纳米CaCO3改性聚合物基复合材料研究进展

纳米碳酸钙是一种原料丰富、性能优良的无机填料,在聚合物填充改性方面,纳米碳酸钙填充聚合物基复合材料具有一些普通填充体系无法达到的优良性能。本文综述了纳米碳酸钙在聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚丙烯等材料中的改性研究进展,并对纳米填充粒子和聚合物基体的相容性及增强增韧机理进行了讨论。     

低密度聚乙烯纳米复合材料中空间电荷积聚对试样厚度的依赖性

低密度聚乙烯(LDPE)纳米复合材料的厚度从μm级到cm级不等,差异极大。为此,研究了LDPE纳米复合材料中空间电荷的积聚对其厚度的依赖性。基于已有的LDPE纳米复合材料,采用电声脉冲(PEA)法测量了不同厚度的无掺杂LDPE及掺杂有纳米填料的LDPE纳米复合材料在50kV/mm电场强度下的电荷积聚特性。发现无掺杂LDPE中电荷积聚不随试样厚度发生明显变化;而LDPE纳米复合材料中电荷积聚对试样厚度有明显的依赖性:试样厚度越厚,异极性电荷的抑制效果越好。根据以上实验现象,以双极子模型为基础、结合陷阱势能理论进行仿真,探讨了无掺杂LDPE中异极性电荷的形成机理,指出纳米填料不仅作为陷阱中心而且作为复合中心直接影响着试样中空间电荷的积聚特性,2种材料不同的厚度依赖性是由于复合作用的强度不同而造成的。     

二维层状Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

采用水热反应制备出β-Ni(OH)2,然后通过水热还原得到Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的相结构、成分及形貌进行表征分析。采用四球摩擦磨损试验机评价制备的Ni/β-Ni(OH)2作为润滑油添加剂的摩擦学性能,基础油为PAO6。摩擦试验后,采用SEM分析典型试验钢球磨斑的表面形貌,利用能谱仪(EDS)研究磨斑表面化学元素的组成,探讨Ni/β-Ni(OH)2纳米复合润滑添加剂的减摩抗磨机制。结果表明:Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料作为润滑添加剂具有极好的减摩抗磨性能,显著优于基础油PAO6和未负载纳米Ni的二维β-Ni(OH)2层状材料;与基础油相比,添加0.1%质量分数Ni/β-Ni(OH)2添加剂的油样的摩擦因数和磨斑直径分别降低了17.6%和41.5%;Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体综合了纳米Ni及层状β-Ni(OH)2两部分结构特性,在摩擦过程中,复合材料中的纳米金属粒子Ni与层状结构材料β-Ni(OH)2能够相互增强起到协同润滑作用。     

Al2O3/SiCnano纳米复合材料微结构及强韧化机理研究

纳米颗粒复合材料的“内晶型”结构中，晶内的纳米相和基体间存在的次界面对材料性能的改善有更重要作用，本文系统观察了氧化铝陶瓷和Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｎａｎｏ纳米复合材料的微结构，着重研究了弥散ＳｉＣ颗粒对Ａｌ２Ｏ３基体微结构的影响，讨论了“内晶型”结构，位错组态，纳米化效应和穿晶断裂之间的关系以及材料强韧化机理。     

Preparation and Thermoelectric Properties of Ag<Subscript>0.5</Subscript>In<Subscript>0.5−<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Pb<Subscript>5</Subscript>Sn<Subscript>4</Subscript>Te<Subscript>10</Subscript>

A series of compounds with composition Ag_0.5In_0.5−x Pb₅Sn₄Te₁₀ (x = 0.05 to 0.20) were prepared by slowly cooling the melts of the corresponding elements, and the effect of In content on the thermoelectric transport properties of these compounds has been investigated. Results indicate that the compounds’ electronic structure is sensitive to In content, and that the carrier concentration of these compounds at room temperature increases from 4.86 × 10¹⁸ cm⁻³ to 3.85 × 10²¹ cm⁻³ as x increases from 0.05 to 0.20. For these compounds, electrical conductivity decreases and Seebeck coefficient increases with increasing In content. Ag_0.05In_0.03Pb_0.5Sn_0.4Te₁₀ shows very low lattice thermal conductivity, and has a maximum dimensionless figure of merit ZT of 1.2 at 800 K.     

High‐Strength Laminated Copper Matrix Nanocomposites Developed from a Single‐Walled Carbon Nanotube Film with Continuous Reticulate Architecture

A critical challenge in nanocomposite fabrication by adding SWCNTs as reinforcement is to realize an effective transfer of the excellent mechanical properties of the SWCNTs to the macroscale mechanical properties of the matrix. Using directly grown SWCNT films with continuous reticulate structure as the template, Cu/SWCNTs/Cu laminated nanocomposites are fabricated by an electrodepositing process. The resulting Cu/SWCNTs/Cu laminated nanocomposites exhibit extremely high strength and Young's modulus. The estimated Young's modulus of the SWCNT bundles in the composite are between 860 and 960 GPa. Such a high strength and an effective load‐transfer capacity are ascribed to the unique continuous reticulate architecture of SWCNT films and the strong interfacial strength between the SWCNTs and Cu matrix. Raman spectroscopy is used to characterize the loading status of the SWCNTs in the strained composite. It provides a route to investigate the load transfer of SWCNTs in the metal matrix composites.     

剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料研究

用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对蒙脱土进行了有机化处理,使蒙脱土由亲水性变成亲油性。采用XRD、FTIR及TEM研究了有机蒙脱土及其在酚醛树脂中的剥离行为,制备了酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料并测试了其层间剪切性能和烧蚀性能。实验结果表明,经CTAB处理的蒙脱土与酚醛树脂具有良好的相容性,且CTAB的含量较多时所制得的有机蒙脱土的结构较好,根据Bragg方程计算,CTAB用量超过蒙脱土量50%时,蒙脱土的片层间距由原来的1.48 nm增加到2.33 nm;有机蒙脱土用量小于5%时生成完全剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料;与碳布增强酚醛树脂复合材料相比,碳布增强酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的力学性能和烧蚀性能均有一定的提高和改善,层间剪切强度随蒙脱土含量的增多而增大,蒙脱土用量为15%时,层间剪切强度提高了27.1%,线烧蚀率在用量为3%时降低了48.5%,质量烧蚀率变化不明显。     

电磁屏蔽用聚合物基碳纳米复合材料的构筑

随着通信技术和电子设备的迅速发展,电磁污染已经影响到电子设备正常运行和人类生命安全.因此,开发电磁屏蔽材料具有重大的科学意义.近几年,聚合物基碳纳米复合材料在电磁屏蔽领域迅猛发展,表现出诸多优异的性能,引起学术界的广泛关注.基于本课题组在电磁屏蔽领域的认识和研究,简要介绍了电磁屏蔽原理和聚合物基碳纳米复合材料的制备方法...     

熔体插层法制备EPDM/蒙脱土纳米复合材料

利用马来酸酐接枝的EPDM齐聚物作为相容剂,通过熔体插层的方式分别采用一步法和二步法制备了EPDM/蒙脱土纳米复合材料。研究发现在组分相同的情况下,所制备的纳米复合材料性质上无明显差异,但直接法在工艺方面具备较大的优势。研究比较了纳米复合材料和常规复合材料的结构和结晶行为。动态力学性能和溶剂阻隔性能的测试结果表明,由于纳米复合材料中蒙脱土片层以纳米级的水平分散在聚合物基体中,其性能较常规复合材料有明显的提高。     

原位聚合制备不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料及性能表征

利用超声法制备了高岭土-DMSO插层复合物前驱体,采取二步取代,原位聚合制备了不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料,并用XRD、FT-IR等手段对材料结构进行了表征,研究了纳米复合材料的阻燃性能。结果表明:当DMSO分子插入到高岭土层间时,d(001)值由0.717 nm增大到1.12 nm,插层率为91%,而不饱和聚酯树脂取代DMSO进入高岭土层间后,表征层状结构的d(001)特征衍射峰完全消失,高岭土内表面羟基吸收特征峰(3651 cm-1)和DMSO两个甲基的对称和反对称伸缩振动的吸收特征峰消失。燃烧实验表明这种材料相比纯树脂具有更好的阻燃性能。