关键词： 石墨烯膜   二次利用   热导率   各向异性泡沫   热界面材料  

摘要： 石墨烯及其衍生物具有高纵横比的二维层状结构,在加工过程中通常倾向于水平排列。因此,石墨烯基复合热界面材料虽然具有较高的面内热导率,但其表现出的低面外热导率难以满足实际应用需求。本文通过定向冷冻策略制备了竖直排列的聚酰亚胺/石墨纳米片(PG)导热骨架以提高聚合物复合材料的面外热导率,其中石墨纳米片(GNs)为高导热石墨烯薄膜的粉体边角料。在该过程中,采用水溶性聚酰胺盐溶液直接分散疏水的GNs,热亚胺化后获得的聚酰亚胺在辅助GNs定向排列的同时经石墨化处理转变为人造石墨。同时,GNs的引入提高了PG骨架的有序度和密度,进一步提高了聚二甲基硅氧烷(PDMS)基复合材料的强度和导热性能。结果表明,所制备的PDMS/PG复合材料(PG:21.1%)的面外热导率达14.56 W·m^(−1)·K^(−1),是纯PDMS的81倍。这种简便的聚酰亚胺辅助二维疏水填料定向排列的方法为各向异性热界面材料的规模制备提供了思路,同时实现了石墨烯薄膜边角料的再利用。

关键词： 魔芋葡甘聚糖   聚丙烯   复合材料   力学性能  

摘要： 目的拟在利用天然可降解高分子替代部分聚丙烯(PP)制备一种新型复合材料。方法采用聚丙烯作为复合材料的基质,向基质中加入魔芋葡甘聚糖(KGM)、碳酸钙(CaCO_(3)),并按照一定比例通过桌面挤出机混溶挤出制粒,再将半成品颗粒利用注塑机注塑成型制备成PP/KGM/CaCO_(3)复合材料,同时探究KGM、CaCO_(3)对PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的冲击性能和拉伸性能的影响。结果通过单因素实验可知,当KGM体积分数为10%、CaCO_(3)体积分数为5%时,PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的力学性能最优。结论该复合材料相互融合程度较好,抗冲击和伸强度较高,安全系数较好,可应用于食品包装和生活用品行业领域。本研究可为KGM的资源化利用提供一定的参考依据。

关键词： 导电聚合物   金属氧化物   纳米复合材料   气敏性  

摘要： 导电聚合物基金属氧化物气敏纳米复合材料具有高导电性、良好的灵敏度、稳定性和选择性等卓越特性,在传感器领域具有显著的应用潜力,因而成为了当前的研究热点之一.已有研究通过调整材料组成、结构和表面改性等方法改善了复合材料的灵敏度、稳定性和抗干扰性能.然而,如何进一步优化复合材料的组成以提升其传感性能,同时考虑降低生产成本仍然是研究者当前面临的主要挑战.随着新型纳米材料和制备技术的发展,如何在保证性能的同时实现大规模生产并将这些材料成功应用于实际,将是未来研究的重要方向.本文对导电聚合物基金属氧化物气敏纳米复合材料最近十年的研究现状和未来发展方向进行了概述,旨在为相关研究者提供参考.

关键词： 黑磷纳米片   钌基催化剂   Ru@EBP   氢氧化反应   析氢反应  

摘要： 为了实现“碳中和”,氢能作为化石燃料的可行替代品引起了人们的广泛关注,但当前氢电催化主要依赖于稀少且昂贵的贵金属基催化剂。因此开发高性能且具有成本效益的低含量或无贵金属电催化剂具有重要意义。采用水热法和高温热解法制备薄层剥离黑磷(EBP)纳米片为载体的钌基纳米催化剂材料(Ru@EBP)。采用SEM、TEM、AFM和XRD测试手段对材料的形貌及结构进行表征。通过电化学测量其氢氧化(HOR)及析氢反应(HER)性能。结果表明:Ru@EBP电催化剂具有优异的HOR/HER性能。当电压达到0.1 V ***时,商业化Pt/C电流密度为2.5 m A·cm^(-2),而Ru@EBP可达到3.2 m A·cm^(-2)。同时,在0.05 V ***恒电位下,计时电流测试12 h后,电流值几乎保持不变,表明Ru@EBP具有优异的稳定性。

关键词： 静电纺丝   二氧化钛   多孔结构   化学键   钠离子电池  

摘要： 通过静电纺丝法和浓碱水热刻蚀法原位制备出具有片状分枝结构的一维多孔二氧化钛@碳纳米纤维(P-TiO_(2)@CNFs)复合材料,并将其作为钠离子电池的负极材料。P-TiO_(2)@CNFs的片状分枝结构能够有效缩短离子扩散路径并增加电解液与活性物质的接触面积;多孔结构提供了更多的反应活性位点,从而加快了电荷转移动力学;二氧化钛与碳纳米纤维之间的化学键能够增加复合材料的结构稳定性。实验对P-TiO_(2)@CNFs的表面形貌、微观结构、晶体结构、比表面积、孔径、元素价态等进行了分析,并在新威尔电池测试系统上进行恒电流充放电测量和倍率性能测试,实验结果表明P-TiO_(2)@CNFs表现出优异的循环性能和倍率性能,在2.0A/g的电流密度下循环2000次仍能保持197mAh/g的比容量,在超大电流密度30.0A/g下电极仍然能够保持61.7mAh/g的比容量。

关键词： 无损检测   非接触光声显微镜   双对比度成像   碳纤维增强复合材料   冲击损伤  

摘要： 为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)的损伤机制并对其制造过程进行质量监控,对CFRP的冲击损伤区域进行了高分辨无损检测。构建了全光式非接触光声显微(AONC-PAM)成像系统,利用自主开发的光学吸收结合背向散射的双对比度成像模式,对CFRP在不同冲击能量下的损伤区域进行高分辨率无损检测。实验结果显示,AONC-PAM系统的空间分辨率为2.9±0.5μm;双对比度成像策略能以2 s/帧的速率同时获得基于光学吸收和表面散射特性的图像及两者叠加的双对比度图像;AONC-PAM系统显示了比通用明场显微镜系统更多的成像细节,包括碳纤维分布和其他微观缺陷如纤维断裂、错位、缺束和褶皱,可检测的微观缺陷尺寸达10~20μm,并实现了损伤区域的精准量化。

关键词： 有机染料   光降解   二氧化钛   静电纺丝   碳纳米纤维   亚甲基蓝   二次形核法   光催化性能   废水处理  

摘要： 为实现纳米二氧化钛(TiO_(2))的回收和重复使用,采用静电纺丝、高温煅烧和酸溶技术制备了多孔碳纳米纤维(PCNF),随后使用二次形核法将锐钛矿相TiO_(2)负载到其表面,得到具有光催化活性的TiO_(2)/PCNF复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等表征了TiO_(2)/PCNF复合材料的形貌结构、成分和光吸收性能,并测试了其对降解亚甲基蓝(MB)溶液的光催化性能。结果显示:复合材料的比表面积高达331.9 m^(2)/g,光照30 min后对MB溶液(5 mg/L)的去除率为98.6%,光照60 min后对MB溶液的去除率可达99.6%,均高于同等TiO_(2)含量的对比组;重复使用5次后,其对MB溶液的去除率仍然保持在95.0%;PCNF是一种性能优异的光催化载体材料,它不仅能够实现对纳米TiO_(2)的固定和回收,而且能提高TiO_(2)的光催化性能。

关键词： WF/Zr-MG复合材料   93W   微观分析   硬度分析   损伤特征  

摘要： 为研究钨丝/锆基非晶复合材料(WF/Zr-based bulk metallic glass matrix composite,WF/Zr-MG)及93W合金两种弹芯材料对于45钢靶板的侵彻特征机理与损伤特征,利用上述两种弹芯进行对比开展侵彻试验,在宏观和微观层面对侵彻结果进行分析,其中,宏观定量化表征量采用等效直径进行研究,微观层面利用扫描电镜、光学显微镜、XRD衍射仪与显微维氏硬度仪对靶板的微观形貌、相变及硬度特征进行表征。试验结果表明,WF/Zr-MG弹芯完全贯穿靶板,而93W合金弹芯残留于靶板之中,其等效扩孔直径分别为16.7和18.4 mm,前者较后者低10.18%,WF/Zr-MG弹芯的穿甲能力高于93W合金弹芯。在微观角度,WF/Zr-MG与93W合金弹芯侵彻后弹坑细晶层晶粒长径比分别为4.5和7.3,其维氏硬度HV的峰值分别为249和287,其中高硬度层宽度分别为10.2和8.9 mm。前者对应靶板高硬度层更宽的原因是Zr基非晶合金在侵彻过程中持续释放热量,使其温度影响区较大,因此硬度提升的区域大。侵彻过程中,后者的靶板强度明显高于前者的,其主要原因为WF/Zr-MG弹芯发生屈曲回流,而93W合金弹芯产生蘑菇头现象,使得WF/Zr-MG弹芯对于靶板的挤压变形更小,晶粒拉长效果减弱,硬度峰值提升变小,靶板单位长度的能量损耗小,从而增强WF/Zr-MG复合材料弹芯的穿甲能力。

关键词： 激光粉末床熔融   金刚石颗粒   铝基复合材料   工艺优化   力学性能  

摘要： 添加质量分数3%金刚石颗粒并利用激光粉末床熔融技术制备6061铝基复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子密度计、电子式万能试验机对3%金刚石/6061铝基复合材料的微观组织、相对密度和拉伸性能进行了表征与分析。结果表明:金刚石与Al基体反应生成了针状Al4C3相,并沉积在α-Al基体上,导致晶界位错密度增加,强度提高,抗失效能力增强。金刚石的添加促使6061铝基体中热裂纹消失,但存在孔洞缺陷。较低的扫描速度增加了激光光斑与被加工材料接触的时间,导致金刚石颗粒部分石墨化,铝基体部分蒸发,进而形成内部缺陷,降低了复合材料的相对密度(97%)。金刚石的加入显著提高了激光粉末床熔融技术成形金刚石/6061铝基复合材料的抗拉强度,当激光功率为350 W、扫描速度为800 mm·s-1时,复合材料的极限抗拉强度达到最大值244.2 MPa,屈服强度211.6 MPa,伸长率2.1%。

关键词： 双马来酰亚胺   热熔预浸料   碳纤维复合材料   高温力学性能  

摘要： 研究了一种耐高温改性双马来酰亚胺树脂(805)的工艺特性、流变特性和耐热性能,在此基础上制备了TG800/805国产高强中模碳纤维复合材料,并对高温及室温的力学性能和断裂微观形貌进行了表征。结果表明:805树脂的最低黏度为1.6 Pa·s,具有良好的工艺性;TG800/805复合材料具有优异的力学性能,经280℃热处理后,其弯曲强度和层间剪切强度在280℃的保持率分别为68%和52%,其玻璃化转变温度(Tg)为356℃,说明研制的TG800/805材料体系可以在280℃高温下较长时间使用。