钴氧化物/碳复合电极材料的制备及其电化学性能

金属氧化物/碳复合材料的设计与制备在超级电容器应用中具有至关重要的作用。为了研究钴氧化物对碳材料的电化学性能的影响,采用静电纺丝法对聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和钴金属有机骨架材料（ZIF-67）的混合溶液进行纺丝,制备复合纳米纤维膜。对此纤维膜进行高温碳化与氧化处理,从而获得钴氧化物/碳复合材料,并对其形貌结构与电化学性能进行表征。结果表明：钴氧化物能明显提高碳材料的电化学性能。当ZIF-67的负载量为20%时,获得的钴氧化物/碳复合材料电化学性能最优,其在1 A/g的电流密度下比电容可达187 F/g,约是无负载钴氧化物的碳材料的4倍。     

碳/碳针刺预制体的研究进展

碳纤维以高强度、高模量、耐高温、抗摩擦及耐腐蚀等特性在航空航天、国防军工等领域发挥了巨大的作用.预制体结构是碳/碳(C/C)复合材料的增强“骨架”,针刺成型是其关键的制备工艺,对C/C复合材料的力学性能起着至关重要的作用.介绍了国内外预制体针刺成型技术的发展,重点阐述针刺工艺参数对C/C复合材料力学性能的影响,并对C/...     

黄麻/碳混杂增强复合材料力学性能的理论预测与测试

采用碳纤维单向铺层于黄麻纤维针刺毡中,并制作相同纤维体积含量的黄麻纤维针刺毡,通过真空辅助树脂传递法分别制备了黄麻/碳混杂针刺毡、黄麻针刺毡、单向碳纤维毡增强乙烯基酯树脂复合材料,建立了黄麻/碳单向混杂增强复合材料拉伸与弯曲的数学模型,进行理论与实测值的比较,并分析了复合材料的力学性能。结果表明:黄麻/碳混杂增强复合材料力学性能的理论值与实测值存在一定的吻合性,在实际工程应用中可通过预测来制定混杂纤维针刺毡中黄麻纤维与碳纤维的混用比;单向碳纤维的加入有效地提高了复合材料的拉伸性能,复合材料的拉伸强度和拉伸模量比未加入碳纤维之前分别提高了107.20%和30.99%,但复合材料的弯曲模式没有太大的改变。     

高硅氧玻璃纤维对多孔碳基复合材料力学性能的影响

为提高碳基复合材料的力学性能,采用高硅氧玻璃纤维改性酚醛泡沫,通过发泡法制备碳基复合材料前驱体,并对其进行碳化得到多孔碳基复合材料.利用悬臂梁冲击试验机、微机控制电子万能试验机对该多孔碳基复合材料的力学性能进行表征,研究高硅氧玻璃纤维的质量分数、长度及纤维直径对多孔碳基复合材料力学性能的影响.结果表明,纤维直径为6.5μm的玻璃纤维增强效果最明显,且当玻璃纤维质量分数为6%,纤维长度为6mm时,碳基复合材料的力学性能最优,此时复合材料压缩强度为0.36MPa,冲击强度为1.43kJ/m~2,弯曲强度为0.47MPa.     

生物质衍生磁性碳基复合材料的制备及其吸波性能

为响应国家碳中和、碳达峰目标,解决磁性碳基复合材料制备方法繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出生物质衍生法制备碳基吸波材料的新策略.通过选取香菇为原料,铁盐为金属源,经吸附得到铁/香菇前驱体,后经高温煅烧得到Fe/Fe4 N/C复合材料,对材料的相结构、微观形貌、热稳定性、磁特性等理化性质进行表征,分析其吸波性能.研究...     

二维三轴向编织混杂层合复合材料的冲击性能

为探讨混杂结构与破坏机制关系。本文研究了在铺层数目相同时,4组二维三轴编织碳纤维/玻纤纤维混杂层合复合材料受到低速冲击后的冲击性能。实验结果表明,在相同铺层数目情况下,编织混杂层合复合材料冲击后表面产生裂纹均比纯碳纤或纯玻纤编织层合复合材料多,且正面裂纹纵向扩展范围较大,而背面裂纹横向扩展范围较大;碳纤+玻纤+碳纤编织层合复合材料单位厚度吸收的能量比纯碳纤编织层合复合材料提高7.61%;玻纤+碳纤+玻纤编织层合复合材料单位厚度吸收的能量比纯玻纤编织片层合复合材料提高2.21%;编织混杂层合复合材料冲击后在厚度方向产生的损伤扩展较少;编织层合复合材料在低速冲击作用下不易分层,通过合适的铺层方式及纤维组合能够实现正的混杂效应,并能有效改善材料的抗冲击性能。     

碳纳米管/碳泡沫复合材料的制备及其性能

为提高碳泡沫复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能，以硼酚醛树脂为碳源，碳纳米管(CNTs)为增强相，空心微球为闭孔相，利用压塑成型-碳化工艺制备CNTs/碳泡沫复合材料，并在其表面包覆镍层。采用扫描电子显微镜、万能试验机、网络矢量仪等，研究了CNTs含量对碳泡沫复合材料的微观结构、压缩性能及电磁屏蔽性能的影响。结果表明：CNTs均匀分散在微球相表面；当其质量分数为0.8%时，碳泡沫复合材料的压缩性能最优(19 MPa),较改性前提高了850%;CNTs作为纳米增强相，其自身的拔出断裂效应改善了复合材料的压缩性能。CNTs的引入，增加了该复合材料对电磁波的吸收损耗，其电磁屏蔽性能显著提高。改性后，其电磁屏蔽效能最高可达54 dB,较改性前提高了83%。     

针刺纤维复合材料制备及烧蚀性能研究

采用不同针刺密度的玻纤和碳纤二维编织物叠层预制体与RTM用酚醛树脂制备了针刺玻璃纤维复合材料和针刺碳纤维复合材料,通过氧乙炔烧蚀试验,研究了针刺密度对复合材料烧蚀性能的影响。结果表明,针刺工艺会升高复合材料背温,显著降低复合材料的烧蚀率。当针刺密度为98针/cm²时,碳纤复合材料烧蚀率最小,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.0465g/s和0.0309mm/s。烧蚀表面形貌显示,树脂基体为分解升华烧蚀,织物骨架会部分断裂,但针刺会使其仍保持原有的织物结构。     

多孔钙/油茶果壳碳复合材料的结构表征及吸附性能北大核心CSCD

为促进油茶全产业链的发展,以粉碎的油茶果壳为原料,通过浸渍吸附钙离子及原位沉淀技术在油茶果壳生长片状的碳酸钙,然后在高温煅烧条件下得到碳负载的氧化钙复合材料,进一步利用硝酸部分刻蚀负载的氧化钙获得多孔钙/油茶果壳碳复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、BET分析仪等对所合成的复合材料及制备过程中的样品进行表征分析,并研究其对亚甲基蓝染料的吸附性能。结果表明,所制备的多孔钙/油茶果壳碳复合材料表面具有疏松多孔结构,比表面积高达118 m^(2)/g,对水体中亚甲基蓝具有优异的吸附性能,且在900℃煅烧处理条件下获得的复合材料吸附性能最好。综上,可为开发高性能的油茶果壳碳材料提供新颖的思路。     

新型生物涂层技术

阐述了碳/碳复合材料表面纳米HAp/壳聚糖生物复合涂层、新型钛合金及生物涂层技术、rhBMP-2/PDLLA种植体涂层材料诱导成骨、用微束等离子喷涂在TiA16V4基体上制备羟基磷灰石涂层的新型生物涂层技术。并分析了其化学原理、方法、技术和发展方向。     

新型生物涂层技术

阐述了碳/碳复合材料表面纳米HAp/壳聚糖生物复合涂层、新型钛合金及生物涂层技术、rhBMP-2/PDLLA种植体涂层材料诱导成骨、用微束等离子喷涂在TiA16V4基体上制备羟基磷灰石涂层的新型生物涂层技术。并分析了其化学原理、方法、技术和发展方向。     

嵌入碳纳米线的三维编织复合材料损伤监测

为实现对三维编织复合材料制件损伤情况进行实时监测,提出了通过三维五向四步法在三维编织复合材料中嵌入碳纳米线传感器的方法,由于碳纳米线传感与碳纤维具有相似性,因此碳纳米线嵌入三维编织复合材料制件的对其承载性能几乎没有影响。通过三点弯曲实验分析了碳纳米线在三维编织复合材料制件遭受外界应力时其电阻变化率与应力应变的相关性。实验结果说明显示其相关性为指数拟合关系,因此,三维编织复合材料的损伤状况可通过嵌入其中的碳纳米线传感器的电阻变化率与制件所承载的应力应变函数映射关系来进行实时监测。     

基于碳纳米线的三维编织复合材料制件内部缺陷检测研究

使用碳纳米线作为传感器对三维编织复合材料制件内部缺陷进行无损检测。描述了碳纳米线嵌入三维编织复合材料制件的基本方法,分析了碳纳米线的力学特性。测试结果表明,嵌入的碳纳米线电阻与三维编织复合材料制件的拉伸应变具有很好的线性关系。并采用电阻响应面理论分析了三维编织复合材料制件的内部缺陷,其结果与扫描电镜显示的结果一致,说明碳纳米线应用于三维编织复合材料制件无损检测可行。该方法为三维编织复合材料制件的无损检测提供了一种新技术。     

界面层对三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料断裂韧性的影响

为探究界面层对SiC_f/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明：界面层对三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_f/SiC和P/S-SiC_f/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^1/2,而试样B-SiC_f/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^1/2;但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_f/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MP...     

嵌入三维编织复合材料的碳纳米线应变传感特性

为实现三维编织复合材料的原位结构健康监测,研制了嵌入碳纳米线的三维五向编织复合材料预制件,建立了基于三维编织复合材料试件的碳纳米线应变传感实验系统,分析了嵌入三维编织复合材料中的碳纳米线应变传感特性。结果表明：在单调拉伸和循环加载卸载过程中,嵌入三维编织复合材料的碳纳米线传感器电阻变化与试件应变的线性相关性较高;在较大载荷循环加载卸载后,碳纳米线传感器产生的残余电阻可用于检测试件的损伤或累积损伤;引入电阻应变相关系数建立了电阻变化净差值与机械应变净差值的应变传感方程,可实现基于碳纳米线传感器的三维编织复合材料原位结构健康监测。     

产业用纺织品行业“十二五”创新成就奖揭晓

正10月12日,产业用纺织品行业"十二五"创新成就奖揭晓,上海大学复合材料研究中心"碳/碳复合材料工艺技术装备与应用"等20项创新产品和技术被授奖,成为CINTE16一大亮点。中国纺织工业联合会党委书记王天凯、秘书长高勇、中国工程院院士     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

氧化镍/还原氧化石墨烯/碳布复合材料超级电容器的制备与电化学性能

利用水热合成法，在碳布上制备不同比例的镍基前驱体氢氧化镍[Ni(OH)₂]。通过管式炉高温煅烧，形成氧化镍/碳布复合材料；再浸渍氧化石墨烯溶液，经二次煅烧制备氧化镍(NiO)@还原氧化石墨烯(rGO)/碳布(C)复合材料。采用SEM、TEM对NiO@rGO/C复合材料进行形貌观察，通过XPS分析不同复合材料的结构和官能团，采用三电极体系测试样品的电化学性能，采用蓝电电池测试电极的循环性能。试验结果表明：NiO-1@rGO/C复合材料在1 mA/cm²电流密度下面积比电容可达548.9 mF/cm²,经10 000次充电/放电循环，电极的电容保持率为85.7%,表明负载了NiO和rGO的碳布复合材料具有优异的电化学性能和较好的循环寿命。     

介孔碳固相分散蔬菜中农药残留的前处理方法

利用双官能团分子十八烷胺功能化介孔碳,合成一种新型碳纳米复合材料。基于优化QuEChERS技术开发一种用于微固相萃取(μ-SPE)的高效富集9种农药残留的样品前处理方法,并结合气相色谱-质谱联用仪进行分析研究。发展一种使用μ-SPE介孔碳的新应用,其优势在于通过介孔纤维膜提供的吸附剂的保护,可用于处理基质复杂的样品,当加标浓度为0.020, 0.050和0.120 mg/kg时,其平均回收率范围为85.0%～97.2%,相对标准偏差<10%(n=6),在0.05～0.25μg/mL浓度范围内呈良好线性关系,高灵敏度, 3倍噪音最低检出限为0.01～0.08μg/mL,定量限为0.028～0.26μg/mL,相关系数为0.999 1～0.999 8。在优化条件下,功能化介孔碳纳米复合材料与传统固相萃取相比,具有较好的消除基质干扰和降低色素影响的能力,有望应用于其他复杂基质样品中农药残留检测样品前处理。     

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明：在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2～12.4 GHz),最佳涂层厚度为4.5 mm; Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。