放电等离子烧结制备金刚石/钛铝碳复合材料

以金刚石微粉和钛铝碳微粉为原料,采用放电等离子烧结制备金刚石/钛铝碳陶瓷复合材料。研究结果表明:在温度1100℃~1200℃、30 MPa和金刚石含量为(30~60)wt.%条件下,制得金刚石/钛铝碳陶瓷复合材料。当金刚石含量大于40wt%时,制得样品的微观结构中存在大量的空隙;当金刚石含量为(30~40)wt.%时,制得样品微观结构较致密。钛铝碳与金刚石作用分解为碳化钛和少量的碳化铝,金刚石能够被反应产物表面包覆,包覆后镶嵌于陶瓷基体中,复合材料密度达到3.7g/cm3,磨耗比约为1550。     

析晶温度对低膨胀LAS微晶玻璃的影响

以Li2 O-Al2O3-SiO2(LAS)系统微晶玻璃为研究对象,探究低Li2O掺量(4.13wt％)时析晶温度对微晶玻璃的影响,成功制备出超低热膨胀系数的微晶玻璃.利用XRD、DSC、FTIR、SEM研究了微晶玻璃内部的晶相组成、显微结构.结果表明:在Li2O含量为4.13wt％时,随着析晶温度的提高,平均热膨胀系数(CTE)呈现逐渐增加的趋势,而抗折强度和显微硬度也呈现逐渐增大的趋势.综合分析最佳析晶温度为800℃,此时微晶玻璃的热膨胀系数最小且均为负值,30～300℃、30～400℃、30～500℃温度段的平均CTE值分别为-4.216×10-7/℃、-2.500×10-7/℃、-0.931×10-7/℃.     

碳纳米管含量对树脂/石墨复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了碳纳米管增强树脂/石墨复合材料,并研究了碳纳米管含量对复合材料弯曲强度、硬度和导电性能的影响。结果表明:随着碳纳米管的加入,复合材料的弯曲强度显著提高、硬度增加、电阻率下降。在碳纳米管质量分数为1.0%时,复合材料的综合性能最优,弯曲强度达到最大值21.9 MPa,比未添加碳纳米管时提高了近22%;硬度(HS)达到最大值21.7,比未添加碳纳米管时提高了近10%;电阻率达到了最小值450.36μΩ.m,比未添加碳纳米管时降低了近17%。     

低温烧结玻璃/陶瓷复合材料的微结构及性能

借助钙长石陶瓷和硼酸盐玻璃良好的介电和热膨胀性能,制备了一系列玻璃/陶瓷复合材料,并对这些复合材料进行了X射线衍射分析、扫描电镜观察和性能测试.结果表明:复合材料的介电常数、热膨胀系数和显微硬度随着陶瓷含量的增加而增加,其介电损耗则随陶瓷含量的增加而减小.陶瓷含量(质量分数≥60%)高的复合材料在高于850℃烧结时析出一定量的α-石英和方石英,这增加了材料的热膨胀系数,但对其介电常数影响不大.所制备的复合材料具有高的相对密度(≥96.5%)、低的介电常数(5～6)、低的介电损耗(0.10%～0.42%)、低的热膨胀系数(4.6×10-6～6.5×10-6/℃)和低的烧结温度(≤900℃),有望用作介电材料和基板材料.     

环氧树脂/纳米金刚石纳米复合材料的制备与性能研究

制备了环氧树脂/纳米金刚石纳米复合材料,研究了纳米金刚石对复合材料力学性能和热性能的影响。研究结果表明,随纳米金刚石含量的增加复合材料的力学性能呈现先增加后降低的趋势。当添加0.4%的纳米金刚石时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度比纯环氧树脂分别提高了51.9%和52.5%,冲击强度为纯环氧树脂的1.9倍。复合材料的热稳定性能随着纳米金刚石含量的增加而提高,玻璃化转变温度随着纳米金刚石含量的增加而降低。利用SEM对复合材料增韧增强机理进行了探讨。     

聚多巴胺包覆纳米金刚石改性环氧树脂纳米复合材料的制备与性能

利用多巴胺自聚合功能化纳米金刚石(ND),制备出聚多巴胺包覆纳米金刚石(D-ND),以克服ND自身聚集的缺点,并提高与环氧树脂基体的相容性。采用"淤浆复合法"制备了环氧树脂/D-ND纳米复合材料,由于聚多巴胺保留酚羟基,能在D-ND与环氧树脂基体之间构建较强的界面作用力。复合材料的拉伸强度提高12.22%,拉伸模量提高19.57%,伸长率提高38.37%。热分解温度提高了26℃、硬度提高25.15%,1%(wt)D-ND含量复合材料具有最好的摩擦学性能,摩擦系数降低11.36%,磨痕深度降低20.93%,磨损率降低37.67%。阐明了D-ND的加入对环氧树脂/D-ND纳米复合材料机械性能、热性能以及摩擦学等性能的影响,为环氧树脂改性提供了一种新的行之有效的方法。     

热压烧结石墨烯/B4C复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺,在2150℃及30 MPa压制压力条件下,保温30 min制备了石墨烯/B4 C陶瓷基复合材料.采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和显微结构,通过测量陶瓷的相对密度、硬度和弯曲强度,研究了氧化石墨烯添加量对B4C烧结行为和力学性能的影响.结果 表明:复合材料的相对密度随着石墨烯含量的增加先增加而后降低.当氧化石墨烯含量为3.0wt％时,复合材料的力学性能达到最大值,其抗弯强度为547 MPa,断裂韧性为4.50 MPa·m1/2,裂纹偏转以及石墨烯拔出是材料力学性能提升的原因;与此同时,该复合材料的电导率达到1.0 S/m以上,达到了电加工所需的电导率水平.     

长玻纤增强尼龙66复合材料性能的研究

在自制装置中用硅烷偶联剂KH550对长玻纤(LGF)进行表面处理后,采用熔融共混法制备了尼龙66/长玻纤复合材料。采用微机全自动热膨胀系数测定仪记录了玻纤增强尼龙66复合材料的热膨胀曲线,分析了玻纤含量、温度对复合材料热膨胀系数的影响,结果表明,随着玻纤含量的增加,复合材料的热膨胀系数显著下降,最大降低了74.2%;随着温度的升高,复合材料的热膨胀系数先增大后减小最后趋于平衡,转折温度在37℃左右。测试了复合材料的力学性能,结果显示复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度随玻纤含量的增加而大幅度提高,最大分别增加了173%、186%和283%。通过扫描电镜观察到玻纤嵌入尼龙66基体中,与尼龙66形成了良好的界面黏结。     

碳纳米管水泥基复合材料高温力学性能实验研究

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量(0wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.10wt％、0.20wt％)对碳纳米管水泥基复合材料(CNT/CC)高温力学性能的影响.分别测试了常温时以及200℃、400℃、600℃和800℃高温后CNT/CC净浆试件的质量损失、抗折强度和抗压强度.结果表明:MWCNTs的加入能够降低水泥基体内部蒸汽压和温度梯度,有效地提高水泥基体抗高温爆裂能力.MWCNTs的掺入可在一定程度上降低水泥基材料的高温质量损失,但掺量过大时由于催化剂的热分解,质量损失会有所增加.热作用时,MWCNTs表面和端部易产生一些亲水基团和缺陷位,在一定程度上缓解了水泥基复合材料高温性能的劣化.800℃后,CNT/CC的相对残余抗折强度和相对残余抗压强度分别约为30％ ～35％和45％ ～50％.     

钙长石／玻璃复合材料的制备和性能研究

采用电子陶瓷工艺制备了一系列钙长石／玻璃复合材料,并对复合材料进行X射线分析、扫描电镜观察和性能测试。结果表明：复合材料的介电常数、热膨胀系数随钙长石含量的增加而增加,而介电损耗和抗折强度随钙长石含量的增加而减小。钙长石含量大于50wt％的复合材料中α-石英和方石英的析出增加了材料的热膨胀系数,但对材料的介电性能影响不大。所制备的复合材料具有低的介电常数（5．4～6．1）、低的介电损耗（0．11％～0．41％）、低的热膨胀系数（4．3×10^-6～6．1×10^-6／℃）和低的烧结温度（≤900℃）,有望用于电子封装领域。     

水溶液中纳米金刚石的分散粒径影响因素研究

结合场发射扫描电镜和纳米激光粒度仪研究了型号w0.5金刚石的形貌及其在水溶液中分散稳定性的影响。FE-SEM表明型号w0.5的金刚石为粒度在几百纳米,形状不规则的纳米颗粒。激光粒度测试表明随着金刚石浓度从0.01 wt.%增加到0.4 wt.%,纳米金刚石的分散粗径先减小后增大,浓度为0.1 wt,%,分散效果最好,中粗径为232.3nm。随着测试温度的升高,分散的纳米颗粒再次团聚,在15℃和25℃时,测试分散粒径最佳。     

酚醛树脂/混酸处理碳纳米管复合材料的制备与性能

本文对碳纳米管进行了酸氧化处理,并对酸氧化处理前后碳纳米管进行了红外和扫描电镜分析,发现酸氧化处理后的碳纳米管变疏松了,杂质也被有效地去除,并且在碳纳米管上引入了羧酸基、羟基等基团。采用溶液聚合法合成了酸氧化碳纳米管改性的酚醛树脂,采用FT-IR对树脂结构进行了表征,复合材料的冲击强度、剪切强度都呈现先增加后降低的趋势,当酸氧化碳纳米管含量为1.5 wt.%时,复合材料的冲击强度、剪切强度最大,分别为271KJ•m-2、72MPa,比改性前分别提高了41KJ•m-2、17MPa。     

改性热还原氧化石墨烯/尼龙纳米复合材料的制备及性能

经溶液共混法成功制备了离子液体改性热还原氧化石墨烯/三元共聚尼龙(IL-TRGO/CO-PA)纳米复合材料,测试分析表明IL-TRGO能明显改善纳米复合材料的性能。XRD和SEM分析表明:当TRGO的含量不高于0.75%时,IL-TRGO片层可以均匀地分散在CO-PA基体中。DSC和TGA分析表明:IL-TRGO能够提高纳米复合材料的结晶温度和热稳定性,但降低了其玻璃化转变温度。力学性能测试表明:TRGO能够提高复合材料的力学性能,当TRGO含量为0.5%时,纳米复合材料的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率分别提高了82.1%、129%和22.7%;当TRGO含量为0.75%时,纳米复合材料的屈服强度提高了161.6%。     

CNT-CF/水泥基材料导电性能研究

研究了碳纳米管-碳纤维水泥基材料(CNT-CF/水泥基材料)导电性能,并分析了CNT-CF/水泥基材料导电机制.研究了导电填料含量、水灰比、龄期、湿含量等因素对复合材料导电性能的影响.结果 表明:CNT-CF/水泥基材料导电性能良好,电阻率数量级控制在102 Ω·cm以下.最优导电组合配比为碳纤维掺量0.4wt％,碳纳米管掺量0.5wt％.CNT-CF/水泥基材料电阻率随碳纳米管掺量由0.1wt％增加到0.5wt％而减小,由0.5wt％增加到2.0wt％而增大.试样水灰比的提高在一定程度上能降低CNT-CF/水泥基材料电阻率.CNT-CF/水泥基材料电阻率在龄期0～7d减小趋势,在7～28 d有增大趋势.CNT-CF/水泥基材料湿含量越大,其电阻变化率越大,且二者具有良好的线性关系.     

PP/纳米羟基磷灰石复合材料的结晶性能和力学性能研究

为了进一步研究通用塑料聚丙烯(PP)的力学性能,采用熔融共混的方法制备了PP/纳米羟基磷灰石(n HA)复合材料,研究了n HA含量对PP/n HA复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:n HA对PP有明显的异相成核作用,其熔融温度提高了1~4℃,结晶度提高了约1%~7%。PP/n HA复合材料的断裂强度和屈服强度随着n HA含量的升高有明显提高,当含量超过0.5份时,力学性能随着纳米粒子含量的增加出现下降的趋势。PP/n HA复合材料的断裂伸长率和断裂功随着n HA含量的增加呈现出下降的趋势,并在n HA含量为0.5份时出现了最小值,随后又随着n HA含量的增加而逐渐上升。     

羟基多壁碳纳米管改性PBT性能研究

利用熔融共混法制备了PBT/羟基多壁碳纳米管复合材料并研究了其性能。结果表明,OH-MWCNT的加入使复合材料复数黏度下降,高频下的剪切变稀的特性减弱。羟基多壁碳纳米管提高了PBT的玻璃化转变温度和维卡软化温度。在OH-MWCNT含量为2.0%时,PBT的维卡软化温度提高了8.8℃,拉伸强度增加了17.1%。在含量为2%内对冲击强度基本没有影响。     

纳米金刚石在现代工业中的应用

纳米金刚石是一种兼具金刚石和纳米材料特性的新型材料,具有许多其他材料无法比拟的优异性质,在材料科学领域有着广阔的应用前景。文章分别从超精密抛光、金刚石基氮化镓(GaN)技术、纳米聚晶金刚石、纳米金刚石增强铁镍基复合材料、医疗领域、微电子工业中的应用以及改善尾气排放等方面对纳米金刚石的应用做了简单的阐述。目前纳米金刚石在现代科技中的应用只是冰山一角,更多的应用还需要进一步探索。     

HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料的结构与性能

采用直接注射法制备HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料,采用透射电子显微镜研究 HDPE/LLDPE/0MMT纳米复合材料的微观结构,研究有机蒙脱土含量对纳米复合材料性能的影响.透射电子显微镜结果显示,制备的HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料是一种半剥离型的纳米复合材料.结果表明:蒙脱土的加入大大提高了纳米复合材料的力学性能和热变形温度.当有机蒙脱土质量含量仅为6%时,屈服强度和拉伸模量分别提高14.0%和59.7%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了14.2%和60.O%.     

SiC组分含量对SiC/Cu复合材料力学性能的影响

采用真空热压法制备了不同配比的SiC/Cu金属陶瓷复合材料.利用阿基米德原理测定了复合材料的密度及气孔率;利用Instron万能材料电子试验机测得其三点弯曲强度;采用Hv-1000显微硬度仪测试其显微硬度,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对烧成样品的物相组成和断口显微形貌进行表征.结果表明:随着SiC组分含量的增加,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度均有所下降,而气孔率和显微硬度显著增加.在750 ℃,30 MPa压力作用下,保温3 min,制备得到的30SiC/70Cu(vol%)的复合材料,具有最优的力学性能,其显微硬度达到2087.2 MPa,抗弯强度为174.0 MPa.SiC/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的微观韧性特征,又表现出一定的脆性特征.     

石墨烯和碳纳米管的天然橡胶纳米复合材料性能的研究

采用湿法混炼工艺制备石墨烯/天然橡胶（NR）纳米复合材料和碳纳米管/NR纳米复合材料,研究石墨烯和碳纳米管用量对NR纳米复合材料性能的影响。结果表明：随着石墨烯和碳纳米管用量的增大,NR纳米复合材料的热导率和比热容均先增大后减小;石墨烯/NR纳米复合材料的300%定伸应力先减小后增大,石墨烯用量为2份的石墨烯/NR纳米复合材料的拉断伸长率最大;碳纳米管/NR纳米复合材料的300%定伸应力增大,碳纳米管用量为3份的碳纳米管/NR纳米复合材料的撕裂强度最大。随着温度的升高,石墨烯/NR纳米复合材料的相对介电常数呈先增大后减小的趋势,在110℃时最大;碳纳米管/NR纳米复合材料的相对介电常数呈增大的趋势。