碳纳米管薄膜增强复合材料Ⅰ型断裂韧性研究

利用浮动催化化学气相沉积法在单向炭纤维布表面原位沉积碳纳米管薄膜,研究了不同面密度碳纳米管薄膜在复合材料层压板层间断裂韧性方面的增强效果及其机理。实验结果表明,Ⅰ型层间断裂韧性随碳纳米管薄膜面密度的增加先提高后降低;当碳纳米管薄膜面密度为9.89 g/m~2时,Ⅰ型层间断裂韧性效果最好,提高约45%。碳纳米管薄膜作为层间插层显著提高复合材料分层阻抗,其增韧机理主要为碳纳米管桥接基体裂纹、碳纳米管在树脂基中滑移以及拔出等。     

用电弧等离子体制备超细AlN粉末的研究

介绍了利用直流电弧等离子体制备超细AlN粉末的方法。实验结果表明,在N_2-Ar气氛中制备的超细粉末是Al和AlN混合物,而在N_2-NH_3气氛中能制备出高纯度的超细AlN粉末。X射线衍射分析证明,在适当分压比的N_2-NH_3混合气体中所制出的超细AlN粉末不存在Al(即其氮化率达到100％),所得AlN粒子的最大几率直径为5.29nm,几何平均直径为21.0nm。本文最后对电弧等离子体的作用,AlN超细颗粒的生成机理及影响超细粉末中AlN含量的主要因素作了分析。     

电弧放电法制备石墨烯及其在导电油墨中的应用

导电油墨是印刷电子技术中使用的关键电子材料, 而导电填料作为导电油墨的主要成分要求其化学性能稳定且电导率高。其中, 基于石墨烯的导电油墨因为其、透射电子显微镜、拉曼光谱等手段对制备的石墨烯进行了表征。结果表明: 直流电弧放电法制备的石墨烯为2~10层、尺寸在100~200 nm范围且纯度高、结晶性好。在此基础上, 研究了涂层厚度、热处理温度以及弯曲角度等对石墨烯导电油墨导电性能的影响。研究发现, 石墨烯导电油墨电阻率与涂层厚度、热处理温度成反比, 且随着厚度、温度的增加石墨烯导电油墨的电阻率逐渐降低。并且样品在柔性基底上经过不同角度的弯曲折叠后电阻率没有明显变化。当厚度为170 μm的样品经过360℃ (30 min) 热处理后, 石墨烯导电油墨的电阻率仅为0.003 Ω·cm。上述结果表明, 电弧法制备的石墨烯导电油墨有望成为未来印制电子领域的关键材料。     

单壁碳纳米管/六角钡铁氧体复合材料的微波吸收性能

用电弧法制备含铁的单壁碳纳米管(SWCNTs), 并将其提纯之后掺杂到用溶胶-凝胶自燃法制备的M型六角钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)纳米晶粉体中, 得到了具有网状结构的复合材料。利用同轴法测试了样品的电磁参数, 研究了不同混合比SWCNTs/BaFe₁₂O₁₉ 复合材料的吸波性能。结果表明: 复合粉体SWCNTs/BaFe₁₂O₁₉的磁损耗主要是由于自然共振和交换共振引起的; 当掺杂2%(质量分数)SWCNTs时, 微波反射衰减最大值可以达到 24.85 dB, 高于10 dB的频带宽度可以达到6.30 GHz, 具有较宽的吸波频段。      

四氧化三锰/石墨烯超级电容器的制备及分析

为了最大程度上保留石墨烯的晶格结构以提高其电导并简化过渡金属氧化物与石墨烯复合物的制备过程,通过氢电弧放电和简易的高温处理成功制备得到四氧化三锰/石墨烯纳米复合材料,并将其用作超级电容器的电极.通过XRD、Raman光谱和TEM对产物的形貌、结构及成分进行了表征.电化学测试结果表明,由该材料制得的超级电容器具有良好的电容性质、出色的电化学稳定性(循环3 000圈后大约保持96%)以及较低的等效串联电阻.同时,四氧化三锰的掺入可使其比电容提高到纯石墨烯电极的3倍.因此,此方法为制备以新型石墨烯复合过渡金属氧化物作为高性能超级电容器电极的研究提供了新思路.     

升温速率和烧结温度对纳米晶MnZn粉体直接制备功率铁氧体性能的影响

采用纳米晶粉体直接造粒压制成块材烧结的方法制备MnZn铁氧体,研究了不同的升温速率和烧结温度对样品微观结构、磁性能的影响。研究表明,与传统的制备方法相比,直接烧结纳米晶MnZn铁氧体粉体,可以降低烧结温度。采用低的升温速率有利于提高样品的密度和初始磁导率,降低比损耗因子,并且低温烧结可以形成良好的微观结构和磁性能。     

Gd_5Ge_4中磁场温度诱导的磁结构相变研究

最近的研究表明,在低温低场时,Gd_5Ge_4的一级磁结构相变被阻止而进入一种磁玻璃态,即在反铁磁母体中随机分布着铁磁团簇.结合这一最新研究结果,通过对Gd_5Ge_4样品不同低温的磁场诱导的磁化强度进行两次循环测量,研究发现在不同条件下Gd_5Ge_4的磁结构相变存在可逆性与不可逆性,并结合磁玻璃态进行了分析讨论.验证了Gd_5Ge_4的等温磁化行为和结构变化的一致性,这为证明在磁和晶格之间存在耦合作用提供了直接的实验证据,揭示了一级磁结构相变对巨磁热效应的产生起了重要作用.     

共沸物混合气体中收集碳链C_8H_2

为了大批量制备高纯碳链样品并研究利用液相电弧放电法制备碳链的机理,提出了一种新的碳链收集方法.采用乙醇溶液收集电弧放电过程中产生的逸出气体并分析逸出气体的组成成分.利用高效液相色谱仪对逸出气体和乙醇溶液进行分离,并对逸出气体的吸收光谱进行了分析.结果表明,逸出气体中含有大量以C8H2为主的短碳链,且其组成成分和在甲醇溶液的碳链蒸馏过程中得到的共沸物成分一致,表明电弧放电过程中产生的逸出气体是一种含有碳链的共沸物,通过收集放电时产生的逸出气体可以大批量制备短碳链C_8H_2.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能

采用直流电弧放电法制备高结晶性石墨烯, 利用乙醇助溶分散法得到石墨烯/聚苯胺电磁屏蔽复合材料, 研究不同掺杂比例的石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能。拉曼光谱分析表明: 由于石墨烯与聚苯胺之间的相互作用, 复合材料中聚苯胺特征峰比纯聚苯胺特征峰稍弱或向低频方向移动。复合物的电导率随石墨烯掺杂量的增加而增大, 当掺杂质量分数为25%时, 其电导率达到19.4 S/cm, 接近纯石墨烯电导率(20.1 S/cm)。频率为2~18 GHz时, 复合材料的电磁屏蔽效能随着石墨烯掺杂量和频率的增大而增强; 当石墨烯掺杂质量分数为25%时, 总屏蔽效能在2~18 GHz范围内由19.8 dB增至34.2 dB, 增加了约42%, 其中吸收部分占总屏蔽效能的比例为66%~81%, 这表明石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性质是以电磁波吸收为主; 同时也说明了拥有特殊结构与特性的石墨烯是一种较好的聚苯胺填料, 在微波屏蔽与微波吸收领域将会有广阔的应用前景。     

单壁碳纳米管-CoFe2O4双层复合材料的微波吸收特性

通过直流电弧放电法制备了高结晶性单壁碳纳米管（SWCNTs）,采用溶胶凝胶自燃法制备CoFe₂O₄,并将两种材料复合制成SWCNTs-CoFe₂O₄双层吸波材料。使用Raman光谱、XRD、SEM、TEM和矢量网络分析仪对SWCNTs和CoFe₂O₄的形貌、结构和电磁性能进行了表征,并利用传输线理论分析了SWCNTs-CoFe₂O₄双层吸波材料在2~18 GHz频带内的微波吸收性能。结果表明,相对于单一材料,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料的吸波性能得到了极大提高。当CoFe₂O₄作为匹配层、SWCNTs作为吸收层时,通过调节匹配层和吸收层的厚度,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料的最强反射损耗可以达到-61.13 dB,低于-10 dB的吸收带宽达到7 GHz （8~15 GHz）。因此,SWCNTs-CoFe₂O₄双层复合材料是一种新型的有应用前景的高吸收宽频带吸波材料。