大提高复合基体的损耗和储能模量,而并不影响基体系的化学结构,对复合材料微观结构影响不大。但是,CNT的添加可引起PZT晶格常数的增大,晶相的择优生长趋势增加。文中讨论了以上规律的机理,并报道了4wt.%CNT/PZT/RTV复合体系具有较优的综合性能,其损耗模量、储能模量、阻尼系数和吸声系数分别可达400MPa、4100MPa、0.23和0.6。     

石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶材料的制备及其吸附性能研究

目的以石墨烯量子点为填充材料,纤维素为基体,制备石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶。方法以原生木浆纤维为原料,氯化锌溶液为溶剂来溶解纤维素,以无水硫酸钠为成孔剂,石墨烯量子点为填充材料,经水洗固化、低温冷冻干燥制备纤维素气凝胶复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、吸附实验等研究气凝胶的微观结构和对甲基蓝的吸附性能。结果制备的气凝胶材料具有三维多孔结构,大孔较多,密度低,纤维素气凝胶的密度为0.113 g/cm^3,吸附率为5.85%;复合气凝胶的密度为0.116 g/cm^3,吸附率为11.22%。结论石墨烯量子点的加入改善了纤维素气凝胶对甲基蓝的吸附效果。     

导电相对压电复合材料吸声性能的影响

为了研究新型环境声学功能材料, 在压电导电原理的基础上, 制备了以不同含量炭黑为导电相, 以聚氯乙烯为基体材料, 以锆钛酸铅为压电相的压电导电吸声复合材料。通过对复合材料体系的动态力学、电学和声学性能的测试分析, 探讨了压电导电复合材料体系中压电吸声途径的耗能机制。结果表明, 添加体积含量4 %炭黑粉的压电复合材料具有最高的吸声性能。      

PZT陶瓷粉体及其PVDF压电复合材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法合成PZT压电陶瓷粉体,经XRD和SEM分析显示,陶瓷颗粒已形成了钙钛矿型结晶相,颗粒大小在0.1~1μm之间。采用溶液共混法将PZT粒子均匀分散于PVDF基体中,制备了PZT/PVDF压电复合材料。结果表明,增加PZT含量有利于复合材料压电性能的提高,当陶瓷体积分数达70%时,复合材料的压电常数最高。     

不同陶瓷颗粒增强Cu基复合材料的制备及导电性能

以纯铜为基体,以WC、AlN、TiN、MgB2等具有不同导电性能与密度的陶瓷颗粒为增强相,采用球磨-冷压-烧结工艺制备了WCp/Cu、AlNp/Cu、TiNp/Cu和MgB2p/Cu系列复合材料.研究了制备工艺的不同环节对铜基复合材料导电性能的影响,讨论了不同陶瓷颗粒增强铜基复合材料的导电性能.结果表明相同制备工艺及体积分数条件下,以具有不同导电性能与密度的陶瓷颗粒作为增强相的铜基复合材料的导电性能相近,球磨、冷压、烧结、复压及复烧等工艺环节对铜基复合材料导电性能有不同程度的影响,提高铜基复合材料的致密度为提高其导电性能的关键.     

陶瓷粒径对PMN/EP复合材料结构与性能的影响

以压电陶瓷铌镁锆钛酸铅(PMN)为功能相、环氧树脂(EP)为基体,采用树脂浇注成型方法制备了PMN/EP复合材料,研究了陶瓷粒径大小对复合材料结构与性能的影响。扫描电镜(SEM)分析表明,用大颗粒的粉料B(74μm～100μm)制备的复合材料中PMN颗粒之间出现"头碰头"或"肩并肩"的连接方式;而用粒径较小的粉料E(7μm～35μm)制备的复合材料,大部分以0-3型结构均匀分散在环氧树脂基体中。力学分析表明,随粒径的减小,PMN/EP复合材料的弯曲强度增大。随陶瓷颗粒粒径减小,复合材料的损耗因子最大值tanδmax增大;粉料E制备的复合材料具有较高的损耗因子,其tanδmax最大为0.724;随陶瓷颗粒继续减小,tanδmax有所降低,但阻尼温域拓宽,损耗面积TA相应增大。     

中科院苏州纳米所在石墨烯气凝胶领域取得重要进展

正石墨烯气凝胶,经由石墨烯片层三维搭接、组装而来的石墨烯宏观体材料,具有三维连续多孔网络结构,表现出高比表面积、高孔隙率、优异导电性能及电化学行为,在能源存储、传感、吸附、复合材料等领域有重要应用前景。然而,目前常规石墨烯气凝胶的三维组装以石墨烯片层间的"面-面"局部搭接方式为主,进而形成具有三维无规     

双交联体系互穿聚合物网络对石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/高密度聚乙烯复合材料抗静电性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体材料,石墨烯为导电填料,2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为交联剂,通过物理-化学方法在2种交联剂的协同作用下制备了具有互穿聚合物网络(IPN)结构的石墨烯/EVA/HDPE复合材料。实验结果表明,所用2种交联剂的协同作用能使复合材料的交联度达到54.3%。扫描电镜图中可以观察到EVA和HDPE形成的IPN结构可以促使石墨烯在复合材料基体中形成较完善的网络结构。实验结果还表明网络结构能在复合材料达到抗静电性能标准的情况下,很大程度上减少了石墨烯在EVA/HDPE基体中的添加量。当复合材料的交联度为40%~50%时,会出现类渗流阈现象,石墨烯的质量分数为2%时,复合材料的拉伸强度达到28.1 MPa,体积电阻率达到10~8Ω·cm。