基于FTIR和RBF网络的二元脂肪酸/SiO2相变储湿复合材料热湿性能优选预测

采用溶胶-凝胶法制备二元脂肪酸（BFA）/SiO₂相变储湿复合材料,既具有相变调温性能,又具有储湿调湿性能,还能满足无机材料的相容性。研究溶液pH值、超声波功率、去离子水用量、无水酒精用量及BFA用量对BFA/SiO₂相变储湿复合材料结构的影响规律,通过FTIR分析BFA/SiO₂相变储湿复合材料的嵌合机制。通过RBF网络,研究BFA/SiO₂相变储湿复合材料的结构参数与热湿性能优选预测模型。结果表明：BFA/SiO₂相变储湿复合材料中BFA与SiO₂仅仅是物理嵌合。最优热湿性能的BFA/SiO₂相变储湿复合材料制备工艺参数：pH值为3.64、超声波功率为120 W、去离子水用量为1.45 mol、无水乙醇用量为0.78 mol和BFA用量为0.079 mol。预测结果：30%相对湿度（RH）~90% RH湿容量为0.1676 g/g、相变焓为41.89 J/g。测试结果：30% RH~90% RH湿容量为0.1653 g/g、相变焓为41.22 J/g。     

制备均匀粒度分布的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO2)光-热-湿复合材料

以Ce-La-TiO₂空心微球作为载体材料,棕榈醇（H）-棕榈酸（PA）-月桂酸（LA）作为相变材料,采用溶胶-凝胶法和真空吸附法制备H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料。通过均匀设计与径向基函数（RBF）神经网络结合,考察制备因素（如磁力搅拌转速、恒温回流温度、煅烧升温速度和真空恒温干燥箱真空度）对H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料粒度分布的影响,并且对粒度分布最均匀的H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.45~0.55时,RBF神经网络具有最佳的逼近效果。粒度分布最均匀H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料的制备工艺参数为：磁力搅拌转速为1 762 r/min、恒温回流温度为66.9℃、煅烧升温速度为2.43℃/min和真空恒温干燥箱真空度为0.58 MPa。基于上述制备参数,中位径d₅₀为190.02 nm,粒径分布区间的实测值为180.50 nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为3.58%。在相对湿度35%~85%的平衡含湿量为0.0369~0.1702 g/g,相变温度为24.21~29.48℃,相变焓为31.24~33.07 J/g,经过5 h对甲醛的降解效率为56.92%。     

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备与表征

以SiO2为载体,癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备了癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料,利用等温吸放湿法、步冷曲线法、FTIR、SEM、激光粒度分析仪(LPSA)、BET、TGA和DSC等对其进行性能测试和表征。结果表明:癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的载体材料SiO2具有"笼"结构,其大量微孔形成三维空间网格结构既可以通过癸酸-棕榈酸与SiO2的物理嵌合方式包裹与束缚相变材料,又可以通过SiO2的亲水性能吸附水分子,具有良好的热湿性能。癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料表面光滑圆润无明显凹陷,颗粒粒径较小且均匀性较好(粒径为82.14nm、孔体积为0.010 7mL/g、孔比表面积为25.16m2/g、孔平均直径为26.63nm),属于纳米级有机相变芯材/无机基体复合材料;相变温度为19.88~23.13℃、相变潜热为38.55~42.56J/g,癸酸-棕榈酸的质量分数约为31.59%,满足人体舒适度的温度范围,适合在建筑领域中广泛应用。     

超声辅助溶胶凝胶法制备硬脂酸/SiO2定形相变储能材料

在超声波的促进作用下, 以正硅酸乙酯为溶胶前驱体、 硬脂酸为相变组分, 经溶胶-凝胶过程制备了硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料。为了研究硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料的制备工艺, 考察了不同超声功率对材料制备过程中加强两相传质作用的辅助效果的影响以及不同种类催化剂对材料制备过程中溶胶-凝胶过程的影响, 最后确定出具有良好定形效果下材料的最大硬脂酸质量分数为60%。超声辅助酸碱复合催化法制备硬脂酸/SiO₂材料具有无需添加助溶剂和表面活性剂、 凝胶速度快、 方法简便的优点。对硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料进行了FTIR结构表征和DSC、 TG热性能及热稳定性测试, 产品的相变焓值达91.46 J/g, 在低于175℃具有良好的热稳定性。      

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

疏水性聚酰亚胺增强SiO2气凝胶复合材料的制备与表征

采用化学交联、溶胶-凝胶和表面改性的方法,制得疏水性聚酰亚胺（PI）增强SiO₂气凝胶复合材料。以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4’,4’-二氨基二苯醚（ODA）为聚合单体,3-氨丙基-三己氧基硅烷（APTES）为封端剂,合成APTES封端的聚酰亚胺,与正硅酸乙酯（TEOS）混合形成前驱体。采用酸碱两步催化凝胶、湿凝胶依次进行表面疏水改性、溶液置换及CO₂超临界干燥,得到聚酰亚胺增强SiO₂气凝胶复合材料样品。利用FTIR、SEM、比表面积测试仪、万能材料试验机、接触角分析仪等表征样品的化学组成、微观形貌、孔结构、力学性能及疏水性能等。结果表明：PI质量分数为6wt%的样品密度为0.124 g/cm³,比表面积为724 m²/g,平均孔径尺寸为14 nm,接触角为134°,抗压强度为0.295 MPa。20wt%含量的PI增强SiO₂气凝胶样品抗压强度为0.556 MPa。     

表面改性纳米SiO2增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料性能

SiO₂粒子经偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）表面改性后,与木质纤维、聚氯乙烯（PVC）及其它助剂通过熔融混炼制备改性SiO₂-木质纤维/PVC复合材料,用FTIR、SEM和同步热分析仪（STA）对SiO₂粒子和SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的结构与性能进行测试与表征。FTIR分析表明,SiO₂粒子表面接枝了KH550的特征官能团,KH550成功地接枝到SiO₂粒子表面;SEM分析表明,改性纳米SiO₂粒子能在木质纤维/PVC复合材料中均匀分散,其粒径在100 nm左右;添加改性的SiO₂粒子后,木质纤维和PVC结合更加紧密,孔洞间隙减少。纳米SiO₂质量分别占木质纤维质量的10%、8%和10%时,SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的弹性模量、拉伸强度、冲击强度分别达到最优值4.66 GPa、31.12 MPa和4.11 kJ/m²,与未添加SiO₂的复合材料相比分别提高了50.29%、28.91%和16.65%。     

SiO2包覆石墨烯/双马来酰亚胺复合材料的表征及性能

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)改性石墨烯(GE),利用溶胶-凝胶法在GE表面包覆SiO₂微球,得到SiO₂包覆改性石墨烯(SiO₂@(VTMO-GE)),以二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,4,4′-二氨基二苯甲烷型双马树脂(MBMI)为单体,制备MBMI-BBA-BBE(MBAE)树脂基体;同时,以SiO₂@(VTMO-GE)为增强体,采用原位聚合法制备SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料。对VTMO-GE及包覆效果进行表征和分析,研究SiO₂@(VTMO-GE)增强体与SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料性能之间的关系。结果表明:VTMO成功改性GE,且SiO₂微球均匀包覆在VTMO-GE表面;SiO₂@(VTMO-GE)提高了SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料性能。当SiO₂@(VTMO-GE)掺杂量为2.0wt%时,SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度达到最大,分别为23.0 kJ/m2和157.4 MPa,较聚合物基体分别提高了150%和58%;在频率为102~104 Hz范围内,介电常数较为平稳,约为70.0;介电损耗约为3.7×10?3,耐热性能随SiO₂@(VTMO-GE)掺杂量的增加有所提高。SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料具有优异的综合性能,为其进一步应用奠定了基础。      

改性SiO2凝胶涂层滤料制备与性能

从滤料表面改性的角度对提高滤料在高湿环境中运行的稳定性进行研究。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)滤料为基材、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为低表面能物质,采用溶胶-凝胶法,在滤料表面原位生成SiO₂纳米粒子,制备改性SiO₂凝胶涂层滤料。采用FESEM- EDS、FTIR和接触角测量仪分析了PET滤料表面化学成分、润湿性能及表面形貌的变化。结果表明:整理后PET滤料表面生成SiO₂纳米粒子,经MTES改性处理后滤料表面布满疏水的甲基基团,滤料疏水性能显著提高,其表面水接触角达154.11°。SiO₂颗粒在滤料表面均匀分布,凝胶聚合物仅在纤维交叉处沉积,使滤料透气性得以保证,过滤效率由97.0595%增加到99.2028%,过滤品质因数由0.02124增加到0.02761,提升了30%。      

大分子偶联剂的合成及其对SiO_2/三元乙丙橡胶复合材料性能的影响

为改善SiO2在三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料中的分散性并获得良好界面性能,通过传统自由基聚合法合成了一系列不同接枝率的大分子偶联剂,即EPDM、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)的三元共聚物。采用不同接枝率的大分子偶联剂对SiO2/EPDM复合材料进行改性。通过FTIR、1 H-NMR、TGA、DMA和SEM对三元共聚物的结构和SiO2/EPDM复合材料的性能进行研究。结果表明:添加了大分子偶联剂的SiO2/EPDM复合材料的相容性得到了显著改善,拉伸强度和撕裂强度比未经偶联剂处理的SiO2/EPDM复合材料分别提高了109.4%和44.0%;SiO2表面改性后的SiO2/EPDM复合材料的储能模量和玻璃化转变温度有所升高。     

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料,分别以活性炭、Al₂O₃、SiO₂和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明：硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al₂O₃和SiO₂对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al₂O₃的增强效果最佳。当Al₂O₃的添加量（Al₂O₃∶ABS质量比）为5%时,Al₂O₃-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53 kJ/m²;当无机物添加量（无机物∶ABS质量比）为5%时,复合材料的耐水性能表现为：5% Al₂O₃ > 5%活性炭 > 5% SiO₂ > 未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为：5%活性炭 > 5% Al₂O₃ > 5% SiO₂ > 未添加。     

十六醇-十六酸-十二酸/SiO_2三元相变体系复合材料的热湿性能

以十六醇(H)-十六酸(PA)-十二酸(LA)为相变材料,SiO_2为载体材料,采用溶胶-凝胶法制备不同HPA-LA用量的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的湿性能和热性能进行测试,同时利用FTIR、XRD、SEM、LPSA和DSC对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的组成结构、晶体结构、微观形貌、粒径分布、相变温度和相变焓进行表征。结果表明:当HPA-LA用量为0.06mol时,所制备的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料在人体舒适度范围内具有良好的热湿综合性能,即相对湿度为40%~65%时,平衡含湿量为0.07~0.10g/g,相变温度为26.29℃,相变焓为70.55J/g。     

High-Q AlN/SiO2 symmetric composite thin film bulk acoustic wave resonators

High-Q, bulk acoustic wave composite resonators based on a symmetric layer sequence of SiO₂-AlN-SiO₂ sandwiched between electrodes have been developed. Acoustic isolation was achieved by means of deep silicon etching to obtain membrane type thin film bulk acoustic wave resonators (TFBARs). Three different device versions were investigated. The SiO₂ film thicknesses were varied (0 nm, 70 nm, 310 nm, and 770 nm) while the piezoelectric AlN film had a constant thickness of 1.2 μm. The sputter-deposited AlN film grown on the amorphous, sputter-deposited SiO₂ layer exhibited a d_33,f of 4.0 pm/V. Experimental results of quality factors (Q) and coupling coefficients (k_t²) are in agreement with finite element calculations. A Q of 2000 is observed for the first harmonic of the 310 nm oxide devices. The most intense resonance of the 770 nm oxide device is the third harmonic reaching Q factors of 1450. The temperature drift reveals the impact of the SiO₂ layers, which is more pronounced on the first harmonic, reducing the TCF to 4 ppm/K for the 3rd harmonic of the 310 nm oxide devices.     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

SiO2表面改性对高填充SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜性能的影响

选用三种具有不同疏水官能团的硅烷偶联剂,即含苯基的偶联剂1(Ph-1)、含氟基的偶联剂2(F-2)和含环氧丙氧基的偶联剂3(GP-3)对SiO₂进行表面改性,并采用空气辅助干法共混、冷压烧结并车削成膜的方法制备了SiO₂填充量为35wt%、厚度为50 μm的SiO₂/聚四氟乙烯(PTFE)复合薄膜。改性后SiO₂在PTFE中分散均匀。研究了不同含量F-2对SiO₂/PTFE复合薄膜性能的影响,发现当含氟基的硅烷偶联剂F-2用量(与SiO₂质量比)为0.3%时,SiO₂/PTFE复合薄膜的针孔缺陷最少,拉伸强度由9.2 MPa提高至16.2 MPa;在10 GHz下,SiO₂/PTFE复合薄膜的介电常数由2.475降低至2.416,介电损耗由2.66×10?3降低至2.01×10?3,SiO₂/PTFE复合薄膜显示出优异的综合性能。