石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与介电性能研究

以天然鳞片石墨为原料,通过Hummers法制备氧化石墨,微波热解剥离制备出少层数的石墨烯纳米片。以硅烷偶联剂KH-560为改性剂,超声共混制备石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料。采用FT-IR和SEM分析样品的微观结构和形貌,测试其介电性能。结果表明,随着石墨烯纳米片添加量的增加,复合材料介电常数呈现先增大后减小的趋势,当石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,介电常数达到最大;石墨烯纳米片对复合材料介电损耗的影响与之相反;偶联改性使复合材料的介电常数增大,介电损耗减小。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

热塑性聚氨酯/石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

采用热剥离法和甲苯二异氰酸酯(TDI)改性制备了功能化氧化石墨烯(iGO),并以iGO作为填料制备了热塑性聚氨酯/石墨烯(TPU/iGO)纳米复合材料。采用扫描电镜(SEM)对GO和iGO进行了微观形貌研究;采用XRD衍射仪、拉曼光谱仪和傅里叶红外光谱仪等对复合材料的结构进行了研究;采用精密介电频潜仪测定了复合材料的介电常数和介质损耗因数。结果表明,TDI对iGO材料的插层改性,增大了石墨烯的层间距;TPU-2.0%iGO纳米复合材料的拉曼光谱与纯iGO材料更加相似,而其红外光谱与纯TPU材料更加相似;iGO的掺入,有效提高了复合材料的抗拉强度,当iGO添加量为0.5%(体积分数)时,TPU/iGO纳米复合材料的抗拉强度达到最大,为54.6MPa,比纯TPU基体材料提高了20.5%;在频率为1 000 Hz时,TPU-2.0%iGO纳米复合材料薄膜的介电常数最高可以达到308.2,同时介电损耗却很低,在频率1 000 Hz时,其介电损耗在0.2以下。因此,TPU/iGO纳米复合材料可作为有效的EMI屏蔽和ESD材料。     

石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料的制备及磨损性能研究

以石墨烯纳米片、聚四氟乙烯(PTFE)为原料,制备了石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料。研究了不同石墨烯纳米片含量(0,0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,1.25%(质量分数))对复合材料导热性能、力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着聚四氟乙烯中石墨烯纳米片含量的增加,复合材料的微观结构趋于无序,其导热系数逐渐增大,导热性能逐步增强;当石墨烯纳米片含量为0.75%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度和断裂伸长率最佳;当石墨烯纳米片含量为1.25%(质量分数)时,复合材料的摩擦系数最小,为0.195,磨损量最低,仅37 mg。磨损实验前后复合材料的碳结构发生了变化,磨损后复合材料的缺陷增大,石墨化程度大大降低,石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料具有良好的耐磨损性能。     

苎麻/纳米颗粒增强环氧封装材料的介电性能

以苎麻原麻和苎麻布为增强体,加入不同含量的纳米Sn(OH)4和Al(OH)3,采用模压成型法制备了苎麻/纳米颗粒增强环氧封装材料,探讨了不同纳米颗粒含量及不同比例对封装材料介电性能的影响。结果表明:纳米氢氧化物比表面积越大,封装材料的介电常数和介电损耗略大;加入单一颗粒时,封装材料的介电常数和介电损耗随着粒子含量的增加而增大;加入混合颗粒时,封装材料的介电常数和介电损耗随着Sn(OH)4比例的下降而减小。     

CB/CNTs/PP导电高聚物力/温度作用下介电性能的研究

以聚丙烯(PP)为基体,炭黑(CB)和碳纳米管(CNTs)为填料,通过熔融共混、注塑成型制备导电复合材料,测定电场频率、填料种类、填料含量以及温度、载荷等因素对其介电性能的影响。结果表明,室温下,随着填料含量的增加,材料介电常数和介电损耗均呈增大趋势;随着频率的增加(100 Hz～10MHz),介电常数和介电损耗首先迅速降低,然后逐渐趋于稳定;随着CNTs的加入,CB/CNTs/PP导电复合材料的介电常数明显增大,但是当填料含量达到某一定值时,继续增大CNTs的含量,介电常数反而下降;同一频率下,随着温度的升高(30～100℃),由热膨胀引起炭黑粒子间距的变化会导致介电常数减小。复合材料压缩实验表明:压缩载荷作用下,材料发生形变,基体中的CB粒子间相对位置改变,引起介电常数减小。     

CoFe_2O_4/PVDF复合材料介电和磁性能研究

为增强聚偏氟乙烯(PVDF)的介电性能和磁性能,以湿法化学法合成的纳米铁酸钴(CoFe_2O_4)和PVDF为原料,通过粉末热压法制备了CoFe_2O_4/PVDF复合材料,并对其介电性能和磁性能进行了研究。结果表明,成功合成了纳米CoFe_2O_4,CoFe_2O_4在PVDF基体中分散均匀;与纯PVDF相比,随CoFe_2O_4掺杂量的增加,复合材料的介电常数、电导率、损耗因子均逐步增大;12%(wt,质量分数)CoFe_2O_4掺杂量时,复合材料的介电常数达18.7,介电损耗仅为0.11;复合材料为硬磁材料;复合材料的击穿电压与击穿场强随CoFe_2O_4掺杂量的增加先增大后减小。     

多元碳纳米材料协同改性玻璃微珠/环氧树脂复合材料

采用静电自组装法制备了还原氧化石墨烯表面修饰中空玻璃微珠（rGO@HGB）,与导电炭黑（CB）、石墨烯纳米片（GNPs）一起与环氧树脂（EP）共混,制备了CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料,并系统研究了复合材料的微观结构、导电性能和介电性能。结果表明,rGO@HGB的加入能够显著提高rGO@HGB/EP复合材料的导电性能和介电常数,进一步引入CB和GNPs后,形成了被rGO@HGB隔离的导电逾渗网络,rGO、CB和GNPs三者对提高CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料性能具有协同作用。在CB与GNPs的总含量固定为0.2vol%,且二者的体积比为10:1时,CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料的导电与介电性能最优,对应的体积电阻率为1.88×104 Ωcm,在1 kHz下的介电常数高达454.5,分别比CB-rGO@HGB/EP和GNPs-rGO@HGB/EP复合材料提高了11.3%和10.7%,而其介电损耗仅为0.065。      

脱掺杂聚苯胺纳米纤维/低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能

采用苯胺单体与氧化剂"迅速混合"的聚合方法制备了盐酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米纤维,后经氨水脱掺杂得到脱掺杂聚苯胺纳米纤维,利用扫描电子显微镜观察了脱掺杂PANI纳米纤维的形貌。通过熔融共混的方式配制出不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,采用傅里叶变换红外光谱研究了纳米复合材料的结构,并测量了不同温度、不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的电导率、击穿强度和不同频率下相对介电常数及介电损耗。研究结果表明,实验得到了直径均一的脱掺杂PANI纳米纤维;添加适量的脱掺杂PANI纳米纤维的LDPE复合材料电导率降低;添加少量脱掺杂PANI纳米纤维复合材料的击穿强度没有降低;复合材料的相对介电常数先降低后增大,但介电损耗一直在增大。     

脱掺杂聚苯胺纳米纤维/低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能EI北大核心CSCD

采用苯胺单体与氧化剂"迅速混合"的聚合方法制备了盐酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米纤维,后经氨水脱掺杂得到脱掺杂聚苯胺纳米纤维,利用扫描电子显微镜观察了脱掺杂PANI纳米纤维的形貌。通过熔融共混的方式配制出不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,采用傅里叶变换红外光谱研究了纳米复合材料的结构,并测量了不同温度、不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的电导率、击穿强度和不同频率下相对介电常数及介电损耗。研究结果表明,实验得到了直径均一的脱掺杂PANI纳米纤维;添加适量的脱掺杂PANI纳米纤维的LDPE复合材料电导率降低;添加少量脱掺杂PANI纳米纤维复合材料的击穿强度没有降低;复合材料的相对介电常数先降低后增大,但介电损耗一直在增大。     

纳米BaTiO3/聚醚砜复合材料的制备和性能研究

为了改善有机介质材料的介电性能,采用溶液共混和水沉淀工艺,以聚乙二醇为分散剂,并辅以超声振荡制备了钛酸钡/聚醚砜复合材料。用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合材料的微观形态,观察到纳米钛酸钡在复合材料中均匀分散。用Q表测定复合材料的介电常数和介电损耗正切值,发现复合材料的介电常数和介电损耗正切值随着钛酸钡体积分数增加而增加,得到了复合材料的介电常数、介电损耗与钛酸钡体积分数的关系式。在兼顾可加工性能的前提下,复合材料的介电常数可达到8.2,比纯聚醚砜提高了2倍多。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的介电性能研究

通过Staudenmaier法制备了完全氧化的氧化石墨(GO),并通过高温热膨胀制备了单层石墨烯(graphene)。用FT-IR和TG对GO的氧化程度、含氧官能团进行了表征,用SEM和TEM对天然石墨(NG)、GO和graphene的微观结构进行了分析。利用超声共混法制备了graphene/环氧树脂介电纳米复合材料,介电性能的测试表明,graphene的加入使环氧树脂介电常数大幅提高,当graphene添加量为0.25%(质量分数)时,材料介电常数达到25,是纯环氧树脂的4倍,介电损耗0.11。这为石墨烯在介电储能方面的应用和低成本介电复合材料的制备提供了新思路。     

等离子喷涂MoSi2/Al2O3涂层材料的力学与介电性能

以MoSi2为吸收剂,纳米Al2O3粉为基体,采用大气等离子喷涂法制备出MoSi2/Al2O3复合涂层。研究了MoSi2含量对复合涂层力学及介电性能的影响。结果表明,MoSi2颗粒均匀分布于Al2O3基体中;随MoSi2含量的增加,复合涂层的抗弯强度、断裂韧性及冲击强度逐渐增强;根据测定的复介电常数与频率的关系及计算出的介电损耗角正切可以看出,复合涂层的介电常数与MoSi2含量有关,MoSi2掺量越高,复合材料涂层的介电常数越小;随频率的逐渐增大,材料的复介电常数表现出减小的趋势,具有频散效应。     

BaTiO3纳米粒子/环氧精细功能复合材料的制备及其介电性能的研究

采用精细复合工艺, 制备了BaTiO₃纳米粒子/环氧复合材料, 研究了该复合材料的介电常数随BaTiO₃含量的变化关系, 以及复合材料的介电损耗性能。      

石墨烯/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和性能

为优化石墨烯/氰酸酯(CE)复合材料的制备工艺并提高其韧性,制备了对苯二胺(PPD)功能化的氧化石墨烯(GO-PPD),分别以GO和GO-PPD为添加物,以CE和环氧树脂(质量比为7:3)共混物为基体树脂制备了GO/CE-环氧树脂和GO-PPD/CE-环氧树脂复合材料。采用红外和拉曼光谱表征GO和GO-PPD的结构,并研究了二者在溶剂中的溶解性。GO-PPD在乙醇等低沸点和低毒性的有机溶剂中表现出稳定的溶解性,与GO相比,GO-PPD明显改善了复合材料制备的工艺性。性能研究表明,GO和GO-PPD的加入均会降低基体树脂的固化温度,明显提高其力学性能和热性能,使基体树脂的介电常数和介电损耗显著增大,但仍然基本保持良好的耐湿热性和耐腐蚀性。石墨烯表面的化学性质影响石墨烯/CE-环氧树脂复合材料的综合性能,与GO相比,GO-PPD的加入能更明显提高复合材料的力学性能和耐热性。     

填料含量对纳米BaTiO_3/环氧树脂复合体系介电性能的影响

通过采用机械共混法制备纳米BaTiO3/环氧树脂两相复合材料和纳米BaTiO3/环氧树脂/炭黑三相复合材料。观试了纳米BaTiO3/环氧树脂两相复合材料的微观形态、介电常数与介电损耗角正切,以及纳米BaTiO3/环氧树脂/炭黑三相复合材料的介电常数与介电损耗角正切,根据微观结构理论、极化理论以及渗流理论分析了纳米BaTiO3填料含量对纳米BaTiO3/环氧树脂复合材料微观形态和介电性能的影响,及导电相炭黑的加入对该复合体系介电性能的影响。     

氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能

以双酚A型二氰酸酯为树脂基体,平均粒径为3 μm的BaTiO3为功能填料,采用浇铸法研制氰酸酯复合电介质材料,考察了25℃,1MHz时氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能.结果表明,BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数,减小了材料的介电损耗,并且最大填充量为体系总质量的60%,此时介电常数最大(15.823),介电损耗最小(0.0037);随着树脂转化率的增加,材料的介电常数先增大后减小,而介电损耗一直在减小;硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)显著改善了BaTiO3粒子在氰酸酯基体中的分散效果,提高了材料的介电常数,保持介电损耗不变.     

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。     

石英纤维/KH308复合材料的介电性能

为研究石英纤维/聚酰亚胺（KH308）复合材料介电性能与纤维体积分数、频率、温度和吸水率之间的关系,通过热压成型法,制备了4种不同纤维体积含量的石英纤维/KH308复合材料,采用高Q谐腔法分别测试这4种复合材料在不同状态下的介电常数和介电损耗。结果表明：石英纤维/KH308复合材料的介电常数随着纤维体积分数增加而变大,介电损耗随纤维体积分数变化不大;7~18 GHz频率下,复合材料的介电常数和介电损耗基本不随频率变化;25~300℃下,复合材料的介电常数随温度增加变化比较平缓,而介电损耗随温度的增加而降低;复合材料吸水后,介电常数和介电损耗都会增加;复合材料介电常数ε<4,介电损耗tanδ<0.1,能满足导弹天线罩透波材料介电性能的要求。     

石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料的原位合成

选择改进的H ummer方法制备氧化石墨烯;采用硼氢化钠和柠檬酸钠相结合的方法还原氧化石墨制备石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料,采用拉曼光谱、TEM、SEM、UV-Vis、XRD、FTIR等多种测试手段对其表征,发现硼氢化钠可以还原氧化石墨烯中的边缘缺陷,柠檬酸钠可以剥离氧化石墨烯片层并使银纳米颗粒附着在石墨烯片层上,石墨烯层数较少且随着反应时间的延长,银纳米颗粒的尺寸也会逐渐增大.