PPS/Al_2O_3导热复合材料的性能及其应用

以微米级三氧化二铝(Al2O3)为导热填料,制备了聚苯硫醚(PPS)/Al2O3导热复合材料,研究了硅烷偶联剂表面改性对PPS/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响.研究表明,硅烷偶联剂时Al2O3的表面改性提高了PPS/Al2O3导热复合材料的力学性能,且材料的热导率随着Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3的质量分数为70%时,未改性和改性Al2O3填充PPS导热复合材料的热导率分别达到2.279 W/(m·K)和2.392 W/(m·K),后者的热导率在Al2O3含量较高时偏离Agari理论曲线.SEM分析表明,改性Al2O3在PPS中分散均匀,两者结合紧密.经应用研究表明,PPS/改性Al2O3质量比为40/60的导热复合材料完全可满足发动机零部件、高耐热电子元器件对材料导热与力学性能的要求.     

环氧树脂基化学材料改性工艺与介电性能研究

针对以环氧树脂为基体的陶瓷/金属/聚合物复合材料介电性能不高的现状,采用对填充的BaTiO3(BT)陶瓷进行酒石酸化学表面改性,以提高BT与环氧树脂基体的界面连接。探讨了表面改性技术对化学复合材料的介电性能作用机理,进一步研究了导电填料Ni对BT陶瓷/环氧树脂化学复合材料介电性能的影响。结果表明:BT的表面改性有利于BT和金属Ni颗粒在环氧树脂基体中的分散,提高了化学材料的介电性能,与未改性BT/Ni/环氧树脂复合材料相比,经酒石酸改性后的三相化学材料的介电常数高达55.13,较改性前提高了31.54%。     

Al2O3填充聚酰亚胺改性环氧树脂/玻璃纤维导热复合材料的制备与性能研究

以硅烷偶联剂改性的氧化铝为导热填料,聚酰亚胺改性环氧树脂为基体,通过高温模压法制备了Al2O3填充聚酰亚胺/环氧导热玻纤复合材料,研究Al2O3和聚酰亚胺含量对复合材料热性能、力学性能和介电性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着纳米Al2O3粒子含量的增加而增加。当Al2O3粒子的填充量为50%时,复合材料的热导率可达1.239W/(m.K)。复合材料冲击强度和弯曲强度随粒子含量的增加呈先增加后降低趋势,当Al2O3粒子的填充量为20%时,材料的冲击强度为376.3kJ/m2,弯曲强度为912.6MPa。聚酰亚胺改性的复合材料具有较好的介电性能、热稳定性和耐热老化性。     

SiC/Al2O3/MVQ导热复合材料的制备与性能研究

分别使用碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)和SiC/Al2O3复配物制备了导热甲基乙烯基硅橡胶材料(MVQ),研究了SiC,Al2O3和SiC/Al2O3用量及表面改性对MVQ导热系数和力学性能的影响,结果表明,随导热填料用量的增大,MVQ导热系数增大;同等用量下,SiC/Al2O3/MVQ复合材料的导热性能均优于SiC/MVQ和Al2O3/MVQ;当SiC/Al2O3总用量为50份且SiC/Al2O3质量比为3/1时,复合材料导热系数为0.76 W/mK;随SC/Al2O3用量的增加,拉伸强度与拉断伸长率均降低,邵尔A硬度增大.表面处理后,复合材料导热性能得到进一步改善.     

聚醚酰亚胺/改性钛酸钡复合材料制备及介电储能性能

采用Stober法对高介电常数陶瓷填料钛酸钡(BT)进行改性,得到二氧化硅(SiO2)包覆BT(BT@SiO2)填料,并采用溶液浇铸法制备具有高介电储能性能的聚醚酰亚胺(PEI)/BT@SiO2复合材料薄膜,研究了复合材料薄膜的表面结构、结晶行为、介电性能、储能性能等.X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜结果表明,Si...     

玻纤增强PPS/Al_2O_3复合材料导热性能的研究

采用玻璃纤维(GF)增强聚苯硫醚(PPS)/微米级氧化铝(Al2O3)导热体系,通过改变GF的用量制备了系列PPS/GF/Al2O3复合材料,研究了GF引起的导热系数变化规律。利用热扩散系数的变化,探讨了GF对Al2O3粒子导热网络形成的桥接作用。结果表明,当Al2O3的用量为40%~50%时,PPS/GF/Al2O3复合材料中Al2O3粒子间距适中,GF在Al2O3粒子之间导热桥接作用明显。PPS/GF/Al2O3复合材料淬断面形貌的扫描电镜照片佐证了上述结果。     

PVB/Al2O3导热绝缘复合材料的制备与性能研究

以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基材,选用粒径分别为1～3μm、10μm和30 nm的Al2O3为导热填料,三乙二醇二-2-乙基己酸酯(3GO)为增塑剂,通过熔融共混法制备了PVB/Al2O3导热绝缘复合材料;研究了Al2O3的表面处理、添加量和粒径对复合材料的导热绝缘性能和力学性能的影响。结果表明,在所考察的三种表面处理剂γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、钛酸正丁酯(TC)和硬脂酸(SA)及其用量范围内,用质量分数为1.0%的KH-560对Al2O3粒子进行表面处理是较佳的处理方法;在三种粒径不同的Al2O3导热填料中,粒径1～3μm的Al2O3较有利于改善PVB/Al2O3复合材料的导热性能;PVB/Al2O3复合材料的热导率随Al2O3用量的增加而升高;当1～3μm的Al2O3用量为85 phr,即体积分数为18.6%时,复合材料的热导率为0.407 W/(m.K),是不含Al2O3的PVB的1.91倍;当这一Al2O3的用量为70 phr(体积分数15.9%)时,所制得的PVB/Al2O3复合材料具有较好的综合性能,其热导率为0.375 W/(m.K),体积电阻率为1.65×1012Ω.m,拉伸强度为21.4 MPa,断裂伸长率为265%。根据Agrai理论模型进行的数据分析表明,当Al2O3用量大于25 phr(体积分数6.3%)时,随着Al2O3用量的进一步增加,PVB/Al2O3复合材料中的Al2O3粒子形成了部分连续的导热链。     

α-Al2O3微粉表面稀土改性对铝基复合材料性能的影响

采用液相包裹法对α-Al2O3微粉进行稀土Y2O3表面改性, 用挤压铸造法制备表面经稀土Y2O3改性的α-Al2O3/Al复合材料, 并对复合材料进行拉伸性能测试.结果表明表面经稀土Y2O3改性的α-Al2O3微粉能均匀的分布于Al液中, 材料的组织更加均匀;与未改性粉体增强Al复合材料相比, 复合材料的拉伸强度提高20%, 屈服强度提高30%, 延伸率提高一倍以上.     

接枝改性纳米氧化铝填充PTFE复合材料摩擦学性能研究

合成了含氟分子链接枝改性纳米氧化铝(Al2O3),用接枝改性纳米Al2O3填充聚四氟乙烯(PTFE),采用模压成型法制备了不同接枝改性纳米Al2O3含量的PTFE/纳米Al2O3复合材料;在摩擦磨损试验机上考察了接枝改性纳米Al2O3对PTFE/纳米Al2O3复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明,接枝改性纳米Al2O3填充PTFE复合材料在保持PTFE低摩擦系数的同时,提高了其耐磨损性能。     

PP-g-MAH增容PP/BN/Al2O3导热绝缘复合材料

以(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(KH550)处理氮化硼/氧化铝(BN/Al2O3)导热粉体,在导热粉体表面引入氨基;通过熔融共混制备聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)增容的聚丙烯(PP)/BN/Al2O3导热绝缘复合材料。研究PP-g-MAH和导热填料的用量以及加工条件(转速、温度)对复合材料性能的影响。结果表明,在主机转速为300 r/min、PP-g-MAH为4g、导热填料的用量为50%时,复合材料的导热系数达到了0.7 W/(m·K),拉伸强度为17.65 MPa;添加相容剂后,复合材料和导热填料之间的相容性得到改善。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。     

纳米粒子对CO2水合物导热性能的影响

试验研究了不同种类（Al₂O₃、Cu、SiO₂）、不同质量分数（0.05%、0.1%、0.15%）及不同粒径（10、30、50 nm）的纳米粒子对CO₂水合物热导率的影响。结果表明温度为-5~5℃时,纯CO₂水合物热导率为0.553~0.5861 W·m^-1·K^-1,具有玻璃体的变化特性。分散剂SDBS的加入,可改善CO₂水合物-纳米粒子体系的导热性能。在相同的质量分数和粒径下,纳米Cu粒子对CO₂水合物热导率的增强作用最好,但综合考虑水合物生成特性和溶液悬浮稳定性,选用纳米Al₂O₃粒子较合适。Al₂O₃粒子粒径越小,水合物热导率越大,15 nm比50 nm纳米粒子体系中CO₂水合物热导率的增长率平均提高了12.7%。此外,CO₂水合物热导率随Al₂O₃粒子质量分数的增大而增大,质量分数由0.05%增加到0.15%时,水合物热导率的增长率由4.2%提高到8.2%。     

Microstructure and flexure creep behaviour of SiC-particle reinforced Al2O3 matrix composites

The flexure creep behaviour of monolithic Al₂O₃ and 10 vol% SiC-particle reinforced Al₂O₃ matrix composites was investigated in air atmosphere at 1160 to 1400 °C and under a stress of 40 to 125 MPa. Two kinds of SiC particles with different particle sizes and oxygen contents were used in the composites, one having an average size of 0.6 μm with 1.7 vol% SiO₂ impurities and the other of average size 2.7 μm with 3.4 vol% SiO₂ impurities. Compared with the creep behaviour of monolithic Al₂O₃ the strain rate of the composites with 0.6 μm SiC particles did not decrease; however, the composites with 2.7 μm SiC particles exhibited excellent creep resistance. Microstructure analysis showed that the Al₂O₃ grains in the composites with 0.6 μm SiC particles were mainly equiaxed with most of the SiC particles lying at the grain boundaries or triplegrain junctions, whereas the grain features of the composites with 2.7 μm SiC particles were irregular and elongated and most of the SiC particles were entrapped into Al₂O₃ matrix grains. It was revealed that the entrapment of 2.7 μm SiC particles into Al₂O₃ matrix grains was related to the high SiO₂ impurity content on SiC particle surfaces, and the change of grain morphology and the good high-temperature oxidation resistance were responsible for the creep resistance increase of the composites with 2.7 μm SiC particles.     

利用核桃壳的形态结构优化Al2O3多孔材料的孔结构和性能

首先将质量分数为5%的ZrO₂溶胶、7%的Al₂O₃溶胶、3%的SiO₂溶胶作为浸渍试剂对核桃壳粉（WSP）浸渍处理。然后以α-Al₂O₃微粉为主原料,以处理后的WSP为造孔剂,制备了Al₂O₃多孔材料。研究了溶胶浸渍处理后WSP对多孔材料孔结构、热导率和力学性能的影响。结果表明,在Al₂O₃多孔材料的孔中可以清楚地观察到WSP的形变,这是优化陶瓷孔结构的重要因素。通过使用质量分数为3%的SiO₂溶胶浸渍处理的WSP,可以获得低热导率(200℃,0.297 W·m^-1·K^-1)和高耐压强度（43.5 MPa）的Al₂O₃多孔材料,并在孔中发现了莫来石的交叉网络结构。     

粒径混合比对Al2O3/水纳米流体传热性能影响及评价

采用两步法制备体积分数为0.5%和1.0%的Al₂O₃/水纳米流体，研究20nm和50nm Al₂O₃纳米粒子的混合比对热导率和黏度的影响，并用c _μ/c _λ和Mo数来评价其综合传热效果，判断是否适用于实际传热过程。实验结果表明，有效热导率和相对黏度受团聚体尺寸影响较大。在体积分数为1.0%和混合比为50∶50时有效热导率的增幅最大，而混合比为（40∶60）～（60∶40）之间，相对黏度最低。这是因为此时团聚体的尺寸小，相应地沉淀速度慢，说明其分散性较好，形成局部粒子富集区，即“50nm固体粒子-20nm固体粒子-液体分子”的界面层，能产生高导热渗透通道及低热阻区，使热导率增大。在层流时，该纳米流体适用于实际传热过程中的范围为：体积分数0.5%和1.0%，混合比40∶60和50∶50，温度25～50℃。在紊流时，体积分数为0.5%和温度高于40℃时，混合比范围为(40∶60)～(60∶40)才适合使用此纳米流体。     

Fabrication and magnetic properties of cobalt-dispersed-alumina composites

High-density cobalt-dispersed-alumina (Co/Al₂O₃) composites were successfully prepared by hot-pressing of alumina-cobalt composite powders with fine cobalt 30 nm in diameter. The nanocomposite powders were prepared by co-deposited processing of Al³⁺and Co²⁺, followed by calcination and selective reduction. The phase composition of Co/Al₂O₃ composites were -Al₂O₃, fcc-Co and a little amount of hcp-Co. Microstructural investigations revealed that submicron-sized cobalt particles were dispersed homogeneously at alumina grain boundaries, forming intergranular composites. Meanwhile growth and coalescence of cobalt particles occurred with increasing Co-content. The ferromagnetic properties of the composites were measured, because of the magnetic dispersions, which indicated a functional value of Co/Al₂O₃ composites. The effects of grain size and the residual stresses on magnetic properties for Co/Al₂O₃ system were discussed in detail.     

三元混合纳米流体稳定性及热性能

采用两步法制备体积分数为0.005%～1%的Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体,粒子体积比为40∶40∶20。为了提高其稳定性,添加少量的PVP（0.005%）表面活性剂,并用XRD、TEM、紫外分光光度计和沉淀观察法共同表征纳米流体的稳定特性。测量温度为20～60℃的黏度和热导率,并与相对应的单一纳米流体作对比。试验结果表明,三元混合纳米流体由于各种粒子的粒径和表面能不同,小粒径的Al₂O₃颗粒填充在大粒径TiO₂和Cu颗粒形成的间隙里,可形成致密的固液界面层。三元混合纳米流体由于粒子的特殊排布,使其热导率明显高于相同体积分数下对应的单一纳米流体,黏度却无明显增大。当体积分数和温度分别为1%和60℃时,与Al₂O₃/水纳米流体对比,其热导率增大了5.5%,黏度下降了2.6%。热导率随温度和浓度的升高而升高;而黏度随浓度的升高而升高,随温度的升高而下降,这与单一纳米流体的性质一致。最后,基于试验数据,对热导率和黏度分别进行与温度的拟合,R²分别为0.9835和0.9820,能较精确地预测Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体的热导率和黏度。     

导热型微孔透气薄膜的制备及性能研究

在常规透气薄膜专用料配方的基础上加入球形导热填料氧化铝,以改善透气薄膜的导热性能。用双转子连续混炼机熔融混合后,借助流延设备和拉伸单元把透气薄膜专用料制成透气薄膜,分别研究了氧化铝含量和拉伸倍率对透气薄膜性能的影响。结果表明,当线形低密度聚乙烯（PE?LLD）/碳酸钙（CaCO₃）/氧化铝的质量比为50/35/15时,选择200 %~300 %之间的拉伸倍率制备的透气薄膜,在保证薄膜力学性能和透气性能的前提下,导热系数比常规透气膜提高了60 %以上。     

高填充改性复合材料导热预测模型的建立及应用

在对高填充改性复合材料导热过程进行研究的基础上,建立了基于串并联/并串联模型并考虑了界面热阻作用的高填充改性复合材料导热预测模型。借助于双转子连续混炼机制备两种氧化铝粒径不同填充量的聚丙烯/氧化铝（PP/Al₂O₃）复合材料,运用激光导热仪对其导热性能进行了表征,并与模型预测结果进行了对比。结果表明,所建立的模型对高填充复合材料的导热性能的预测具有较高的准确性;当氧化铝填充量较低时,模型中的界面热阻因子最高;随着氧化铝填充量增加,界面热阻因子显著降低;当氧化铝填充量继续增加时,界面热阻因子逐渐降低并趋于稳定;高填充量下相同制备工艺下同种填充改性复合材料的界面热阻近似相同。