双马来酰亚胺/钛酸钡复合材料介电性能的研究

以双马来酰亚胺（BMI）为树脂基体，压电陶瓷BaTiO，为功能填料，采用浇铸的方法制备了BMI/BaTiO3复合材料。考察了复合材料的介电性能，并用多种混合法则对复合材料的介电常数进行拟合分析。研究结果表明，BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数，同时增加了材料的介电损耗；BMUBaTiO3复合材料的介电性能具有良好的频率稳定性：使用Lichterecker混合规则的拟合结果与实验测试结果具有很好的一致性。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的介电性能研究

通过Staudenmaier法制备了完全氧化的氧化石墨(GO),并通过高温热膨胀制备了单层石墨烯(graphene)。用FT-IR和TG对GO的氧化程度、含氧官能团进行了表征,用SEM和TEM对天然石墨(NG)、GO和graphene的微观结构进行了分析。利用超声共混法制备了graphene/环氧树脂介电纳米复合材料,介电性能的测试表明,graphene的加入使环氧树脂介电常数大幅提高,当graphene添加量为0.25%(质量分数)时,材料介电常数达到25,是纯环氧树脂的4倍,介电损耗0.11。这为石墨烯在介电储能方面的应用和低成本介电复合材料的制备提供了新思路。     

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管／聚偏氟乙烯（MWNT／PVDF）复合材料体系的介电性能。发现，在低频下，复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加．当体积分数为2．0％时，介电常数高迭300左右．并且复合材料的渗流闲值仅为1．61％（体积分数）。MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流闻值较低。发生渗流效应时，复合材料的介电损耗低于0．4，与频率无关。因此。可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能。     

高介电常数PVDF/PZT/Terfenol-D复合材料的介电性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,PZT为陶瓷相,稀土铁合金粒子Tedenol-D为添加组分,运用聚合物熔融压片法制备了聚合物体积含量为30%的0.3PVDF/(0.7-f)PZT/fTerfenol-D三相复合材料.研究了Tedenob-D的体积含量、频率对复合材料介电性能的影响.结果显示:Tedenol-D粒子的加入,可以提高0.3PVDF/0.7PZT复合材料的介电常数,PVDF/PZT/Terfenol-D复合材料具有介电常数高、介电损耗小的特点.     

定向分布碳纤维复合材料介电性能研究

以碳纤维为填充物, 环氧树脂为基体, 制备了碳纤维/环氧树脂介电复合材料. 介绍了两种分布方式对复合材料介电性能的影响, 分别研究了两种分布方式的介电常数随碳纤维含量和长度的变化规律. 在2.6–8.2 GHz频率范围内, 轴向介电常数是径向介电常数的数倍; 实部和虚部都随着碳纤维含量的增加而增大; 碳纤维长度也对介电性能的各向异性影响显著. 双层微波传输带模型可以合理地解释这些规律.     

三维机织复合材料力学性能的各向异性

通过一系列的实验、分析, 客观地评价了4 种不同结构碳/ 环氧3D 层-层正交角联锁机织复合材料沿0°、30°、45°、60°、90°方向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量。实验结果表明: 三维机织角联锁复合材料属正交各向异性材料, 各个方向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量曲线呈枫叶形, 具有明显的双主轴特性; 4 种不同结构复合材料的各向异性力学性能有差异, 经向力学性能以带衬经的角联锁结构为最佳, 而纬向力学性能以纬密大的角联锁结构为最佳; 三维机织角联锁复合材料具有很强的性能可设计性, 正确选择纤维原料、纤维细度、三维预制件的组织结构和各个纱线组分的排列密度, 即可达到预期的性能指标要求。      

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWNT/PVDF)复合材料体系的介电性能.发现,在低频下,复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加,当体积分数为2.0%时,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为1.61%(体积分数).MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流阈值较低.发生渗流效应时,复合材料的介电损耗低于0.4,与频率无关.因此,可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能.     

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。     

碳化钛/环氧树脂纳米复合材料的介电性能研究

采用溶液混合随后热压的方法制备了TiC/epoxy纳米复合材料.运用渗流阈值理论解释了TiC/epoxy复合材料的介电行为.研究了复合材料介电常数与填料体积百分比含量和测试频率的关系.结果表明:当TiC体积百分比含量为0.192时,复合材料的介电常数高达214(103Hz).复合材料介电常数在高测试频率范围(104～106Hz)不随频率的变化而改变.     

定向凝固Cu-Cr自生复合材料的拉伸性能和断口形貌特征

研究了Cu-Cr自生复合材料定向凝固试样的轴向拉伸性能和拉伸断裂机制,探讨了凝固速率对性能及断口形貌的影响.结果表明: Cu-Cr自生复合材料具有良好的常温拉伸性能,随着凝固速率增加,材料的轴向拉伸强度呈上升趋势.断口形貌观察表明:复合材料中的纤维状共晶体(α β)是应力的主要承载体,共晶体的断裂是Cu-Cr自生复合材料断裂的控制机制.     

无机颗粒填充聚合物复合材料的介电性能研究

随着埋入式电容器的发展,具有高介电性能聚合物基复合材料的研究显得尤为重要。目前,高介电聚合物基复合材料主要有两种,铁电陶瓷/聚合物复合材料和导电颗粒/聚合物复合材料。综述了这两种复合材料的特点和最新研究进展,概述了可以增强聚合物基复合材料介电性能的方法。首先针对铁电陶瓷/聚合物复合材料介电常数难以提高的缺点,指出通过高介电聚合物基体的选择、陶瓷填料含量与尺寸形貌的控制,可以有效地提高这类材料的介电常数;同时介绍了这类复合材料不同界面结构和稳固界面的重要性,重点阐述了形成化学键连接的"分子桥"结构的方法;然后针对导电颗粒/聚合物复合材料渗流阈值难以控制和介电损耗高的问题,探讨了影响渗流阈值的因素和减小介电损耗的方法;最后基于本课题组在功能性纳米填料、高介电聚合物复合材料的基础研究及应用探索方面的工作积累,对高介电聚合物基复合材料的未来发展方向做出展望。     

金-烷基硫醇的自组装及其聚合物基复合材料的介电性能

采用简单的水溶液法自组装合成了金的十二烷基硫醇纳米粒子,并用透射电子显微镜(TEM)对其微观结构形貌进行观察,发现形成一种核壳结构材料(记为Au@S-R12).红外光谱(IR)证实烷基硫醇有机层已与金核相连.X射线光电子能谱分析(XPS)表明金的表面已附着了硫元素.同时还对其热性能和光性能分别做了热失重分析(TGA)和紫外-可见光谱测试.通过溶液浇注和热压成型工艺制备了Au@S-R12/聚合物复合材料,并对其介电性能进行分析,结果表明:Au@S-R12/PS复合材料在低频时具有超高的介电常数,这归因于烷基硫醇有机层有良好的电子阻隔性.     

碳纤维三维编织复合材料的结构对拉伸和弯曲性能的影响

研究了碳纤维四步法三维四向、三维五向编织结构复合材料的拉伸和弯曲性能,以及结构参数-编织角的变化对其拉伸和弯曲性能的影响,并与层合复合材料作了对比性研究.结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度可达810MPa、拉伸模量可达95.6GPa,弯曲强度可达829.03MPa、弯曲模量可达67.5GPa.同时,编织角和编织结构对复合材料性能有较大的影响.随着编织角的增大,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量均减小;三维五向结构的拉伸、弯曲强度和模量均高于四向结构;在纤维体积含量相近的情况下,通过对编织角的设计,可以设计三维编织复合材料的性能.     

2.5D机织复合材料冲击后剩余强度研究

本文主要对2.5D机织复合材料冲击后的剩余拉伸强度进行研究。采用落锤法预制冲击损伤,并进行剩余拉伸试验。用了基于层合板理论的软化夹杂法对冲击后试样进行刚度衰减的模拟,用有限元软件根据点应力破坏准则计算得到剩余强度,并与剩余拉伸试验结果进行比较,验证了模型的有效性。为便于对比,对平面机织斜纹布铺设的层合板进行了同种计算和实验,得到了在相同冲击能量下2.5D机织复合材料剩余拉伸强度衰减比例小于层合材料的结论,证明2.5D机织复合材料由于Z方向经纱的存在因而具有良好的抗冲击性。     

聚酰亚胺/LTNO复合膜介电性能及其影响因素

采用溶胶-凝胶法合成出Li和Ti改性的氧化镍(LTNO)粒子,并通过前体溶液共混法首先制备聚酰胺酸/LTNO前体膜,再经亚胺化得到高介电常数聚酰亚胺/LTNO复合膜。研究发现,复合膜的介电性能可以通过调节LTNO的含量以及Li和Ti在LTNO中的比例来进行调控。选用按Li、Ni和Ti的摩尔百分比为0.30∶0.68∶0.02制备的LTNO粒子做填料,当其体积分数为0.4时,复合膜在100 Hz电场中的介电常数可以达到570。     

三维机织夹芯复合材料的制备与压缩性能研究

以玻璃纤维为原料,采用2个系统经纱(一个为上下表层经纱,另一个为夹芯层经纱)、1个系统纬纱,在SU111型全自动剑杆织机上制织经向截面为“口”字形的新型三维夹芯织物.以环氧树脂E-44与9055型固化剂为基体体系,采用手糊成型工艺将上述机织物复合制成三维机织夹芯复合材料.研究三维机织夹芯复合材料的压缩性能,分析材料结构与压缩性能之间的关系,并与“8”字形中空复合材料进行比较.结果表明,芯材间距为5mm的“8”字形中空复合材料的压缩强度高于芯材间距为25 mm的三维机织夹芯复合材料,但是后者的弹性模量高于前者.实验结果对该类结构材料的优化设计与力学性能研究具有极其重要的指导价值.     

柔性聚吡咯/尼龙复合材料介电性能的研究

以尼龙为基布,吡咯为单体,采用原位聚合法制备具有良好介电性能的柔性聚吡咯/尼龙复合材料。首先探讨了吡咯浓度、反应温度、反应时间对复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻的影响;其次研究了其微观形貌。结果表明:吡咯浓度、反应温度、反应时间对聚吡咯复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻影响较大;制备的聚吡咯复合材料具备良好的介电性能和导电性。     

2.5维机织复合材料的强度特性

针对浅交弯联和浅交直联两种2.5维机织结构,采用VARTM工艺制备了试验件并进行了强度性能测试,通过对其拉伸后的试样进行切片和断面的SEM观察,研究了拉伸过程中复合材料内部的破坏机理。实验结果表明:在相同纱线排列密度情况下,浅交直联结构的经、纬向拉伸强度明显高于浅交弯联结构;随着纱线层数的增加,两种结构的经向拉伸强度均增大,而纬向拉伸强度则有所波动;对于不同结构的2.5维机织复合材料在单一拉伸载荷作用下,表现出不同的损伤模式,且损伤的初始位置和扩展路径具有一定的分散性。     

掺锰钛酸钡PTC陶瓷复合材料介电特性的研究

应用标准的陶瓷制备工艺制备掺锰钛酸钡ＰＴＣ陶瓷复合材料，在不同电场频率下测试样品的相对介电常数－温度特性，发现当温度高于居里点后，开始不同掺锰浓度样品的相对介电常数随温升级慢变化，到达某特殊温度时，出现异常跃升；异常跃升的起始温度依赖于掺杂浓度和测试电场频率，其峰值随测试电场频率的降低而增大。通过分析相关的物理过程应用离子极化理论对测试结果进行讨论。