纳米纤维素晶须/硝化纤维素复合材料的制备与力学性能研究

以硫酸水解得到的纳米纤维素晶须（CNW）悬浮液为原料,以二氯甲烷和硝酸的混合物为硝化剂制备了能够稳定分散在丙酮中的表面硝酸酯化的改性CNW. 采用元素分析、红外、X射线衍射等手段对改性物的结构进行了表征和分析。将改性CNW与硝化纤维素混合,通过溶液浇铸法制备了一系列硝化纤维素纳米复合材料膜片。考察了改性CNW的添加量对膜片拉伸性能的影响规律。结果表明：当改性CNW的添加量为2.0%、3.5%、5.0%和7.0%时,硝化纤维素纳米复合材料膜片的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率都得到了不同程度的提高。其中,当改性CNW的添加量为3.5%时,膜片的综合力学性能最好,与空白膜相比,拉伸强度提高了21.7%,拉伸模量提高了32.7%,断裂伸长率提高了123.6%.     

竹浆纤维素纳米纤维对硝化纤维素膜的增强作用

为获得力学性能更好的硝化纤维素膜材料,对竹浆进行2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)选择性催化氧化-超声处理,得到直径纳米级、长度微米级的纤维素纳米纤维(cellulose nanofibrils,CNFs)。采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或DMF/H2O混合溶剂作分散剂,先后将硝化纤维素与酸化和未酸化的CNFs进行充分混合,在不同的分散剂条件下制备出CNFs增强的硝化纤维素膜,采用透射电镜(TEM)、热重(TG)、力学拉伸试验、动态力学热分析(DMTA)等测试表征了CNFs形态尺寸以及CNFs增强的硝化纤维素膜力学性能变化规律。结果表明,CNFs的直径为5～10 nm,长度为500～3000 nm;酸化与未酸化的CNFs在DMF中分散性均好于丙酮溶液;在DMF/H2O分散体系中水的体积分数达到20%时出现了CNFs团聚;在DMF分散剂体系中,加入酸化的CNFs制备出的复合膜拉伸强度为52.0 MPa,断裂伸长率为10.4%,显著高于空白样(36.6 MPa,8.4%)。     

纳米纤维素制备及其在硝化棉基发射药中的应用

采用磷酸溶解再生法制备纳米纤维素,为促进纤维素的溶解,利用尿素水溶液对纤维素进行预处理.分别采用红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜等手段对不同制备阶段产物的组成、结构和形貌进行了分析和表征.将得到的纳米纤维素添加到硝化棉基发射药中,考察了其理化性能、低温落锤破碎和简支梁冲击强度的变化规律.结果表明:在不改变发射药制备...     

新型含能材料--叠氮纤维素硝酸酯合成表征

为了将叠氮基、硝酸酯基同时引入纤维素大分子骨架,得到新型含能黏合剂,本文以纤维素为原料,DMAc/LiCl为溶剂,首先在均相条件下制备反应中间体-纤维素对甲苯磺酸酯,然后与叠氮化钠进行亲核取代反应,制备叠氮纤维素,最后研究了不同的硝化体系对产物的影响.并利用红外光谱、元素分析、差示扫描量热和X-射线技术对产物的结构进行初步分析表征.     

纳米硝化纤维素的制备及性能表征

采用静电纺丝技术制备了硝化棉纳米纤维,确定了硝化纤维素纺丝液溶剂体系的组成。优化了静电纺丝工艺参数。研究结果表明,体积比为11的丙酮/乙醇混合液可作为制备硝化棉静电纺丝液的溶剂;优化得到的纺丝工艺条件为:纺丝电压14 kV,纺丝液浓度9%,纺丝液流量0.1 mL.h-1,接受距离22 cm,在该优化的工艺条件下可得到平均直径为80 nm的硝化棉纳米纤维。静电纺丝没有改变硝化纤维素的分子链结构,纳米硝化纤维素的分解热为1835.80 J.g-1,高于纺丝前硝化纤维素的分解热。     

纳米纤维素纤维在高能太根发射药中的应用

为了改善高能太根发射药的力学性能,在高能太根发射药配方的基础上,添加少量(质量分数0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)由湿木浆纤维素得到的纳米纤维素纤维(CNFs),制备了含CNFs的高能太根发射药。采用扫描电镜、热重分析仪和差示扫描量热仪研究了添加CNFs前后高能太根发射药的表面结构和热分解性能。采用简支梁冲击试验机和密闭爆发器试验研究了含CNFs高能太根发射药的冲击强度及能量性能。结果表明,少量添加CNFs可明显提高高能太根发射药的低温冲击强度,对热分解性能影响很小。与高能太根发射药(参比样)相比,添加0.5%CNFs的高能太根发射药,在-40℃低温和20℃室温下,冲击强度分别提高了30.4%和8.9%。随着CNFs含量增加,火药力逐渐降低,余容逐渐上升,燃速逐渐减小,压力指数小幅度上升。当CNFs的添加量为0.5%时,高能太根发射药的火药力为1191.91 k J·kg~(-1),余容为0.870 L·kg~(-1),压力指数为1.06,分别较参比样减少了1.9%、增加了5.1%和增加了4.2%。     

纤维素三硝酸酯的能带和电子结构

用推广的Hückel紧束缚（即晶体EH）法计算了纤维素三硝酸酯（或三硝化纤维素）长链大分了在gg构象下的晶体轨道和能带结构。六个k点下的平均Fermi能界为－12．45eV。在第一Brillouin区边缘的带隙为2．31eV,表明纤维素三硝酸酯具有与半导体类拟的导电性。用自洽场CNDO／2法计算了它的局部结构单元（即环和双环体系）在gg、gt和tg构象下的电子结构。讨论了其些性能与结构之间的关系。     

纳米CuO的制备及其对双基发射药压力指数的影响

以NH4HCO3为沉淀剂,采用沉淀法制备了纳米CuO.采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）等测试手段对产物进行了表征,并采用定容燃烧试验,考察了纳米CuO添加到双基发射药中对燃烧性能的影响。结果表明,制得的纳米CuO为球形,粒径为10—15nm,具有较好的分散性;纳米CuO加入到双基药中,发射药的燃烧性能有明显的变化,其压力指数由0．9329降低至0．8539;纳米CuO降低压力指数的效果好于普通试剂CuO。     

二羟丙基纤维素硝酸酯的合成及性能表征

以棉纤维为原料,合成了一种新型推进剂用含能黏合剂．纤维素醚硝酸酯。首先利用a-氯甘油醇与NaOH反应生成的醚化剂——缩水甘油,用异丙醇水溶液为溶剂体系,对纤维素进行碱化、醚化、过滤、中和以及提纯处理,得到了二羟丙基纤维素醚,在选定HNO3／CH3Cl2为硝化体系的基础上,对产品进一步进行硝化,得到了能量较高、热塑性好的二羟丙基纤维素硝酸酯,并对其结构、含氮量、安定性及力学性能进行了分析测试,结果表明产物含氮量可达13．1l％,安定度达2．3左右,力学性能优于含氮量在12．2％的硝化纤维素。     

叠氮纤维素结构和溶度参数的分子模拟

为了研究叠氮纤维素(AC)的结构及其与增塑剂的混溶性,运用分子力学(MM)和分子动力学(MD)法结合COMPASS力场对其结构和溶度参数进行了模拟。结果表明,模拟得到的红外光谱数据和X射线衍射谱图与实验数据吻合较好;298 K时叠氮纤维素的溶度参数模拟值为20.86(J·cm-3)1/2。预测其与常见增塑剂的混溶性优良次序为:硝化三乙二醇(TEGDN)>硝化二乙二醇(DEGDN)≈丙酮(acetone)>硝化甘油(NG)>1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)。     

聚四氟乙烯基电磁屏蔽复合膜的研制及特性研究

以聚四氟乙烯为基体树脂,以表面镀银的液态金属(EGaIn@Ag)、银片和多壁碳纳米管为导电填料,制备了具有高导电性、可大变形、高电磁屏蔽的聚四氟乙烯基复合膜,研究了复合膜的力学性能、电性能、电磁屏蔽效能等。结果表明：复合膜具有良好的延展性和力学强度,断裂伸长率达到了250%以上,拉伸强度达到了18.1 MPa;复合膜的方阻低至5.34Ω/sq, EGaIn@Ag能够有效地减小复合膜在拉伸变形时的相对方阻变化率;复合膜的电磁屏蔽效能(EMI SE)最高达到了60.5 dB,当拉伸应变为10%,比例为Ag∶EGaIn@Ag=1∶1的复合膜的EMI SE值仍有41.6 dB,而只添加了银片的复合膜在拉伸应变为10%时的EMI SE值为26.8 dB。以上结果表明添加有液态金属的复合膜在较大的拉伸变形时,仍具有良好的电磁屏蔽效能,具有良好的应用前景。     

新型HMX/AP/EP纳米复合物的制备及表征（英）

以含能聚合物(EP)为基底通过共沉淀法制备了奥克托今(HMX)/高氯酸铵(AP)/含能聚合物(EP)纳米复合物。用扫描电镜(SEM),能量色散X射线能谱(EDS)、比表面积(Brunauer-Emmett-Teller(BET))测定、红外(IR)光谱法和差示扫描量热法(DSC)表征了它的结构及性能。结果表明,HMX/AP/EP纳米复合物具有三维纳米网状结构。HMX和AP均匀沉积在EP上面,其尺寸为50~200 nm。HMX、AP和EP紧密结合在一起,具有良好的相容性。HMX/AP/EP纳米复合物的分解温度远低于HMX的。当HMX/AP/EP纳米复合物的氧平衡为零时,其分解热高达2570 J·g^-1。HMX/AP/EP纳米复合物的撞击特性落高H₅₀为50.49 cm,与HMX的撞击感度的特性落高(27 cm)相比,其机械感度较低。     

C底层厚度对FePt(001)织构生长的影响

采用直流磁控溅射在表面氧化的Si(001)基片上制备了FePt/C纳米薄膜,将薄膜样品经过600℃真空退火处理1h获得L10-FePt薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和扫描探针显微镜(SPM)对样品的结构、磁性和表面形貌进行测量和分析。结果表明:随着C底层厚度的增加,L10-FePt薄膜(001)取向度增强,有序化程度提高,矫顽力增大;C溅射时间为180s时,获得了具有(001)织构生长的L10-FePt薄膜。     

铜包覆多壁碳纳米管增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀覆一层铜纳米颗粒,旨在改善其与铝基体之间界面结合性能,从而提高复合材料最终的力学特性,用常压烧结与高温模压、热挤加工相结合的工艺制备碳纳米管增强铝基复合材料,通过X线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对经过表面化学镀的碳纳米管粉末和复合材料的结构与性能进行表征测试。结果表明:随着碳纳米管质量分数的增加(0~4.0%),复合材料的硬度逐渐上升,抗拉强度先升高后下降;当质量分数为3.5%,分别可达到207.74HB和453.84 MPa,比纯铝提高了230.6%和326.9%,相比不经任何处理直接添加碳纳米管制备的复合材料提高了47.5%和23.55%。     

掺杂及溅射功率对ZnO:Al薄膜结构与电性能的影响

采用直流磁控溅射工艺,室温下在载玻片上制备ZnO∶Al透明导电薄膜。研究Al掺杂和溅射功率对薄膜生长取向、微观结构和电阻率的影响。研究表明:不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜均为高度c-轴择优取向生长;在1%~3%(质量分数)的掺杂范围内,薄膜的电阻率随掺杂量的增加而减小,掺杂的质量分数超过3%后,薄膜的电阻率又有所增大。溅射功率通过改变晶粒尺寸和晶界所产生的散射作用而影响薄膜的导电性能,溅射功率低于100 W时,薄膜的电阻率随功率增加而明显降低,但超过100 W后,薄膜的电阻率下降趋缓,并最终趋于平稳。在Al掺杂的质量分数为3%、溅射功率为100 W的条件下,可获得2.3×10-3Ω.cm的最低电阻率。     

纳米Al/CuO含能复合薄膜的反应性研究进展

亚稳态分子间复合物(Metastable Intermolecular Composites,MICs)具有超高的反应速率、高体积能量密度、微米级的临界反应传播尺寸等优点,在微型含能器件和火箭推进剂等领域展现出广阔的应用前景。纳米Al/CuO含能复合薄膜是当前亚稳态分子间复合物领域的研究热点之一,其利用气相沉积方法进行制备,与含能微机电系统(Microelectromechanical Systems,MEMS)的微细加工工艺兼容,在集成化含能器件方面具有极大的应用前景。本文综述了纳米Al/CuO含能复合薄膜的制备、热性能、燃烧性能、反应动力学以及过渡层对其反应性的影响、含能器件(点火器)及其应用技术方面的研究,并对纳米Al/CuO含能复合薄膜的发展方向进行了展望。     

磁退火对FeAg薄膜结构和磁性的影响

磁场退火对直流溅射沉积得到的FeAg薄膜结构和磁性具有显著的影响。X射线衍射和磁滞回线测量的结果表明,随着磁退火温度和磁场强度的升高,颗粒生长,平行膜面和垂直膜面矫顽力增加,在400℃退火时达到最大值,并且垂直薄膜表面方向的矫顽力大于平行薄膜表面方向的矫顽力,FeAg薄膜在磁场下经过此温度退火表现为垂直磁各向异性。继续升高退火温度矫顽力则有减小的趋势。     

Bi_(0.8)La_(0.2)FeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3纳米晶多铁薄膜的制备

以SrTiO3(STO)为基片,以La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)为缓冲层,采用脉冲激光沉积法制备了Bi0.8La0.2FeO3(BLFO)/LSMO/STO多铁薄膜。通过生长条件控制,得到单相的BLFO薄膜,且沿(100)面生长,晶粒尺寸为40nm,厚度为223nm。BLFO/LSMO/STO纳米晶薄膜的最大电极化为25μC/cm2,饱和磁化强度为30kA/m,具有多铁性能。