PEEK基底上厚度为6.4 nm的金薄膜导热导电性能研究

运用高真空溅射镀膜仪在聚醚醚酮(PEEK)薄膜和纤维表面分别制备了厚度为6. 4 nm的金薄膜,并通过瞬态电热技术(TET)测量了该金薄膜的导热性和导电性。PEEK薄膜基底上厚度为6. 4 nm的金薄膜的导热系数、导电系数和洛伦兹数分别为283. 97 W·m~(-1)·K~(-1)、2. 46×10~7Ω~(-1)·m~(-1)和3. 49×10~(-8)W·Ω·K~(-2)。PEEK纤维基底上厚度为6. 4 nm的金薄膜的导热系数、导电系数和洛伦兹数分别为81. 11 W·m~(-1)·K~(-1)、1. 20×10~7Ω~(-1)·m~(-1)和2. 17×10~(-8)W·Ω·K~(-2)。研究发现,在不同基底材料上制备的金薄膜的导热系数、导电系数和洛伦兹数均不同。这种差异可以归因于以下两点:一方面,不同基底材料上制备的金薄膜的晶粒尺寸不同;另一方面,不同的基底材料会引起基底与金薄膜结合界面的平整度不同。金薄膜晶粒尺寸越小,其电子的导热系数、导电系数越小;金薄膜与基底的结合界面平整度越差,其声子的导热系数越小。     

1mN·m～1N·m扭矩国家基准装置的建立

介绍了项目"1mN·m～1N·m扭矩国家基准装置的建立"的立项背景、基本情况和项目取得的成果及主要创新。该项目采用了多项自主研发的关键技术,成功研制了国内首台基于空气轴承支撑技术的全自动高准确度微小扭矩标准装置,该装置复现的扭矩值范围为1mN·m～1N·m,扭矩值不确定度(k=2)在100mN·m～1N·m范围内小于5×10~(-5);在5mN·m～100mN·m范围内小于1×10~(-4);在1mN·m～5mN·m内小于5×10~(-4)。     

砷化镓压敏元件

n型砷化镓单晶(n～10~(15)cm~(-3)电阻率随压力的变化可以应用在压敏元件上。在0～15千巴范围中的流体静压力和明显的非流体静压力环境内发现了(8.0±0.4)×10~(-3)千巴~(-1)的线性压力系数。热敏度大致为(～3×10~(-3)3K~(-1))。使用重掺杂的材料(n～3×10~(18)cm~(-3)时,其热敏度缩减至～10~(-5)K~(-1),可与锰铜压力计相媲美,同时压力系数上升至(25±4)×10~(-3)千巴~(-1)。     

Cu/Al复合材料热电性能的研究

运用新型感应加热工艺,通过固-液-固相复合法制备铜/铝复合材料。分析了不同成分结合层的电阻率及结合层厚度与铜铝复合材料热电性能间的关系。实验中用氙灯导热仪DXF200对Cu/Al复合材料结合层的导热系数进行测定,用SB100A/20A型四探针导体/半导体电阻率测试仪对Cu/Al复合材料结合层电阻率进行测定。结果表明,铜铝复合材料结合层的导热系数为205.6 W/(m·K),铜铝复合材料中间化合物Cu9Al4的电阻率为14.35×10-8Ω·m,CuAl的电阻率为11.56×10-8Ω·m,CuAl2的电阻率为8.17×10-8Ω·m,且随着结合层厚度的增加,复合材料的等效导热系数逐渐减小,当铜铝复合材料结合层厚度保持在1~100μm的范围时有具有较好的导电、导热性能。     

真空低温防护热板法导热系数测量仪的研制北大核心CSCD

建立了一套可应用于真空条件下的双试件防护热板法导热系数测量装置,装置中设计了真空调节装置和低放气率的多层隔热结构,可实现真空度为10^(-4)Pa量级~常压下的环境压力调节;通过液氮(或恒温浴)降温和电加热共同控温,可实现-160—280℃的温度控制和导热系数测试。而后通过国家标准样品检验了装置的测量准确性,表明本装置对国家标准样品的测试偏差小于1%;并测量了不同真空度和不同温度条件下的样品导热系数;最后给出了装置的不确定度分析,计算表明本装置在全量程的测量不确定度优于±5%。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC复合材料及其性能

本文以低密度C/C复合材料为坯体,有机锆聚合物为前驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)制备C/C-ZrC复合材料,并对其微观结构、力学性能、烧蚀性能以及烧蚀机理进行了研究。结果表明ZrC在材料内分布均匀,密度为2.05g·cm~(-3)的C/C-ZrC复合材料其弯曲强度为89.70MPa,呈脆性断裂。经氢-氧焰烧蚀150s后其线烧蚀率为-2.2×10~(-3)mm·s~(-1),质量烧蚀率为-1.0×10-3g·s~(-1),远低于密度为1.86g·cm~(-3)的C/C复合材料(线烧蚀率:4.4×10~(-3) mm·s~(-1),质量烧蚀率:7.5×10~(-4)g·s~(-1));在烧蚀的过程中,ZrC表现出优先氧化,同时生成的ZrO_2阻挡层能有效阻挡热量的传递和氧气的渗透,提高了材料的抗烧蚀性能。     

BN表面沉积纳米Sn对BN/环氧树脂复合材料导热绝缘性能的影响

采用液相还原法,制备了BN表面沉积纳米Sn粒子(BN-Sn NPs)杂化材料,用于环氧树脂(EP)的导热绝缘填料。BN-Sn NPs表面纳米Sn的粒径和熔点分别为10~30 nm 和166.5~195.3℃。BN表面沉积纳米Sn后,粉体Zeta电位及压片的导热系数增加,EP滴在压片表面的接触角降低。在BN-Sn NPs/EP复合材料固化过程中,BN-Sn NPs表面纳米Sn熔融烧结,有利于填料相互桥联在一起,降低接触热阻,并改善界面性能,从而提高BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数。当填料体积含量为30vol%时,BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数达1.61 W(m·K)?1,比未改性BN/EP复合材料的导热系数(1.08 W(m·K)?1)提高了近50%。Monte Carlo法模拟表明,BN和BN-Sn NPs在EP基体中的接触热阻(R_c)分别为6.1×106 K·W?1和3.7×106 K·W?1。与未改性BN/EP复合材料相比,BN-Sn NPs/EP复合材料的介质损耗增加,介电强度及体积电阻率降低,但仍具有良好电绝缘性能。      

多功能真空校准装置

为满足航天器热试验常用真空计及标准漏孔的校准需要,研制了多功能真空校准装置。该装置可用于进行热偶真空计、压阻规、电容薄膜真空规、潘宁规、热阴极电离规等真空测量传感器的校准,同时也可以用于渗透型真空漏孔的校准。装置选用静态比对法、动态比对法、质谱比对法设计建成,真空校准范围为1.33×10~5Pa~1×10~(-4)Pa,真空漏孔校准范围为5×10~(-5)~5×10~(-9)Pa·m~3/s,装置智能化水平高,操作简便,适合真空规管的批量校准。     

Ba、Ga共掺杂对石榴石型固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)显微组织及电导率的影响

采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1 100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga_(0.15)Ba_x-Li_(6.55+x)La_(3-x)Zr_2O_(12),x=0～0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10~(-5)S·cm~(-1)提升到2.22×10~(-4)S·cm~(-1)。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li_(6.7)Ga_(0.15)La_(2.85)Ba_(0.15)Zr_2O_(12)样品在30℃下的总电导率为2.11×10~(-4)S·cm~(-1),远高于单独掺杂Ga时Li_(6.55)Ga_(0.15)La_3Zr_2O_(12)样品的总电导率(σ=1.40×10~(-5)S·cm~(-1)),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。     

冰生消过程体系导热系数动态变化特性

本文利用基于瞬变平面热源技术的Hot Disk热常数分析仪研究了冰生消过程中导热系数的变化规律。根据体系状态的变化,冰的生消过程可以分为5个阶段:未结冰过程(纯水)、结冰过程(冰水混合)、纯冰过程、融冰过程(冰水混合)、完全融解(纯水)。实验温度从10.3℃降至-11.0℃,然后再升至10.3℃,5个阶段中测得的导热系数分别为0.592~0.669 W/(m·K)、0.603~2.284 W/(m·K)、2.019~3.106 W/(m·K)、0.611~1.945 W/(m·K)和0.596~0.598 W/(m·K)。结果表明:水结冰融冰过程中,体系导热系数发生动态变化,并且体系导热系数值可能不是纯冰或冰水混合物的导热系数;当温度接近冰点时,水或冰的结构可能改变,导致体系导热系数突变。由于冰和水的密度不同,在结冰融冰过程中体系局部微环境的冰水两相可能存在微弱的自然对流,进而影响体系的导热系数。在实际生产活动中冰的生消过程一般接连发生,考虑体系导热系数动态变化的因素,可以避免热平衡失调影响生物环境或涉冰构筑物结构性能。     

喷射沉积硅铝电子封装材料的组织与性能

采用喷射沉积技术制备了电子封装材料70%Si-Al合金板材,制备的合金具有细小均匀的组织结构,各向同性,Si相粒子分布弥散.分析表明合金具有和半导体材料接近的热膨胀系数(7×10-6～8×10-6/℃)、优良的导热性能(＞100W/m·K),实验表明合金具有较好的机械加工性能,可以用普通的刀具进行加工,初步研究了热等静压在合金制备中的应用.     

膨胀石墨/芒硝复合定形相变材料制备及性能研究

以复合芒硝(SCNa)为相变材料,膨胀石墨为载体,采用真空吸附法制备出导热增强型膨胀石墨/复合Na_2SO_4·10H_2O定形相变材料。试验结果表明:表面活性剂OP-10(质量分数5%)的加入能有效提高膨胀石墨和复合Na_2SO_4·10H_2O相变材料的结合稳定性,表面活性剂的添加对定形相变材料导热系数基本无影响,添加表面活性剂的膨胀石墨定形相变材料导热系数为2.26 W/(m·K),为原复合芒硝相变材料的215%。     

电子束法沉积ZnIn_2Se_4膜的结构与XPS表征

研究了电子束法沉积ZnIn_2Se_4薄膜的工艺条件,所得致密、均匀膜的导电类型可以通过不同气氛处理得到控制。该膜的最佳参数为:电阻率ρ为2.35×10~(-1)Ω·cm,Hall迁移率μ_H为106cm~2·V~(-1)·S~(-1),载流子浓度N是1.51×10~(17)cm~(-3),禁带宽度E_(?)为2.23eV。采用XPS技术研究了膜的组成、结构、价态。     

一种10~5～10~(-7) Pa现场真空计校准装置的设计

针对现场真空校准需求,设计出校准范围为10~5～10~(-7) Pa的现场真空计校准装置。装置集成了比较和标准流导两种校准方法,采用模块化设计减小了装置的体积和重量;通过触摸屏或计算机实现自动化数据采集及操作控制,装置能够自动出具并上传校准证书;校准室通过特殊工艺处理及双极串联抽气机组抽气,设计的极限真空度为10~(-8 )Pa量级;采用流导法和定容法设计出10~(-2)～10~(-10) Pa·m~3/s的复合型标准气体流量计,解决了宽量程标准流量的提供问题。本现场真空校准装置设计的校准范围为10~5～10~(-7) Pa,外形尺寸不超过500 mm×500 mm×600 mm,主体重量小于50 kg,具有校准范围宽、便携、自动化程度高等优点。     

低温下固体材料导热系数的测定

研制了一套能在４～３００Ｋ温区和１×１０￣（－４）～１×１０￣２Ｗ．ｃｍ￣（－１）·Ｋ￣（－１）导热系数范围内，测出各种固体材料导热系数的装置。本文介绍了装置的原理、结构、几种工程材料导热系数的测试结果。该装置具有结构简单、操作方便等优点。     

自燃法制备Na掺杂Ca_3Co_4O_9及其热电性能的研究

采用简单的自燃法, 以去离子水为溶剂, 柠檬酸为螯合剂, 硝酸盐为原料制备了金属钠掺杂的(Na_xCa_(1-x))_3Co_4O_9热电材料前驱粉.前驱粉经煅烧、球磨、冷压、烧结等工艺获得块体材料.通过X射线衍射, 扫描电镜观察等方法对样品的结构与形貌进行了分析表征.在573～1073K温度区间内, 测试了材料的电阻率和Seebeck系数.研究表明,试样(x=0.15)在973K时的电阻率可达ρ=5.899mΩ·cm,Seebeck系数S=185μV/K,热电转换功率因子值p=5.802×10~(-6)W/(m·K2).     

石墨烯导热增强相变储能材料的制备及性能

为了提高复合相变储能材料的导热性能,以N,N,N-三甲基-1-十六烷基溴化铵(CTAB)改性剂,氧化石墨烯(GO)经有机化改性、还原反应制得功能化石墨烯(CTAB-RGO),并作为强化传热载体对癸酸-十二醇(CA-LA)共混物(相变储能材料)进行导热增强改性,获得新型石墨烯导热增强相变储能材料。结果表明,CTAB-RGO的加入提高了CA-LA相变复合材料的相变潜热、导热系数、热稳定性能等。添加1%CTAB-RGO复合材料的相变潜热为164.7 J/g,相对CA-LA混合物提高了22%;导热系数为高达0.94 W/(m·K),导热增强率为184%。     

真空漏率校准装置的研制和应用

真空漏率校准装置可以对(10~5~10~(-4))Pa范围内的各种真空计和(10~(-7)~10~(-9))Pa·m~3/s的真空漏孔进行校准。该装置的特点是结构简单、量程宽、易操作和工作效率高。     

利用纳米石墨强化正癸酸-十四醇复合相变材料的导热性能

作为常用的有机相变材料,脂肪酸具有循环熔融/结晶稳定的热性能以及无毒、无腐蚀性等优点,但脂肪酸体系的导热系数(0. 1～0. 3 W·m~(-1)·K~(-1))低,限制了它的工业应用范围。为了提高正癸酸(CA)-十四醇(TA)复合相变材料的导热性能,本实验选用CA与TA物质的量比为7∶3的复合相变材料为基液,通过添加不同质量分数的纳米石墨制备出正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料体系。研究发现,当添加纳米石墨的质量分数为0. 1%～0. 9%时,能形成较为稳定的悬浮液。通过SEM、DSC和Hot Disk导热系数测定仪对复合材料的主要热物理性能进行表征,分析结果表明,正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的导热系数相对原基液有较大幅度的提高,而相变潜热和相变温度没有太大变化。当添加纳米石墨的质量分数为0. 6%时,所制备的正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的综合性能最佳,其固态和液态导热系数分别提高了39. 5%、35. 2%,相变温度和相变潜热分别为20. 42℃、154. 25 k J/kg,并且具有良好的热稳定性。