纳米氮化硼/氧化石墨烯/聚氨酯基复合材料的制备及其导热和力学性能

采用一种高能量密度的介质搅拌磨在添加高分子分散剂情形下将硅烷偶联剂改性后的六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯均匀预分散在高黏度聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料。分别探究了硅烷偶联剂改性氮化硼颗粒和氧化石墨烯的改性效果、分散剂对氧化石墨烯的分散效果以及单一和混合掺入氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯的含量对其聚氨酯基复合材料导热和力学性能的影响。另外,通过等效介质模拟计算和分析了氮化硼纳米颗粒或氧化石墨烯与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率。采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪及红外成像仪对样品的改性分散效果、导热及力学性能进行表征。结果表明,通过改性后的纳米无机颗粒与聚氨酯基体相容耦合性好;当改性纳米氮化硼和氧化石墨烯的掺入量分别为10%和2%(质量分数)并有效分散在聚氨酯基体中时,其聚氨酯基复合材料的热导率为(0.671±0.033) W/(m·k),相对于未掺入纳米颗粒的聚氨酯材料(0.233 W·m~(–1)·K~(–1)),提高了188%。这主要归因于在有效分散的条件下掺入改性纳米氮化硼或氧化石墨烯可使其与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率降低。另外,经力学性能测试表明,改性纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料的Shore硬度和磨损率分别为91和2.03%,相对于未掺入纳米无机颗粒的聚氨酯材料,分别提高了4.12%和降低了26.63%。     

环氧树脂/镀银纳米石墨微片导热复合材料的制备与性能

以膨胀石墨为原料,采用超声分散法和化学镀法制得镀银纳米石墨微片,然后将其填充在环氧树脂基体中制备环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料。结果表明,银粒子均匀镀覆在纳米石墨微片上,银层厚度为100 nm,有利于在环氧树脂基体中形成导热通路;与环氧树脂相比,环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料的力学性能和热导率能都得到提高;当镀银纳米石墨微片含量为3 %时,复合材料的热导率为1.827 W/(m·K),比纯环氧树脂热导率提高了近5倍。     

烧结助剂及增强相对氮化硅陶瓷材料性能的影响

氮化硅陶瓷基复合材料由于其优异的性能广泛运用于市场各领域.本文概述了制备氮化硅陶瓷基复合材料常用的几种烧结助剂和增强相,综述了烧结助剂对材料烧结过程的影响以及几种常用增强相的研究现状及增韧机理,最后对氮化硅陶瓷基复合材料未来的发展趋势和研究方向进行了总结与展望.     

超高分子量聚乙烯/石墨包覆纳米铜复合导电材料研究

在NaBH4/EDA体系中还原CuCl2石墨层间化合物合成了石墨包覆纳米铜复合填料(GECNP).以GECNP为导电填料,采用球磨共混-热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基复合材料.UHMWPE/GECNP复合材料的X射线衍射(XRD)分析表明:在制备过程中无新相生成;扫描电镜(SEM)观察发现:其微观结构均匀,GECNP以纳米片状分散于基体中,构成导电网络;有关导电性的研究表明:复合材料导电机制符合聚合物基复合材料的导电渗滤理论,渗滤阈值为8.766%,低于常规碳系填料.当GECNP体积浓度为12.8%时,体系电导率最高,为7.55S/cm,高于石墨纳米片填料.     

聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料的制备与表征

以氧化石墨为原料,制备膨胀石墨,在超声波的作用下,膨胀石墨的片层结构发生剥离得到纳米石墨微片,对纳米石墨微片进行化学镀银,制备镀银纳米石墨微片,然后采用原位聚合法制备了聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料。结果表明,纳米石墨微片的厚度为30～90nm,直径为1～20μm,具有相当大的径厚比(平均为200),该结构对纳米石墨微片在聚合物基体中形成导电网络极为有利;镀银纳米石墨微片的厚度为200～250nm,被聚吡咯完全包覆,并以纳米级尺寸均匀分散在聚吡咯基体中;聚吡咯/镀银纳米石墨微片复合材料的耐热性能和导电性能较纯聚吡咯均有所提高。     

裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响

以SiC纳米纤维(SiC_nf)为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al₂O₃-Y₂O₃烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_nf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17) MPa·m^1/2,抗弯强度为(375.5±8.5) MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。     

碳/碳复合材料中的微区结构和性能的研究

实验以Raman光谱、原位纳米力学测试、偏光显微镜和扫描电镜(SEM)对碳/碳复合材料不同微区的结构和性能进行研究,实验结果表明:碳/碳复合材料不同微区的结构和性能存在明显的差异性,不同微区的石墨化程度是沿着相邻纤维中心径向逐步增强,至纤维间的碳基体最高;碳基体以片层状结构沿纤维表面取向,呈同心圆环状,其光学各向异性远...     

纳米碳化硼和氮化硼复合增强碳氮化钛基金属陶瓷材料及其制备工艺

本发明公开了一种纳米碳化硼和氮化硼颗粒复合增强碳氮化钛基金属陶瓷材料,在以碳氮化钛Ti(C,N)为主相,以镍、钴为粘结相的基体材料中添加增强相,该增强相为纳米碳化硼和纳米氮化硼颗粒,该增强相的添加量为金属陶瓷材料原料质量的0.5%～8.0%。该金属陶瓷材料的制备工艺流程     

新型导电填料——纳米石墨微片

经过超声波粉碎,可将膨胀石墨制备成一种新型导电填料——纳米石墨微片。它的厚度为纳米,直径在微米范围,具有很大的形状比。将纳米石墨微片分散于聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙等聚合物基体中制备导电复合材料,其渗滤阀值远低于一般的导电填料复合体系。纳米石墨微片有望在导电材料、电磁屏蔽材料、电加热材料等领域得到应用。     

纳米碳/纳米金葡萄糖生物传感器的制备及其影响机制

研究碳基纳米材料与纳米金(GNPs)颗粒的组合方式对葡萄糖(GLU)催化检测性能的影响。以离子液体(IL)作为导电性质的粘合剂,将碳基材料粘合在电极表面,并电沉积纳米金颗粒,制备成修饰电极。通过改变碳基种类(多壁碳纳米管(MWCNTs)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、单壁碳纳米角(SWCNHs)、羧化石墨烯(C-GR))制备多种纳米碳修饰电极,对葡萄糖进行电化学检测和优化。实验发现,碳基材料性质影响葡萄糖传感器的灵敏度。其催化效果是MWCNTsSWCNTsC-GRSWCNHs,结果显示纳米材料电子加速通道对其催化性能起关键作用,碳基修饰层上电沉积的单层纳米金对葡萄糖的检测灵敏。通过SEM表征发现,相比于裸玻碳电极(GCE),纳米碳管上电沉积的纳米金颗粒尺寸更微小,且分散在碳纳米管上。组合有利于碳基与纳米金颗粒催化效应的发挥。制备了一种高灵敏无酶葡萄糖传感器,并尝试用于实际血清加标回收检测。     

改性纳米氮化硅/FKM复合材料的制备和性能研究

采用甲基丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物对纳米氮化硅进行表面改性,制备改性纳米氮化硅/氟橡胶(FKM)复合材料,并对其性能进行研究.结果表明:改性纳米氮化硅在FKM基体中分散均匀;当改性纳米氮化硅用量为1.5份时,改性纳米氮化硅/FKM复合材料的综合物理性能、耐磨性能、耐热空气老化性能和耐油性能较好.     

氧化物-非氧化物复合材料的显微结构特征

利用SEM、TEM及HREM研究了氧化物-非氧化物复合材料的显微结构特征。结果表明(1)在氧化物基体中引入非氧化物,非氧化物颗粒将穿插于氧化物颗粒构成的骨架中;在非氧化物基体中引入氧化物,氧化物颗粒将弥散于非氧化物颗粒构成的编织状结构的空隙处。(2)氧化物与非氧化物之间的结合方式可分为(a)直接结合(在没有助烧剂、直接烧结的情况下);(b)通过晶界非晶质薄膜相结合(在有助烧剂奉与的直接烧结和反应烧结的情况下)。(3)所研究的试祥中普遍存在有微裂纹,这些微裂纹将有助于材料抗热震性的改善。     

膨胀石墨与纳米分离技术

天然石墨鳞片经化学法进行插层后,形成一种层间化合物,在高温下,层间化合物会因热分解而使石墨层间沿着垂直方向膨胀数百倍,而形成一发泡碳材料,这种材料称为膨胀性石墨.膨胀性石墨是由纳米石墨薄片组成.纳米石墨薄片是以高度规律之石墨层堆叠而成,厚度约20～50 nm.再进一步使用纳米分离技术将纳米石墨薄片分离,并分散在树脂之中形成特殊的纳米石墨薄片复合材料.同时,探讨了几种物理法的纳米分散技术,以及用于分离纳米石墨薄片之原理.     

加入纳米氮化硅对氮化硅陶瓷性能与结构影响

本文以亚微米级氮化硅为起始原料，加入纳米氮化硅来增强基体，添加氧化铝和氧化钇为烧结助剂，等静压成型，采用无压烧结的方式来制备具有优良性能的氮化硅陶瓷。主要研究了纳米氮化硅的分散；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷力学性能的影响；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷使用性能的影响；纳米氮化硅的加入量对氮化硅陶瓷显微结构的影响。研究结果表明：乙醇作为溶剂在分散介质为聚乙二醇的情况下，超声波震荡40分钟时，纳米氮化硅分散效果最好；随纳米氮化硅加入量的增加，显气孔率增加，吸水率增大；加入3wt％的纳米氮化硅时，试样的体积密度最大，抗弯强度、洛氏硬度、断裂韧性最好，具有较理想的显微结构。     

PP/POE/GNP导电复合材料的制备与性能研究

用油酸钠/乙醇溶液、邻二氯苯、N-甲基吡咯烷酮对膨胀石墨进行表面处理和分散改性并制备了纳米石墨微片(GNP),研究了其效果,确定了油酸钠/乙醇溶液作为分散介质和表面改性剂。将由该处理剂制得的GNP以不同添加量添加到聚丙烯/聚烯烃弹性体共混树脂(PP/POE)中,制得PP/POE/GNP复合材料。测试表明,GNP在基体中分散均匀,大部分达到纳米尺寸,与基体结合良好,复合材料的室温渗滤阈值为9%左右(对应GNP质量份数为10份),GNP质量份数超过10份之后复合材料成为半导体,最低体积电阻率为3.6×107Ω.cm。当GNP质量份数为20份时,复合材料仍然保持较佳力学性能,材料破坏方式为脆性断裂。     

含纳米碳材料的聚羟基烷酸酯可降解复合材料及制备方法

本发明涉及一种含纳米碳材料的聚羟基烷酸酯可降解复合材料及其制备方法,该复合材料为在聚羟基烷酸酯基体中引入高热导纳米碳材料,在所得复合材料中构成高效导热网络,促进结晶放热的消散;纳米碳材料同时作为成核剂,促进聚羟基烷酸酯基体形核结晶;纳米碳材料还作为增韧剂对所得复合材料强韧化;所述的聚羟基烷酸酯基体与纳米碳材料的质量比为10∶1～2000∶1。与现有技术相比,本发明具有加工性能、力学性能、热学性能高,生产成本低等优点。     

航天飞行器热防护系统技术综述

综述表明,C/C和C/SiC复合材料是宇宙输送系统飞行器前端部位热防护系统的最佳材料选择,多层抗氧化涂层、超高温陶瓷(UHTC)涂层、UHTC基体改性是提高其高温长期使用的有效途径。指出多层UHTC涂层、纳米级UHTC颗粒、火花等离子浇结(SPS)及碳气凝胶填充碳泡沫新型热防护结构等在高温热防护材料方面已显现出实际应用方向。     

一种聚苯乙烯阻燃用成炭剂的制备方法

一种聚苯乙烯阻燃用成炭剂的制备方法。本发明是要解决阻燃性可膨胀石墨在聚苯乙烯基体及其聚合物溶液中相容性差、难以分散的问题。方法如下：(1)制备表面带有羧基的可膨胀石墨;(2)制备酰氯化可膨胀石墨;(3)制备 OH-POSS/可膨胀石墨共聚物;(4)制备纳米微球;(5)制备聚苯乙烯阻燃用成炭剂。本发明得到的石墨基阻燃用成炭剂与自由基聚合物可以形成共聚物,该共聚物与自由基聚合物基体有非常好的相容性,显著提高了阻燃能力,制备方法简单,成本低,合成所需溶剂单一,易于回收与利用,有利于规模化生产。     

MMT在不同基体中的分散取向性

利用自行设计制造的微纳层叠挤出成型设备制备了不同基体材料的9层MMT含量为3%的试样。通过SEM、TEM和WAXD测试,研究了基体不同物化性质对MMT在基体组份中分散取向的影响。结果表明:对于不同基体材料PP(K7708),PP(T30S),LLDPE(DFDA7042)和HDPE(7000F)9层MMT含量为3%的MMT纳米复合材料,不同基体高分子物理与化学性质对MMT的分散取向效果不同;基体材料熔体黏度高、分子链结构单一的能促进MMT剥离分散;通过改变基体材料可以达到MMT在基体材料中可控取向分散的目的,其中,在以HDPE(7000F)为基体组份中,被剥离的MMT以单片形式分散在基体组份中的数量最多。     

增强相变材料传热性能的研究进展

综述了相变材料(PCM)通过金属(铜、镍、铝)、碳基(碳、石墨和膨胀石墨)及纳米颗粒多孔材料/泡沫来增强传热性能的研究概况。总结了孔隙度和孔隙密度对传热、导热系数、比热、潜热和充放电时间的影响。通过多孔材料/泡沫材料改性PCM可以有效地使传热/导热系数提高3～500倍。最后,对相变材料传热技术的发展做出展望。