Ag纳米线/聚乙烯醇复合材料制备及其电磁脉冲响应特性

为研究非线性导电复合材料在电磁脉冲作用下的响应特性,采用多元醇法合成了具有较高长径比的Ag纳米线（AgNWs）,并以聚乙烯醇（PVA）为基体,制备了不同体积分数的AgNWs/PVA复合材料样品。使用功率器件分析仪和脉冲响应测试系统分别测试AgNWs/PVA复合材料的场致非线性导电特性和电磁脉冲响应特性。结果表明,AgNWs/PVA复合材料在一定的体积分数区间内具有优异的非线性导电特性;在阈值电压下,AgNWs/PVA复合材料的电导率迅速增大,电流存在约四个数量级的大幅度的跃变,填充体积分数为1.05vol%的AgNWs/PVA复合材料非线性系数α可达1 959.89。在AgNWs/PVA复合材料的方波脉冲阈值电压附近,脉冲响应测试系统的示波器上输出波形的电压幅值出现了明显的衰减,表明在方波脉冲作用下AgNWs/PVA复合材料的电导率迅速增大。AgNWs/PVA复合材料具有电磁能量的低通特性,在具有信息收发功能的电子设备的强电磁脉冲防护领域具有广阔的应用前景。      

用定向冷冻干燥法制备具有一维取向微孔结构的炭黑/聚乙烯醇导电复合材料

通过定向冷冻干燥法,制得了具有一维取向微孔结构的导电炭黑(CB)/聚乙烯醇(PVA)复合材料。对CB/PVA复合材料的导电性测试结果表明,该复合材料的导电逾渗行为并不完全符合经典的逾渗理论。由于CB/PVA复合材料特殊的取向微孔结构和炭黑于PVA基体的非均匀分布,使得其电阻率临界指数t值高于经典的逾渗理论的取值范围。     

炭黑填充型导电复合材料的聚集体结构模型

分析了炭黑填充聚合物导电复合材料的非线性导电行为和机理,基于有效介质理论及以炭黑聚集体的等效球形单元为基本单元,建立了描述其非线性导电行为的聚集体结构模型。进而推导出复合体系导电率与炭黑体积分数之间的关系式及其逾渗阈值的计算式,克服了有效介质理论只能得到逾渗阈值为1/3而不能解释低于1/3的逾渗阈值的不足。应用这些表达式预测了导电复合体系的导电率和逾渗阈值,并与实验结果进行了比较,结果表明:预测值与实验结果有较好的一致性。     

新型AgNWs/PVDF电磁屏蔽材料的制备及性能研究

采用改进的多元醇水热法制备银纳米线(AgNWs),并以PVDF为基体采用溶液析出共混和热压技术制备AgNWs/PVDF复合材料.利用扫描电子显微镜对AgNWs的形貌和复合材料断面进行表征,发现AgNWs在复合材料中分布均匀.采用阻抗分析仪和四探针测试仪对复合材料的交流电导率和直流电导率进行测试,银纳米线含量越高,AgN...     

膨胀石墨/聚酯导电复合材料的制备与导电行为

采用熔融共混法制备了膨胀石墨 ( EG) /聚酯 ( PET) 导电复合材料。利用扫描电镜及电导率测试等研究了复合材料的制备方法对其结构形态和导电性能的影响。结果表明, EG与聚合物基体间的相互作用和机械剪切力使PET分子能够进入EG的片层和孔隙中 , 促进了导电网络的形成, 导致EG/PET复合材料具有较低的逾渗值, 仅为3. 14 %。环氧树脂 ( ER) 与EG间的强相互作用使其易于对EG插层和剥离, 使ER-EG/PET体系的逾渗值进一步降低到1. 80 %。运用统计逾渗理论分析了材料的导电机制。发现复合材料电导率的各向异性、复杂的微观结构以及在高于逾渗值仍存在隧道导电是临界指数高于普适值的主要原因。      

具有隔离结构的超高分子量聚乙烯/镍高导电复合材料

采用化学镀手段制备金属镍包覆的超高分子量聚乙烯复合粒子,通过热压成型方法制得具有隔离结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/镍(Ni)高导电复合材料。通过调节金属(镍)镀层厚度及加工温度考察不同Ni含量及加工温度对复合材料导电性能的影响。结果表明,复合材料具有明显的导电逾渗行为;通过化学镀工艺可有效提高金属填料与基体的结合力,同时实现金属镍在聚合物基体中的选择性稳定分布,构建具有隔离结构的导电网络,使得复合材料的逾渗值降低至1.02%(体积分数)。基于金属填料优异的导电性能,在Ni体积分数仅为2.53%时,复合材料的电导率达到2648S/m。此外,降低复合材料的加工成型温度有助于减少加工过程对导电网络的破坏作用,从而有效降低复合材料的导电逾渗值,对提高复合材料导电性能具有重要意义。     

Ag@PDA/P(VDF-HFP)复合材料的制备及介电性能

采用水热法以硝酸银、PVP和多巴胺为原料分两步制备得到了聚多巴胺包覆改性的银纳米线(Ag@PDA NWs),通过溶液共混以P(VDF-HFP)为基体制备了纳米线含量不同的Ag@PDA/P(VDF-HFP)复合材料。利用XRD、XPS、TEM对Ag@PDA的形貌、结构和化学成分进行了表征,结果证明多巴胺成功聚合并包裹在了银纳米线的表面。利用SEM、FT-IR、TG和阻抗分析仪对复合材料的结构、热稳定性和介电性能进行了表征,结果表明纳米填料与聚合物基体之间的界面结合效果极好。在1 kHz下,当填料的体积分数为7.9%(体积分数)时,复合材料的介电常数高达59,介电损耗只有0.22。以上研究结果表明聚多巴胺层的包覆改性有效改善了纳米填料与聚合物基体的界面相容性,且逾渗体系的成功构建可以在较低的填料体积分数下得到优异的介电性能。     

聚乳酸/石墨/多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

通过共溶剂法制备了由石墨(GN)和多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂的聚乳酸(PLA)纳米复合材料,借助扫描电镜等手段,研究了MWCNTs用量对复合材料微观结构、热稳定性、导热和导热性能及介电性能的影响。结果显示,MWC-NTs和GN在PLA基体中形成了稳定的导电和导热网络结构,从而导致复合材料具有较低的导电和导热逾渗阈值,其值约为MWCNTs/GN=0.5/1。MWCNTs和GN均匀分散和协同增强效应促使复合材料热稳定性、导热和导电性能明显提高。与纯PLA相比,填料在逾渗阈值附近的复合材料的初始分解温度提高了近16℃,导热系数提高了1倍,体积电阻降低了109数量级。     

逾渗模型在计算材料学中的研究进展

逾渗理论是处理强无序和随机几何结构系统的最好理论方法之一,它为描述空间随机过程提供了一个明确、清晰、直观的模型,广泛应用于相变和临界现象的研究.本文简要介绍了逾渗理论,综述了近年来逾渗模型在计算材料学中的应用,特别是在脱合金腐蚀、巨磁阻材料、栅介质击穿、导电复合材料等方面的最新研究进展.     

导电聚碳酸酯/石墨烯纳米复合材料的制备

通过硅烷偶联剂(KH550)同步还原和改性氧化石墨烯(GO)制备得到高导电性能的石墨烯纳米片(r-GO),随后将得到的r-GO与聚碳酸酯(PC)复合,制备出高电导率的导电纳米复合材料(PC/r-GO)。通过X射线光电子能谱、X射线衍射和热失重分析对r-GO的结构进行表征。结果表明:KH550通过氨基修饰到石墨烯的表面,增加了r-GO与PC之间的相容性,并改善了r-GO在PC基体中的分散性,因此得到的导电纳米复合材料具有低的逾渗阈值(~0.34%,体积分数)。     

基于交流阻抗的聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能

聚合物基导电复合材料的室温逾渗机理是其使用和制备的重要基础。为了阐述聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能,文中基于交流阻抗的分析思路和方法,采用电阻电容的等效电路模拟复合材料中的电学性能。以熔融法制备的高密度聚乙烯(HDPE)/碳纳米管(CNTs)复合材料为研究对象,测试其室温下的电学性能与CNTs含量间的关系,其中交流(AC)阻抗测试频率范围为100Hz到106.5Hz。当碳纳米管质量分数为0.5%时复合材料的电导率升至10~(-6)S/cm,表明复合材料中逾渗网络已初步形成。随频率变化的AC阻抗可清晰地展示HDPE/CNTs中导电网络的形成过程,并表明在导电复合材料的电学逾渗中,复合材料的导电机理逐渐由电容主导向电阻主导变化。     

纳米铜尺寸对于P(VDF-HFP)基复合材料介电性能及逾渗阈值的影响

用液相还原法和水热法制备出零维和具有不同长径比的一维纳米铜。通过将其作为导电填料与聚合物P(VDF-HFP)进行溶液共混来研究填料尺寸对其聚合物基纳米复合电介质材料的介电性能及逾渗阈值的影响。利用SEM、TEM、XRD、XPS对零维及一维纳米铜的形貌、结构和化学成分进行了表征;利用SEM和阻抗分析仪分别对复合材料的结构和介电性能进行了表征,纳米铜填料在聚合物基体中分散均匀,且介电常数规律符合逾渗理论。通过线性拟合得出零维纳米铜及长径比分别为100,800的一维纳米铜的逾渗阈值分别为10.9%,6.8%,2.9%(体积分数)。与零维纳米铜和低长径比一维纳米铜相比,高长径比一维纳米铜更容易在聚合物基体中形成导电网络,从而有效地降低其复合材料的逾渗阈值,使其在较低的填充量下获得高介电常数。     

ABS/石墨复合材料的交直流导电特性及流变性能

研究了石墨填充丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料的直流(DC)和交流(AC)导电特性和线性粘弹行为。电性能测试结果表明,石墨体积分数为13.21%~16.36%时,ABS/石墨复合材料的DC电阻率突降6个数量级,说明发生电学逾渗;同时,AC电阻率在低频区不随频率而变化,且AC阻抗复平面图中阻抗实部与阻抗虚部呈现半圆弧,进一步证明导电网络的形成。流变性能测试结果表明石墨体积分数为10.24%~13.21%时复合体系的储能模量和复数黏度出现跳跃,损耗因子(tanδ)的峰值减小且逐渐向高频移动,说明复合体系从"类液态"转变为"类固态",发生流变逾渗现象。流变逾渗阈值小于导电逾渗阈值是因为传递电子时石墨之间的距离比阻碍聚合物分子链运动时石墨之间的距离小。     

聚乙烯醇/纳米石墨片复合材料的制备及导电性能EI北大核心CSCD

首先使用高压均质法在水溶液中制备纳米石墨片(GNS),然后用溶液法制备了不同浓度的聚乙烯醇/纳米石墨片(PVA/GNS)复合膜。使用扫描电镜、原子力显微镜对GNS的形貌进行了表征。结果表明,高压均质法可以在水溶液中有效地剥离石墨片,剥离得到的GNS的厚度范围在几纳米至几十纳米。通过与聚乙烯醇/石墨粉(PVA/Graphite)混合液的对比,发现GNS在PVA溶液中有更好的分散性。本文考察了室温下PVA/GNS复合膜在不同GNS添加量情况下的导电性。结果表明PVA/GNS复合膜具有比石墨粉更低的渗流阈值,其渗流阈值低至3.36%(体积分数),并用渗流理论验证并解释了复合物的导电特性。     

聚乙烯醇/纳米石墨片复合材料的制备及导电性能

首先使用高压均质法在水溶液中制备纳米石墨片(GNS),然后用溶液法制备了不同浓度的聚乙烯醇/纳米石墨片(PVA/GNS)复合膜。使用扫描电镜、原子力显微镜对GNS的形貌进行了表征。结果表明,高压均质法可以在水溶液中有效地剥离石墨片,剥离得到的GNS的厚度范围在几纳米至几十纳米。通过与聚乙烯醇/石墨粉(PVA/Graphite)混合液的对比,发现GNS在PVA溶液中有更好的分散性。本文考察了室温下PVA/GNS复合膜在不同GNS添加量情况下的导电性。结果表明PVA/GNS复合膜具有比石墨粉更低的渗流阈值,其渗流阈值低至3.36%(体积分数),并用渗流理论验证并解释了复合物的导电特性。     

低逾渗MWCNTs-CB/UHMWPE导电复合材料的制备及性能

采用溶液法及机械共混法分别制备了均匀结构的炭黑(CB)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及隔离结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)-CB/UHMWPE复合薄膜。扫描电镜分析显示,虽然大部分CB均匀分散于UHMWPE基体中,但依然存在明显的局部团聚,而隔离结构中的MWCNTs-CB分布于UHMWPE界面间,更易形成导电通道。导电测试结果表明,复合材料的导电逾渗值由均匀分布的4.91%(体积分数)下降到隔离结构的0.42%。MWCNTs的加入完善了CB间的导电网络,使复合材料的逾渗值进一步下降,当CB∶MWCNTs=15∶1时,复合薄膜的逾渗值由0.42%(体积分数)下降到0.24%,然而混合填料中MWCNTs含量的进一步增加几乎对逾渗值没有影响。力学性能研究表明,隔离型复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随填充剂含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。     

预制炭黑/尼龙6纤维网络在导电高分子复合材料中的逾渗行为

通过超声法将炭黑(CB)粒子固定在静电纺丝尼龙6(PA6)纤维膜表面,制备出一系列具有不同CB含量的CB/PA6导电纤维薄膜。利用热压成型法将制备的导电纤维膜与高密度聚乙烯(HDPE)粉末热压复合,制备出CB/PA6/HDPE导电高分子复合材料(CPC)。扫描电子显微镜图片显示,CB粒子均匀地锚固在PA6纤维表面,且CB/PA6导电纤维膜在HDPE基体中形成连续的导电网络结构。研究了材料的导电逾渗行为,发现CB/PA6/HDPE复合材料的逾渗值仅为2.5%,显著低于传统的CB/HDPE复合材料的逾渗值(8.5%)。同时,由于CB/PA6/HDPE复合材料具有特殊的预制CB/PA6导电纤维网络状结构,PA6电纺纤维膜的含量在复合材料体系中也呈现出有趣的逾渗行为。     

具有超高介电常数的海绵/炭黑-硼酸盐/硅橡胶复合材料

通过浸渍法制备了密胺海绵(MS)/导电炭黑-硼酸盐(CB@B)复合物,并进一步真空灌注硅橡胶(SR)后制备了MS/CB@B/SR复合材料。使用XRD、SEM对复合材料的物相、微观结构进行表征并测试了其导电与介电性能、压敏特性和吸波性能。研究发现,CB@B复合物利用MS模板在复合材料内部构建了三维逾渗网络,其导电逾渗阈值为1.48%(体积分数),CB与B对提高复合材料性能具有显著的协同作用。随着CB浓度提高,复合材料的导电性和介电常数逐步提高,当CB浓度为14 mg/mL时,复合材料的体积电阻率最低可达到6.7×10~4Ω·cm,介电常数在1 kHz时高达1.67×10~4,当样品厚度为3 mm时,在30.97 GHz处出现最低反射率(RL=-33.17 dB),吸波带宽(RL-10 dB)为5.38 GHz。当CB浓度为10 mg/mL时,复合材料的电阻和介电常数还表现出较高的压缩应变灵敏度。     

聚乳酸/银纳米线纳米复合材料的制备与结晶行为

采用多元醇法合成银纳米线(AgNWs),并使用油酸(OA)对其进行表面改性;然后采用溶液浇铸法制备了聚乳酸(PLA)/AgNWs纳米复合材料。采用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征了AgNWs的晶体结构、微观形貌和组成。扫描电子显微镜结果显示,AgNWs的长径比约为428,修饰OA后的AgNWs在PLA基体中分散均匀。采用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了PLA/AgNWs的玻璃化转变和结晶行为,结果表明,加入AgNWs使PLA基体的玻璃化转变温度下降了5～6℃;等温和非等温结晶行为研究显示,少量的AgNWs能够促进PLA结晶,而过量的AgNWs对PLA的结晶有一定的阻碍作用;当AgNWs质量分数为5%时,PLA基体的成核密度、结晶度、结晶速率达到最大。     

银纳米线薄膜化学焊接工艺

目的为解决银纳米线(AgNWs)薄膜应用中存在较高节点电阻的问题,在不改变AgNWs薄膜透过率的条件下,利用卤化盐对AgNWs薄膜进行化学焊接,以降低AgNWs薄膜的表面方阻,并提高AgNWs薄膜的耐弯折性能。方法通过化学焊接方式对AgNWs薄膜进行改性处理,分析AgNWs薄膜化学焊接工艺的相关参数。如化学焊接试剂的选择,盐浴时间的优化,以及AgNWs墨水添加不同比例的PVA对其薄膜化学焊接效果的影响。结果研究得到最佳AgNWs薄膜化学焊接工艺,在AgNWs墨水中添加2份PVA,摇匀后涂布成膜,将AgNWs薄膜在质量分数为10%的NaCl溶液中浸泡60 s,用纯水反复清洗3次,每次10 s,之后用氮气吹干。化学焊接后,AgNWs薄膜的方阻下降了35.1%,方阻均匀性为9.0%。结论AgNWs薄膜经过化学焊接后,薄膜方阻和均匀性得到优化,光学性能保持不变,且外观良好,为其在柔性显示和电磁屏蔽领域应用奠定了技术基础。