双组元掺杂锆硅再结晶石墨的性能

以假烧石油焦、煤沥青、铅粉及硅粉为原料，采用热压工艺制备了一系列掺杂再结晶石墨。研究了掺杂组元对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化．结果表明，掺杂锆使再结晶石墨的基本物理性能及其微晶结构有较大幅度的改善。在含锆石墨材料中，适当掺杂硅可提高材料的热导率，但是当锆的掺杂量为9％、硅的掺杂量大于2％(质量分数)时，再结晶石墨的常温热导率降低．双组元掺杂锆、硅使再结晶石墨的导电率和力学性能下降。在再结晶石墨中，掺杂的锆以碳化锆的形式存在，掺杂的硅大都以气态形式逸出，只有微量的硅以碳化硅的形式存在．     

(Mg2Si1-xSbx)0.4-（Mg2Sn）0.6固溶体合金的制备及热电输运特性

以Mg、Si、Sn、Sb块体为原料,采用熔炼结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了n型(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)系列固溶体合金.结构及热电输运特性分析结果表明:当Mg原料过量8wt%时,可以弥补熔炼过程中Mg的挥发损失,形成单相(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体.烧结样品的晶胞随Sb掺杂量的增加而增大;电阻率随Sb掺杂量的增加先减小后增大,当样品中Sb掺杂量x≤0.025时,样品电阻率呈现出半导体输运特性,Sb掺杂量x>0.025时,样品电阻率呈现为金属输运特性.Seebeck系数的绝对值随Sb掺杂量的增加先减小后增大;热导率κ在Sb掺杂量x≤0.025时比未掺杂Sb样品的热导率低,在Sb掺杂量x>0.025时高于未掺杂样品的热导率,但所有样品的晶格热导率明显低于未掺杂样品的晶格热导率.实验结果表明Sb的掺杂有利于降低晶格热导率和电阻率,提高中温区Seebeck系数绝对值;其中(Mg2Si0.95Sb0.05)0.4-(Mg2Sn)0.6合金具有最大ZT值,并在723 K附近取得最大值约为1.22.     

掺杂钛催化机理及其再结晶石墨导热性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、钛粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂钛再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加钛对再结晶石墨的热导率、抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂钛再结晶石墨的热导率、抗弯强度均有较大的提高.室温下,RG-15再结晶石墨的层面方向热导率可达424W/(m·k),抗弯强度可达50.2MPa.微观结构分析表明,少量的掺杂钛,即可使材料达到很高的石墨化度;过多的钛掺杂量不利于材料的热导率以及抗弯强度;原料中掺钛量为15wt％时,再结晶石墨的微晶发育以及排列程度最好,此材料的石墨化度为96.4％,微晶参数La为306nm.XRD物相分析表明,钛元素在再结晶石墨中以碳化钛的形式存在.钛对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释.     

天然石墨/陶瓷复合材料的制备及其性能

为了拓展天然石墨的应用领域，通过热压工艺，在天然石墨中掺杂B、Si和Zr陶瓷组元，制备了天然石墨／陶瓷复合材料，利用SEM、XRD等分析手段研究了材料微观结构，并探讨了掺杂组元以及天然石墨颗粒大小对材料性能的影响．结果表明：掺杂Zr可有效地提高石墨材料的热导率，B的加入可有效地提高石墨材料的力学性能，而Si的加入可加速Zr对石墨材料的催化石墨化；随着天然石墨粒径的增加，制得石墨材料的热导率也随之增加，其中，以粒径为13μm的天然石墨制得的材料强度和密度为最优。     

双组元掺杂钛硅再结晶石墨传导性能的研究

用煅烧石油焦作填料,煤沥青作粘结剂,钛粉和硅粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列双组元掺杂再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加剂对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂15wt％钛粉再结晶石墨的传导以及力学性能有较大幅度的提高.在掺杂钛粉15wt％、硅粉<2wt％时,双组元再结晶石墨的常温热导率随着硅粉的掺杂量的增加有所提高.当掺杂钛粉及硅粉分别为15wt％和2wt％时,再结晶石墨RG-TiSi-152的常温热导率可达494W/m·K.但是当掺杂钛粉15wt％、硅粉>2wt％时,随着硅粉的继续增加,再结晶石墨的常温热导率反而降低.而双组元掺杂钛硅再结晶石墨的导电以及力学性能却随着硅粉的掺杂量的增加而降低.XRD分析表明,对于双组元掺杂钛硅再结晶石墨而言,钛元素最终在材料中以碳化钛形式存在,而硅元素则大都以气态形式被逸出,XRD物相图谱中未发现硅及其碳化物的存在.材料RG-TiSi-152的微晶尺寸La以及晶面层间距d₀₀₂分别为864和0.3355nm.     

掺杂对TiC基金属陶瓷性能的影响

采用回归正交法设计掺杂TiC试样真空炉烧结试验,通过测定烧结样的电阻率、抗弯强度、线收缩率,研究了掺杂成分对TiC基金属陶瓷导电性、致密性、力学性能的影响。分析发现,掺杂对烧结体的电阻率影响不显著;烧结体的线收缩率随Cu含量增加而提高,随Ti(C,N)、Co含量增加而下降,Ti(C,N)的影响大于Co;烧结体的抗弯强度随Cu、Ni含量增加而提高,增加Ti(C,N)、Co含量,烧结体的抗弯强度呈现先增后减的变化,其中Cu的影响最大;Cr3C2对烧结体的线收缩率、抗弯强度基本不产生影响。综合对TiC烧结体的导电性、抗弯强度、线收缩率影响来看,较有益的成分是Cu,其次是Ni。     

Li1.02CoxCryMn2-x-yO4的固相合成及性能表征

采用固相法合成锂离子正极材料尖晶石相Li1.02CoxCryMn2-x-yO4，研究元素Co、Cr不同掺杂量对产物的结构、晶胞常数、电化学性能和电池内阻的影响．分析表明，掺杂少量的Co、Cr的LiMn2O4依然保持着尖晶石结构；晶胞常数随掺杂量的增加而减小，从而使尖晶石的比表面积增大，有利于提高电池的初始容量；并有效地抑制了充放电过程中的Jahn-Teller效应和Mn^3＋的歧化反应．掺杂Co、Cr后Li1.02MnO4初始容量有所下降，且随掺杂量增加而减小，但能明显改善材料的循环性能．     

镧掺杂Sr0.4Ba0.6TiO3材料的导热性能

研究了不同镧掺杂浓度下Sr0.4Ba0.6TiO3材料的导热性能,研究镧元素对其导热性能的影响,得到了不同掺杂量下钛酸锶钡材料的热导率,材料密度随烧结温度与成型压力的增加而增大;同时发现少量镧元素的掺杂,可以增加钛酸锶钡材料的热导率;当镧元素掺杂量较大时,降低了材料的热导率.钛酸锶钡材料的电子热导率随材料烧结温度的升高基本不变,声子热导率随材料烧结温度的升高而增加.     

Sr、Mg掺杂LaGaO3固体电解质材料的离子导电性研究

采用固态反应法制备了Sr、Mg掺杂的LaGaO3固体电解质材料，研究了不同Sr、Mg掺杂量对LSGM材料的导电性的影响．结果表明，随Sr、Mg掺杂量的增加，LSGM材料的电导率开始增加，达到最大值后，逐步降低，LSGM1520和LSGM2015具有最高电导率，此时材料由单一的立方相组成；LSGM材料的离子电导率随测试温度的升高而增加，ln（σT）与1／T关系曲线呈现两段不同斜率的直线，交点温度为T^＊，当测试温度低于T^＊时，氧离子迁移激活能大于温度高于T^＊的激活能．     

BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3三元系统的介电性能研究

对三元系统BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3的微结构和介电性能进行了研究．XRD分析表明Nb2O5／Ni2O3协同掺杂的BaTiO3陶瓷为赝立方相结构；在掺杂1．0mol％Ni的BaTiO3中，Nb的固溶度〈4．0mol％．SEM观察表明，随Nb掺杂量的增加，BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小．BaTiO3陶瓷的室温介电常数、介质损耗，以及在低温端和高温端的电容变化率都随Nb含量的增加而先增大后减小．DSC测量表明，Nb掺杂使BaTiO3陶瓷的居里温度向高温方向移动．该系统瓷料介电性质的变化与材料的晶粒尺寸以及掺杂剂导致的相变温度的移动密切相关．本实验在BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3系统中开发出了新型的X8R材料，这种材料很有希望用于制备大容量X8R多层陶瓷电容器．     

粘结MoS2基钼固体润滑膜的抗承载能力和耐速度性能研究EI

为了探讨粘结MoS2基固体润滑膜在干摩擦条件下的抗承载能力和耐速度性能,使用国产的环一块摩擦磨损试验机在干摩擦下对粘结MoS2基固体润滑膜在不同载荷和不同速度试验条件下的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:粘结MoS2基固体润滑膜的承载能力有高达2100N,在0.512～3.84m/s的滑动速度范围内具有良好的抗磨减摩性能.对转移膜的研究结果表明高载高速试验条件有利于促进对偶表面生成高质量的转移膜.粘结MoS2基固体润滑膜具有良好的抗承载能力和耐速度性能的机理应归结于在摩擦过程中对偶表面高质量转移膜的生成.     

Short Fibre Reinforced PP/PANI-Complex Blends and their Mechanical and Electrical Properties

This study deals with the mechanical and electrical properties of polypropylene (PP)/ polyaniline (PANI)-complex blends and their short glass fibre (GF) composites. In particular, the surface resistivity, the electrical conductivity and its profile were characterized. Tensile modulus, tensile strength and impact resistance of the materials were also measured as a function of GF- and PANI-complex content. The miscibility and microstructure of the blends could be studied by using light optical and scanning electron microscopy. While a steady increase in tensile modulus with increasing GF content was observed in all material combinations, an improvement in the tensile strength could only be achieved in case of the glass fibre reinforced unmodified PP-matrix composites. The conductivity of the materials increased with increasing PANI-complex content. The low percolation threshold for conductivity could be explained by the formation of a PANI-complex network near the surface of the samples.     

中间相碳微球/氰酸酯树脂复合材料的导电导热性能

选取M22、M15和M23三种不同粒径中间相碳微球（MCMBs）作为填料,分别以10vol%、25vol%、40vol%和50vol%体积分数填充氰酸酯树脂（CE）制备了MCMBs/CE复合材料,通过SEM、XRD、拉曼光谱仪、导热仪、体积电阻仪分析了不同粒径的MCMBs/CE复合材料的性能。结果表明:三种球形粉体都具有石墨化结构,其中M22粉体球形度最好、石墨化程度最高（I_D/I_G=0.23）、体积电阻率最小。三种MCMBs粉体制备的MCMBs/CE复合材料的吸水性、导热性和导电性均随填充量的增加而增大,冲击强度则先增大后减小。其中以M22在40vol%填充率下所得MCMBs/CE复合材料的综合性能最优,吸水率为0.45%,冲击强度为23.6 kJ/m2,热导率达1.28 W/（m·K）,体积电阻率达1.5 Ω·cm。      

PAN-based carbon fibers/PMMA composites: thermal, dielectric, and DC electrical properties

The study deals with thermal, dielectric, and DC electrical properties of polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers/poly(methyl methacrylate) composites. The polymer composites contain 0, 5, 10, 20 and 30 wt.% PAN-based carbon fibers. The thermal conductivity was studied as a function of filler content and temperature. It was found that the thermal conductivity is enhanced by addition of carbon fibers concentration and temperature. The dielectric properties were determined using impedance measurements. The results showed that the dielectric constant and dielectric loss are decreased with frequency, and increased with both temperature and fibers content. The DC electrical conductivity, temperature coefficient of resistance, and activation energy were studied as a function of fibers concentration in the temperature ranges 30–110?°C. It was found that the composites exhibit negative temperature coefficient of resistivity and enhancement of electrical conductivity with increasing temperature and carbon fibers concentration. The observed increase in the DC conductivity was explained according to the approach of conductive paths and connections between the carbon fibers.     

碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的制备与性能表征

为制备低电阻率的尼龙66基复合材料,以碳纤维和镍粉(Ni)填充尼龙66制备碳纤维-Ni/尼龙66高导电复合材料。研究填料表面改性和含量对碳纤维-Ni/尼龙66复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明:KH550改性碳纤维和Ni有助于降低碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率随着碳纤维和Ni含量的增加而减小,且碳纤维和Ni填充尼龙66的导电逾渗阈值均为20wt%,此时制备的碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率为455Ω·cm,熔融温度为202.2℃。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度随着碳纤维或Ni含量的增加而先增大后减小。当Ni含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度在碳纤维含量分别为20wt%和10wt%时达到最大值,分别为98MPa和70 MPa;当碳纤维含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度则在Ni含量为30wt%和20wt%时达到最大值,分别为120 MPa和67 MPa。     

原位聚合增密次数对C/C复合材料性能的影响

以萘为基体碳源,Lewis酸为催化剂,通过对芳烃小分子的催化缩聚建立了一种新型原位聚合C/C复合材料的增密方法。分别对两种不同密度的炭纤维增强C/C复合材料预制体进行致密化处理,研究了原位增密次数对材料体积密度、电阻率、弯曲强度和断面形貌的影响。结果表明:经过五次致密化循环,样品密度分别由原来的1.05 g/cm3和1.68g/cm3提高到1.52g/cm3和1.83g/cm3,电阻率由4.44mΩ.cm和0.84mΩ.cm降至1.09mΩ.cm和0.28mΩ.cm,弯曲强度由26MPa和86MPa增至95MPa和211MPa,说明原位聚合增密方法非常有利于快速提高复合材料的密度和其他物理性能,是一种有前途的增密新途径。     

MWCNTs改善WS2/三元乙丙橡胶复合材料的非线性电导特性与热导性能

通过在一定量的纳米WS₂中添加极少量的多壁碳纳米管（MWCNTs）,形成MWCNTs-WS₂复配填料,采用双辊开炼机将三元乙丙橡胶（EPDM）与不同配比的复配填料混合制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料。并研究了极少量的MWCNTs添加对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料非线性电导性能、直流击穿性能和导热性能的影响。结果表明,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料在25℃时的非线性电导特性起到明显的增强作用,且随着MWCNTs含量的增加,复合材料非线性电导特征有明显的规律性变化;由于MWCNTs自身的高电导率和电导正温度系数效应,MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料电导率随电场强度的变化趋势在80℃时不再表现非线性特征。另外,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料的热导率有明显地改善。      

The mechanical properties and thermal conductivity of carbon/carbon composites with the fiber/matrix interface modified by silicon carbide nanofibers

For modification, silicon carbide nanofibers (SiCNFs) are uniformly dispersed on the fiber surface of the unidirectional carbon preform. The modified unidirectional carbon preform was then densified to obtain SiCNF–C/C composites by chemical vapor deposition (CVD). The microstructure of SiCNF–C/C composites was investigated. The mechanical properties and thermal conductivity of the modified composites were analyzed as well. Results show that PyC preferentially deposits on the surface of SiCNFs with high degree of order. The interface between carbon fibers and matrix has high texture, resulting in a good bonding between them. The mechanical properties of C/C composites are adjusted. After modification, the fracture mode is changed and the flexural strength is enhanced, especially in vertical direction. The thermal conductivity of modified composites is also enhanced in both vertical and parallel directions.     

C／C复合材料石墨化度与导电性能的关系

研究了五种具有二维及准二维结构的炭/炭复合材料在不同石墨化度下各自的电阻率的变化,分析了引起这些变化的原因。结果表明,在所研究的石墨化度范围内,随着石墨化度的升高,材料的电阻率都呈下降的趋势,且电阻率ρ随石墨化度g的变化符合线性关系ρ=a     

炭黑/聚丙烯-聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)复合材料的介电性能和压阻性能

为了制备柔性较好的聚合物基压阻材料,利用熔融共混法制备了炭黑/聚丙烯-聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)(CB/PP-SEBS)复合材料,并研究了CB含量对CB/PP-SEBS复合材料介电性能和压阻性能的影响。结果表明:随着CB含量的增加,CB/PP-SEBS复合材料的介电常数、介电损耗及电导率均提高;CB/PP-SEBS复合材料发生导电逾渗时,CB的含量为12.2wt%;在CB/PP-SEBS复合材料发生弹性形变时,由于外力破坏了CB的导电网络,复合材料的电阻随着应变的增大而增大;循环压阻测试结果显示,在弹性变形区CB/PP-SEBS复合材料的电阻随着应变呈现周期性变化。研究结果可为制备具有稳定电阻变化的聚合物基压阻材料提供借鉴。