填充型聚合物基介电储能复合材料的研究进展

聚合物薄膜电容器具有功率密度超高、击穿场强高、易于生产和密度小等特点,因而被广泛地应用于电力电子设备中.但是由于聚合物本身低的介电常数而导致其能量密度较低,限制了其在新兴领域的应用.通过复合的方式向聚合物基体中加入不同形貌与特性的填料是提高聚合物能量密度的有效途径.本文综述了近年来国内外关于填充型聚合物基介电储能复合材料的研究现状,分类讨论了各种填料的优势与不足,探究了填料与聚合物基体间的界面及相互作用对复合材料介电性能的影响,阐述了填充型聚合物基介电储能复合材料存在的问题和未来的发展方向.     

柔性PDMS基介电复合材料的电场及击穿损伤形貌演变规律研究

与其它储能设备相比,由介电复合材料制得的介质电容器在快速充放电能力与高功率密度方面极具优势,如何提高介电复合材料能量密度与优化其击穿性能已成为当前研究热点之一。为进一步调控并兼顾介电常数与击穿性能,本工作基于DBM(DielectricBreakdownModel,介电击穿模型),采用有限元数值模拟,研究了无机填料的分布对柔性聚二甲硅氧烷(PDMS)基介电复合材料体系的电场与发生介电击穿时击穿损伤形貌演变的具体影响。研究结果表明:填料与基体边界处存在较大的介电差异,可以使用较大介电常数的聚合物基体或较小介电常数的无机填料来减小其界面处的高电场区域,继而提高复合材料的耐击穿能力；同时发现当无机填料分散更均匀时,其树状损伤通道更容易产生分支,此种情况将使介电击穿的树状损伤通道的损伤位点增多,延缓其损伤速度,继而提高复合材料的耐击穿性能。该研究结果将为开发高储能密度且具有优异击穿性能的有机-无机复合电介质材料提供坚实的理论依据。     

新型电容器用高介电常数聚合物研究进展

高介电常数聚合物具有优异的介电性和柔韧性,可以制备高容量有机薄膜电容器等无源器件,近年来受到广泛关注.目前理论和实验研究的热点主要集中在聚合物/无机介电陶瓷、聚合物/导电颗粒复合材料和纯有机聚合物材料.综述了这3种聚合物的高介电机理及研究进展.采用物理、化学方法进行表面修饰改性,掺入导电颗粒及设计具有高度芳环结构聚合物等措施,均可有效提高介电常数、减小损耗.     

基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的研究进展与展望

复合型离子导电聚合物电解质材料是一种以有机聚合物为主要基体且具备离子导电能力的多相功能复合材料,它是由聚合物材料与各种导电物质以均匀分散混合、层叠复合等方式制备而成.复合型离子导电聚合物电解质在电致变色玻璃、锂离子电池、膜燃料电池、超级电容器、传感器等许多领域都具有广阔的应用前景,近年来引起了人们的高度关注.综述分析了基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的基质材料、纳米无机改性填料、纳米分子筛改性填料、盐种类与浓度对PEO基聚合物电解质影响、聚合物电解质常用表征方法等方面的最新研究进展,并对该领域今后的研究工作做了展望.     

聚合物介孔复合材料研究进展

无机介孔材料在催化、吸附领域已经得到了广泛的应用.聚合物介孔复合材料是指将介孔材料以各种方式加入聚合物基体中得到的杂合材料,是介孔材料崭新的应用领域.介绍了聚合物介孔复合材料所使用的主要介孔材料类型,概括了聚合物介孔纳米复合材料的制备方法,包括单体原位聚合和与聚合物共混方法,重点阐述了其作为功能复合材料、药物缓释材料、...     

有机粘土合成的介孔材料

有机粘土合成的介孔材料(MSCs)是用有机物或聚合物有机改性的粘土凝胶经过水热结晶，使得插层的粘土片层随机分散在聚合物基体中，然后焙烧脱去有机模板而制得。介孔半径的大小与聚合物质量百分含量及分子量大小有关。该类介孔材料可应用于加氢脱硫催化剂载体、分子的选择吸收、聚合物基纳米复合材料等领域。本文介绍了MSCs的制备方法及应用。     

聚合物基介电复合材料研究进展

以聚合物为基体的介电复合材料在微电子等领域具有重要的应用前景,因而得到了广泛关注。从聚合物基介电复合材料的不同结构类型及其研究进展、介电理论模型,及其主要应用领域三个方面对国内外的相关研究进行了综述。     

SiO2的功能化改性及其与聚合物基体的界面研究进展

纳米二氧化硅(SiO_2)作为一种最常用的无机纳米材料,受到了各个领域研究者的广泛关注且已得到实际应用。以纳米SiO_2作为改性填料,得到的聚合物纳米复合材料兼具了聚合物基体和纳米SiO_2二者的优点,因而表现出优异的力学性能、热学性能、光学性能以及化学稳定性等。但是纳米SiO_2表面富含大量活性硅羟基,极易团聚,用一般方法难以实现其在纳米尺度上的均匀分散以及与高分子基体材料间良好的界面粘结。因此,在制备纳米SiO_2改性的聚合物基纳米复合材料前,研究者们常通过对SiO_2进行表面改性,以改善其与聚合物基体的界面相容性及其在聚合物基体中的分散性,并赋予其一定的功能性。目前,纳米SiO_2的改性方法有很多,总的来说主要为物理改性和化学改性,而根据改性剂的种类不同,又可以分为有机改性、无机改性和杂化改性三种。聚合物/纳米SiO_2复合材料的优异性能不仅取决于有机聚合物和无机纳米SiO_2两组分的性能,还取决于两者间的界面结构和形态特征。尽管界面相的体积含量只占总体积含量中很少的一部分,但是界面间的相互作用、界面处聚合物结构与基体结构的差异、界面相微观形貌的变化等都会使整个复合体系的宏观性能发生明显的改变。因而针对有机聚合物与无机纳米SiO_2间的界面研究对于纳米复合材料性能的优化设计具有重要的科学意义。近年来,关于聚合物与无机纳米粒子之间的界面研究主要集中在两个方面:一方面是聚合物及无机纳米粒子表面的物理、化学性质对界面处性能的影响;另一方面是聚合物基体与无机纳米粒子之间的界面相互作用对复合材料性能的影响。目前,常通过现代仪器分析技术测试界面相的微观形貌(如粗糙程度、厚度等)及化学结构(如化学键合方式、键能等),或结合分子动力学模拟阐明分子集合体结构以及相互间的微观作用机理,从理论角度更准确地解释界面性能和界面行为,为复合材料的优化设计提供理论基础和新方法。本文归纳了有机改性、无机改性和杂化改性三种方法在纳米SiO_2的功能化方面的研究进展,讨论并对比了不同改性方法的优势和缺点,较全面地综述了当前现代仪器分析表征和分子动力学模拟在聚合物/SiO_2界面作用研究方面的最新进展,最后展望了纳米SiO_2与聚合物基体界面作用未来研究的工作重点。     

导热高分子材料研究进展

讨论了提高聚合物导热性能的途径－合成高导热系数的结构聚合物，用高导热无机填料对聚合物进行填充复合。综述了导热高分子材料的研究成果：聚合物导热的基本概念和影响其导热性能的因素及导热系数的预测理论；聚合物基导热复合材料的选材、复合技术及其应用。指出了导热高分子材料的研究方向－－纳米导热填料的研究和开发；聚合物树脂基体的物理化学改性；聚合物基体与导热填料复合新技术的研究和开发；复合材料导热模型的建立、导热机理（特别是聚合物基体与导热填料界面的结构与性能对材料导热性能的影响）及导热通路的形成等；探索高导热本体聚合物材料的制备方法和途径等。对导热高分子材料的研究和开发有重要意义。     

醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA复合支架材料的结构及力学性能

有机/无机材料的两相界面作用和均匀复合是影响复合支架材料性能的主要因素。本研究通过工艺改进, 对聚氨酯软段成分进行改性得到醇化蓖麻油, 经原位聚合发泡制备出多孔复合支架, 较好地实现了纳米羟基磷灰石(n-HA)颗粒的均匀分散。结果表明, 改性聚氨酯基体有效增加了羟基值, 其与极性n-HA两相界面复合良好, 无明显界面分相和颗粒团聚发生。支架孔径分布均匀, 但支架材料的孔隙率、孔径大小和结晶度略有减小。红外光谱和X射线衍射分析表明, n-HA和醇化蓖麻油基聚氨酯基体的分子间存在丰富的氢键和化学键, 促进了无机-有机相的相容性和稳定性。醇化改性和纳米无机粒子添加对材料性能的协同作用有效改善了支架的力学性能, 复合支架的压缩强度和模量均大幅增长。该种n-HA/聚氨酯复合支架有望用于进一步的骨再生和骨组织工程研究。