氮化硼/石墨烯共混对环氧树脂复合材料导热性和形状记忆效应的影响

采用不同摩尔比的熔融氢氧化钠和氢氧化钾剥离六方氮化硼。分别利用原子力显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察剥离效果发现,氢氧化钠和氢氧化钾摩尔比为2∶1时,氮化硼被剥离成4个原子层的氮化硼纳米片,剥离效果较好。为了提高环氧树脂的导热性,研究了不同质量比的氮化硼纳米片(BNNS)和石墨烯(Gr)混合物对其导热性能的影响。实验结果表明,BNNS和Gr混合物对环氧树脂导热性的影响优于单一的BNNS和Gr。当m(BNNS)∶m(Gr)=1∶4时,环氧树脂的导热系数最高,从纯环氧树脂的0.22 W/(m·K)增加到0.42 W/(m·K)。同时,该混合物还改善了环氧树脂的形状记忆效果,当m(BNNS)∶m(Gr)=1∶4时,复合材料的形状回复率可达到100%;70℃时,纯环氧树脂的形状回复时间为30 s,复合材料的形状回复时间缩短为4 s。     

氮化硼纳米管/聚合物纳米复合材料导热性能研究进展

随着电子信息技术和纳米技术快速的发展,高导热聚合物复合材料引起来国内外学者的广泛关注。氮化硼纳米管(boron nitride nanotubes, BNNTs)具有稳定的化学性质、优异的电绝缘性、热稳定性、高热导率、良好的机械强度等特点,与聚合物复合制备高导热聚合物复合材料,广泛应用于电子器件、航天航空、化学工程、微电子包装、生物医用材料和太阳能利用等领域。综述了BNNTs的性质、制备方法及其聚合物复合材料的导热性能研究进展。     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。     

聚醚酰亚胺修饰碳纤维及其对聚碳酸酯基复合材料界面和性能的影响

以聚醚酰亚胺(PEI)为修饰剂,对氧化后的碳纤维(CF)进行表面修饰,并通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜(SEM)表征了表面修饰效果。结果表明,氧化处理使CF表面PEI修饰层更加均匀。考察了PEI和CF含量对CF增强聚碳酸酯(PC/CF)复合材料力学性能、导热性能及耐热性能的影响,发现PEI修饰层使PC/CF复合材料的拉伸强度比未经修饰的PC/CF提高了35.2%,维卡软化温度(VST)进一步上升了约2℃,热导率最大提高了13.1%。拉伸样条断面的SEM图确认了PEI修饰层改善了复合材料的界面附着效果。结合复合材料中CF的长度分布统计及样品断面的SEM图对PC/CF复合材料的性能表现进行了分析。     

碳纤维随机填充橡胶复合材料导热性能的数值模拟

运用随机顺序添加算法RSA(Random sequential addition method),基于均匀化理论建立了碳纤维填充橡胶复合材料代表体积单元RVE(Representative volume element)模型,利用有限元方法数值模拟研究了碳纤维对橡胶复合材料导热性能的影响。结果表明:在相同的填充分数下,碳纤维根数对复合材料导热性能的影响较小;合理安排碳纤维空间分布及纤维取向能有效提高复合材料的导热性能;复合材料的导热性随着碳纤维填料含量及长径比的增加而增大;与理论模型相比,基于碳纤维填料随机分布模型所得模拟结果与实验值较接近,尤其在高填充分数时与实验值吻合较好,可以更好地预测纤维填料填充复合材料的导热性能,对制备具有高填充分数的高导热复合材料具有一定的指导意义。     

超细氮化硼/环氧树脂复合材料的制备和性能影响

将超细高导热的氮化硼(简称BN)与环氧树脂(简称EP)进行复合制备了EP/超细BN复合材料.研究了超细BN的含量对EP/BN复合材料的导热性能及微观结构的影响.结果表明,当BN质量分数为90%时,EP/BN复合材料的热导率达到1.2447W/(m·K),约为纯EP的7倍.     

聚碳酸酯低聚物改性碳纤维及其增强聚碳酸酯复合材料的性能EI北大核心CSCD

以双酚A(BPA)和碳酸二苯酯(DPC)为原料进行酯交换制备了低聚合度聚碳酸酯(PC),通过红外光谱(IR)、凝胶渗透色谱(GPC)等确认产物相对分子质量为5516,且具有较高的端羟基含量。采用溶液浸渍法以LPC为上浆剂对碳纤维(CF)进行表面修饰,并制备了碳纤维增强聚碳酸酯复合材料(CFRPC),考察了LPC和CF含量对复合材料拉伸强度和热导率的影响。结果表明,经过脱浆及氧化处理后的CF(OCF)在LPC的修饰作用下与PC基材的界面附着力更高,使复合材料的性能得到明显提高,拉伸强度和热导率最高可分别达到136.3 MPa和0.739 W/(m·k),同条件下比采用DCF(仅经过脱浆处理的CF)增强PC的拉伸强度和热导率分别提高了26.0%和8.8%。经扫描电镜图观察到了拉伸样条断面上的OCF表面包裹着均匀的树脂层,显示了PC与OCF之间较强的附着力。     

聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料的力学性能与热性能

采用低剪切应力分散混合方法制备了不同含量的聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料(PC/HAP),并研究了其力学性能和热行为。结果表明:采用低剪切应力法复合加入的HAP在基体中分散均匀但界面结合较弱,材料的屈服强度略有提高,而冲击性能有一定程度下降;对PC与PC/HAP复合材料在空气中热降解动力学的研究表明:在空气气氛中PC与PC/HAP均呈现二阶失重,HAP可显著提高材料的最大热失重温度及热稳定性,一阶热降解活化能由109 kJ/mol上升到186 kJ/mol,二阶热降解活化能由127 kJ/mol上升到195 kJ/mol。     

聚合物复合材料导热性能的研究

论述了填充聚合物复合材料的导热性及其变化规律；总结了复合材料导热的理论模型和导热系数预测方程，对比研究了各种导热模型的区别与联系；分析了影响复合材料导热特性的因素。     

导热型碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展

综述了导热型连续碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)的研究与应用现状和进展,阐述了CFRP的声子导热和光子导热机理,介绍了不同铺层角度和铺层比的CFRP面内和厚度方向热导率计算模型及测试方法,分析了环氧树脂、氰酸酯、双马来酰亚胺等3类树脂体系和聚丙烯腈基(PAN)碳纤维、中间相沥青基碳纤维、气相生长碳纤维、碳纳米管纤维等4类增强体以及工艺方法等因素对CFRP热导率的影响.     

BN/Al_2O_3/碳纤维填充MVQ导热复合材料的制备

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,片层氮化硼(BN)、球形Al_2O_3、碳纤维为填料,通过共混的方法制备了导热硅橡胶复合材料。利用热重分析仪(TGA),扫描电子显微镜(SEM),电子拉力试验机以及导热系数仪对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:复合材料的热导率、热稳定性、力学性能、交联密度随着填料量的增加而增加。填料量达50vol.%时,尤以片层BN对热导率增加的效果突出,热导率从0.168增至1.8W/(m·K);碳纤维对复合材料的力学性能贡献最大,拉伸强度从0.48增加到2.98MPa;片层BN在橡胶基体中以面-面接触的方式均匀分散,更易于形成有效的导热网链。     

碳纤维复合材料力学性能研究进展

目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展,推进碳纤维复合材料的研制和应用。方法 采用文献调研法,梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容,对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等,提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。     

Measurements of Thermal Conductivity and Electrical Conductivity of a Single Carbon Fiber

In this paper, the thermal conductivity of a single carbon fiber under different manufacturing conditions is measured using the steady-state short-hot-wire method. This method is based on the heat transfer phenomena of a pin fin attached to a short hot wire. The short hot wire is supplied with a constant direct current to generate a uniform heat flux, and both its ends are connected to lead wires and maintained at the initial temperature. The test fiber is attached as a pin fin to the center position of the hot wire at one end and the other end is connected to a heat sink. One-dimensional steady-state heat conduction along the hot wire and test fiber is assumed, and the basic equations are analytically solved. From the solutions, the relations among the average temperature rise of the hot wire, the heat generation rate, the temperature at the attached end of the fiber, and the heat flux from the hot wire to the fiber are accurately obtained. Based on the relations, the thermal conductivity of the single carbon fiber can be easily estimated when the average temperature rise and the heat generation rate of the hot wire are measured for the same system. Further, the electrical conductivity of the single carbon fiber is measured under the same conditions as for the thermal conductivity using a four-point contact method. The relation between the thermal conductivity and electrical conductivity is further discussed, based on the crystal microstructure.     

聚丙烯腈基高模量碳纤维导热性能的影响因素

采用激光闪射法测试了6种不同强度和模量的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(CF)的热导率,探讨了不同温度下CF轴向热导率的变化及样品厚度对热导率测试结果的影响。采用X射线衍射(XRD)、拉曼等技术检测了CF的微晶尺寸、取向及有序度,考察了CF热导率与其微观结构的相关性。结果显示,实验范围内PAN基CF样品厚度对热导率测试结果略有影响,热导率随测试温度升高而降低,PAN基CF的致密性、晶体尺寸及结构有序度对其热导率有较大影响。     

Dependence of the Transverse Thermal Conductivity of Unidirectional Composites on Fiber Shape

The model for the traverse thermal conductivity of unidirectional composite materials published by Springer and Tsai, which yields good results when compared to experimental results, is generalized to include fibers having elliptical cross sections. It is shown that the thermal conductivity of the unidirectional composite normal to the filaments depends strongly on fiber shape.     

碳纳米管/聚丙烯腈基复合材料的热导率研究

采用原位聚合法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNT/PAN)复合材料,用MDSC的测试方法研究了复合材料的热性能,并由此推导了复合材料的热导率.应用Cheng-Vachon、Nielsen-Lewis和Okamoto-Ishida 3种导热理论模型对CNT/PAN复合材料的热导率进行估算.对比实验测试与导热理论模型的计算结果,考虑到碳纳米管在聚合物基体中的分散和取向情况,得出Nielsen-Lewis理论在低填充含量及室温条件下可以较准确地估算无规分散的CNT/PAN复合材料体系的热导率.     

短炭纤维/树脂炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维／树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型。并运用声子导热机制对其机理进行了探讨。结果表明。复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍，但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高。两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式：λ=53．78 0．28exp(g／13．75)及λ=4．95 0．94exp(g／25．22)。     

微波固化碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环及其力学性能

采用微波固化技术,对碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环进行了固化试验研究。综合运用红外光谱、微观CT扫描系统、力学拉伸试验机和扫描电子显微镜等试验方法分析材料的固化行为、微观形态及力学性能,并与传统热固化试样进行了对比。研究结果表明,微波固化方式与传统热固化方式的固化机理不同,微波固化可显著缩短固化周期;微波固化过程中未引入新的化学反应,且2种固化方式所获得的固化产物化学结构相同;CT扫描分析揭示出微波功率的大小对碳纤维复合材料孔隙率有着重要的影响;在相同固化温度条件下,微波固化复合材料NOL环的拉伸强度和层间剪切强度均低于热固化复合材料,这主要归因于微波固化复合材料具有较大的孔隙率;扫描电镜分析表明微波固化复合材料树脂和纤维的粘接情况要稍好于热固化复合材料。