耐高温二氧化硅气凝胶复合材料制备及其导热研究

以二氧化硅溶胶为前驱体,利用树脂转移模塑成型(Resin transfer molding,RTM)工艺制备了二氧化硅气凝胶复合材料.对制备的气凝胶复合材料进行了结构表征;对气凝胶复合材料的隔热性能和耐高温性能进行了试验考核,结果显示,20 mm厚材料经过900℃、1000 s的石英灯考核后背温为186℃,材料经过1100℃、1000 s的马弗炉试验后线收缩率为1.2％,该气凝胶复合材料具有优良的隔热性能和耐高温性能.研究了温度对气凝胶复合材料导热的影响,结果表明,气凝胶复合材料的导热系数随温度的升高逐渐增大,900℃导热系数为室温的5倍.研究了气体环境对气凝胶复合材料导热的影响,发现氮气环境下气凝胶复合材料的导热系数随温度的变化与空气环境基本相同.     

纳米多孔SiO2气凝胶的常压制备及应用

采用多聚硅(E-40)为前驱体摸索了用溶胶-凝胶方法制备SiO2气凝胶的不同反应条件,探索和采用了常压干燥技术.在免除了昂贵繁琐的超临界干燥过程之后,气凝胶的制备成本下降,生产效率提高,并能成规模批量生产多种规格的SiO2气凝胶.采用适当的方法将SiO2气凝胶与聚酰亚氨和无纺布等材料进行复合,制成能耐高温的柔性隔热保温薄膜和高效吸附材料.     

碳气凝胶及其复合材料的环境应用研究进展

碳气凝胶是一类密度极低且具有丰富多孔结构的新型材料。国内外学者围绕碳气凝胶及其复合材料的设计制备和环境应用开展了大量的研究工作。梳理总结了碳气凝胶及其复合材料应用于环境治理的最新进展,包括吸附去除污染物、油水分离和催化降解污染物,阐述了碳气凝胶及其复合材料组成、结构和性能之间的关系,分析材料对不同污染物的吸附、吸收和降解机制,梳理总结了现有材料的优缺点。未来研究的重点方向包括：进一步优选低成本的有机固体废弃物作为制备材料的碳源,发展低成本、规模化的材料制备方法;定向调控材料组成、结构和活性位点进而提升其性能和可循环性;结合全面的经济技术分析和环境影响评价,将碳气凝胶及其复合材料推广应用到大气、土壤和水体污染的修复。     

气凝胶纸蜂窝夹层板的隔热性能

为改善气凝胶复合材料的承压能力,设计了一种纸蜂窝作为夹层,两侧复合气凝胶复合材料的夹层板,并探究该夹层板能否取代聚氨酯泡沫,应用于冷库墙体保温夹层.利用导热系数仪测得的试验数据,对纸蜂窝、气凝胶复合材料、气凝胶纸蜂窝夹层板的隔热性能进行了分析,讨论材料厚度对气凝胶蜂窝夹层板导热性能的影响.结果表明:纸蜂窝的厚度较小时,气凝胶纸蜂窝夹层板的导热系数均低于聚氨酯泡沫板;当纸蜂窝厚度为10 mm、孔径为6 mm,气凝胶复合材料厚度为10 mm或15 mm时,气凝胶纸蜂窝夹层板的导热系数低于0.03 W/(m·K),满足我国保温隔热行业材料的使用要求.     

多巴胺@氮化硼-碳纳米管/聚酰亚胺复合气凝胶太阳能蒸发器的制备与性能

利用太阳能蒸发器进行水蒸发是生产清洁用水的重要途径之一。为了提高聚酰亚胺(PI)气凝胶的太阳能蒸发性能,本文通过添加多巴胺改性氮化硼(PDA@BN)和羟基化碳纳米管(CNT),采用四定向冷冻干燥和亚胺化工艺制备了PDA@BN-CNT/PI复合气凝胶。研究了PDA@BN和CNT的加入对气凝胶的形貌结构、润湿性能、太阳能蒸发性能的影响。结果表明：PDA@BN-CNT/PI复合气凝胶不仅具有良好的亲水性和太阳能光热转换能力,而且其独特的低弯曲度管状结构促进了水在气凝胶内部的运输,提高了太阳能蒸发性能。该气凝胶在2 kW/m²光照下的蒸发速率为1.95 kg/(m²·h),并展现出优异的循环使用性能、化学稳定性和高效的污水净化能力。     

疏水型气凝胶的制备及应用

气凝胶是一种多孔固体材料,具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高吸附性等特性,在隔热隔音材料、光学器件和超级电容器等方面具有广泛的应用前景。对气凝胶进行改性可进一步拓展气凝胶的应用性能。疏水改性是近年来气凝胶研究的一个热点方向,可赋予气凝胶对不同液体特殊的亲和性,疏水型气凝胶目前多用于吸附和隔热材料等。疏水改性主要方法有原位法、化学气相沉积法、表面后处理法和冷等离子改进技术等。主要针对气凝胶疏水改性方法及应用进行了介绍。     

石墨烯基气凝胶的制备及应用进展

石墨烯基气凝胶(GAs)不仅具有超高的比表面积和孔隙率、高导电性、高比热容、低密度,而且还有优异的力学性能、稳定的化学性质,在超级电容器、催化剂载体、吸波材料等方面有广阔的应用。针对石墨烯基气凝胶的制备方法(如模板法、自组装法、3D打印法、溶胶-凝胶法等),以及在环境净化、能源及催化等领域的应用和GAs的发展前景进行了综述。     

炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的吸附性能

间苯二酚和糠醛的醇溶液在六次甲基四胺催化下经溶胶-凝胶过程合成醇凝胶,常压干燥后得到有机气凝胶,经炭化获得炭气凝胶.利用TEM和N2吸附表征了炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的结构,并通过有机蒸汽吸附实验研究了气凝胶的结构-吸附性能关系.实验结果表明：有机气凝胶和炭气凝胶对极性有机蒸汽的静态饱和吸附量高于对非极性有机蒸汽的静态饱和吸附量;提高热处理温度,有利于气凝胶对低浓度极性有机蒸汽和各种浓度非极性有机蒸汽的吸附,但不利于对高浓度极性有机蒸汽的吸附;随着有机蒸汽浓度的提高,气凝胶对极性有机蒸汽的吸附量明显增大,但对非极性有机蒸汽的吸附量影响不大,仅略微上升.此外,气凝胶的室温脱附率高达60 %～85 %.     

柔性海泡石基气凝胶的制备及其保温隔热性能的研究

以海泡石为基质,聚乙烯醇为有机增强相,硅烷偶联剂KH-560和聚乙烯亚胺为交联剂,经冷冻干燥制备了具有优异保温隔热性能的柔性海泡石基气凝胶。其导热系数低至0.0374W/(m·K),轴向在经过80%的压缩形变后能达到100%回弹,径向在经过50%的压缩形变后也能达到100%回弹。该气凝胶有望作为保温隔热材料应用于建筑、隔热帐篷等领域。     

氮化硼及其在导热复合材料中的研究进展

目的 从氮化硼的表面改性、取向结构、形态含量以及杂化填料等4个方面介绍氮化硼填充导热复合材料的基础研究进展,为导热聚合物在电子封装领域的应用提供一定的研究思路。方法 通过对近年来国内外的相关文献进行分析和总结,归纳出微/纳氮化硼的产业化制备方法以及产品性能,并介绍微/纳氮化硼填料对聚合物基复合材料导热性能影响的研究情况。结论 氮化硼各方面均具有优异的性能,可用于制备填充型高导热复合材料。     

氮化硼和纳米金刚石混杂填充聚酰亚胺导热复合材料的制备与表征

以二维六方氮化硼和三维纳米金刚石为导热填料通过原位聚合方式杂化填充到聚酰亚胺(PI)基体中制备导热绝缘复合材料。采用聚芳酰胺和4,4-二氨基二苯醚分别对氮化硼和纳米金刚石进行表面接枝改性,以提高有机-无机两相界面的相容性。通过扫描电子显微镜、导热仪、热重分析等方法对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,不同粒径的导热填料混杂填充聚合物,利用协同效应可以提高堆砌密度,降低界面热阻,形成导热网络。当填料总质量分数为30%,改性氮化硼和纳米金刚石的质量比为9∶1时,复合材料的热导率达0.596 W/(m·K),是纯PI的3.5倍,同时复合材料仍具有较好的热稳定性和电绝缘性,满足微电子领域的应用需求。     

Ice‐Templated Assembly Strategy to Construct 3D Boron Nitride Nanosheet Networks in Polymer Composites for Thermal Conductivity Improvement

Owing to the growing heat removal issue of modern electronic devices, polymer composites with high thermal conductivity have drawn much attention in the past few years. However, a traditional method to enhance the thermal conductivity of the polymers by addition of inorganic fillers usually creates composite with not only limited thermal conductivity but also other detrimental effects due to large amount of fillers required. Here, novel polymer composites are reported by first constructing 3D boron nitride nanosheets (3D‐BNNS) network using ice‐templated approach and then infiltrating them with epoxy matrix. The obtained polymer composites exhibit a high thermal conductivity (2.85 W m⁻¹ K⁻¹), a low thermal expansion coefficient (24–32 ppm K⁻¹), and an increased glass transition temperature (T_g) at relatively low BNNSs loading (9.29 vol%). These results demonstrate that this approach opens a new avenue for design and preparation of polymer composites with high thermal conductivity. The polymer composites are potentially useful in advanced electronic packaging techniques, namely, thermal interface materials, underfill materials, molding compounds, and organic substrates.     

高结晶度氮化硼纳米片的制备及其与聚乙烯醇复合薄膜的性能

以具有特殊花瓣状形貌的硼酸镁纳米片为模板、前驱体和硼源, 以氨气为氮源合成了氮化硼纳米片(BNNSs), 通过 SEM、TEM、XRD、Raman和FT-IR等对其形貌和结构等进行了分析。结果表明: 合成的BNNSs为厚度仅约5 nm、横向尺寸150~300 nm、结晶度极高的单晶片层状h-BN, 多个BNNSs聚集形成了形貌与硼酸镁纳米片类似的形状。以所合成的BNNSs为填料, 制备了不同BNNSs添加量的BNNSs/聚乙烯醇(PVA)复合材料薄膜, 结果表明添加30% BNNSs的复合薄膜的弹性模量较纯PVA薄膜提高了约39.8%, 面内热扩散系数和热导率则分别最大提高了约7和8倍, 说明以此BNNSs做为填料能明显改善BNNSs/PVA复合薄膜的热学性能。     

酰胺化氮化硼−氧化石墨烯导热绝缘油墨的研制

目的 研制兼具导热和绝缘特性的油墨,以拓展油墨在电子器件领域的应用。方法 以氮化硼(BN)晶体和尿素为原料,采用球磨法合成了氨基化氮化硼(BN-NH₂)纳米片,并在羧基活化剂的参与下,利用氧化石墨烯(GO)上的羧基与BN-NH₂上的氨基共价反应,制备酰胺化氮化硼-氧化石墨烯纳米复合填料(BN-GO),辅以高分子树脂、单体、颜料及各类助剂,研制导热绝缘油墨。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等手段对BN-NH₂纳米片的形貌结构、晶型晶面和BN-GO的价键结构进行表征,最后对油墨的印刷适性、导热性能和绝缘性能进行测试。结果 实验成功制备了氨基化氮化硼(BN-NH₂)纳米片和酰胺化氮化硼-氧化石墨烯纳米复合填料(BN-GO),当BN-GO的质量分数为3.0%时,所制备的导热绝缘油墨的印刷适性良好,印刷打样后的导热系数可提升至1.45 W/(m·K),体积电阻率高达9.86×10¹¹Ω·cm,相较于空白油墨试样,分别提升了4.8倍...     

氮化硼纳米管的制备及其最新进展

综述了氮化硼（BN）纳米管的研究现状及其最新进展,介绍了目前普遍采用的几种制备BN纳米管的工艺方法及其相关的生长机制。同时着重分析比较了用不同制备方法获得的BN纳米管的端帽结构。     

氮化硼/脂肪酸复合相变材料的形状稳定性和导热性分析

目的 探究氮化硼(BN)对月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)等4种脂肪酸(FA)的形状稳定性和导热性的影响。方法 将FA融化后,添加BN,在熔融状态下共混,制备出4种不同的成型复合相变材料,并分析BN的添加量、光?热转换、储热时间和温度对复合相变材料的密度和形状稳定性的影响,以及BN添加量对FA相变材料热导率的影响。结果 复合相变材料的密度随着BN添加量的增加呈线性增大趋势,稳定性也随之增强,在4种FA中添加BN的最佳质量分数分别为68%、69%、69%、68%;复合相变材料的泄漏率随着储热时间的增加呈线性增大趋势,在储热12 h时其泄漏率小于0.6%,泄漏率随着储热温度的升高而增大,在高于熔点25 ℃左右条件下加热3 h,泄漏率低于0.1%;材料经过4次光?热转换后,其泄漏率小于0.4 %;复合材料的热导率分别比纯FA的热导率提高了401.91%、597.92%、353.74%、304.95%。结论 制备的成型复合相变材料具有不同的储能温度、导热性能和稳定性,可以作为运输过程中的保温材料。     

氮化硼复合材料在包装领域应用的研究进展

目的综述国内外氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展,对未来氮化硼材料在包装领域的应用进行展望。方法整理归纳国内外文献,简单介绍氮化硼纳米片(BNNSs)的性质和制备方法,以及氮化硼复合材料的制备方法,重点整理分析氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展。结果氮化硼具有独特的二维纳米片层结构和相互重叠的层层结构。添加BNNSs不仅可以明显提高复合材料的导热率、机械强度、绝缘性等,还可以改善复合材料的阻隔性能、力学性能、化学稳定性能、抗菌性能等。结论氮化硼复合材料具有热导率高、绝缘性好等优点,可应用于电子封装领域,并在阻燃、抗菌、防腐等包装材料领域具有不错的发展前景。     

Self-Catalytic Ternary Compounds for Efficient Synthesis of High-Quality Boron Nitride Nanotubes

The large-scale synthesis of high-quality boron nitride nanotubes (BNNTs) has attracted considerable interests due to their applications in nanocomposites, thermal management, and so on. Despite decades of development, efficient preparation of high-quality BNNTs, which relies on the effective design of precursors and catalysts and deep insights into the catalytic mechanisms, is still urgently needed. Here, a self-catalytic process is designed to grow high-quality BNNTs using ternary W–B–Li compounds. W–B–Li compounds provide boron source and catalyst for BNNTs growth. High-quality BNNTs are successfully obtained via this approach. Density functional theory-based molecular dynamics (DFT-MD) simulations demonstrate that the Li intercalation into the lattice of W₂B₅ promotes the formation of W–B–Li liquid and facilitates the compound evaporation for efficient BNNTs growth. This work demonstrates a high-efficient self-catalytic growth of high-quality BNNTs via ternary W–B–Li compounds, providing a new understanding of high-quality BNNTs growth.     

气凝胶热特性的研究现状

气凝胶的独特结构使其具有不同于一般材料的热传导方式.给出了气凝胶的固相传导、气相传导以及热辐射的理论公式,并根据理论公式讨论了降低气凝胶热导率的方法,可作为制备超级隔热材料的参考.同时展望了气凝胶作为超级隔热材料的应用和发展方向.