炭黑/羰基铁粉环氧基吸波复合材料的制备及电磁性能和力学性能

针对吸波材料存在的涂层大面积脱落和结构件承重不足导致材料吸波性能和力学性能急剧下降的问题,设计开发兼具优异吸波性能和力学性能的复合吸波材料。采用炭黑(CB)和羰基铁粉(CIP)作为复合吸波剂与环氧树脂(EP)复合制备复合吸波材料。利用单因素试验分析材料电磁性能,探究各组分质量比对材料吸波性能的影响,采用响应面试验分析了材料力学性能。建立高斯方程模型和多元回归方程模型,协同设计出CB/CIP环氧基复合材料各组分最佳质量分数比：CB、CIP、EP质量分数比为1%∶45%∶54%。模拟与实际具有一致性,为吸波材料的协同设计提供了可行性方案。     

聚乙烯/多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

为了改善PE材料的综合性能,应用转矩流变仪,通过熔融共混的方法,制备了不同比例的PE/MWCNTs复合材料,研究了PE/MWCNTs复合材料的机械性能、结晶性能和热性能,并利用红外光谱探究了MWCNTs对PE性能的影响机理。研究结果表明,随着MWCNTs含量的增加,复合材料的屈服应力增加,断裂应力增大,抗冲击强度增大,结晶温度升高。     

形貌对羰基铁/Fe-Si-Cr复合材料吸波性能的影响

为有效提升吸波材料的电磁吸收强度和有效吸收带宽,采用球磨法对球状Fe-Si-Cr进行扁平化处理,通过机械共混法将不同形貌Fe-Si-Cr和羰基铁粉(Carbonyl iron powder, CIP)复合,研究不同质量比对复合材料电磁参数和微波吸收性能的影响。实验结果表明,大长径比可以提高材料的介电常数和磁导率,并使反射率峰值向低频移动。片状Fe-Si-Cr和CIP的低频吸波性能优于球形粒子。实验制备的复合材料中,样品I的最大反射损耗为-45.92 dB,有效吸收带宽为1.5 GHz。样品L的最大反射损耗为-22.11 dB,有效吸收带宽大于6.2 GHz。吸波剂的形貌对材料的电磁吸收性能有显著影响。将不同形貌的CIP和Fe-Si-Cr按不同配比复合后,可以得到不同频率下性能优良的吸波体。利用阻抗匹配函数可以从理论上预测出反射损耗峰值对应的吸波剂厚度和频率。双层吸波材料相比于单层吸波材料,其有效吸收带宽更大,可以通过改变匹配层、吸收层的厚度来获得不同频率下吸波性能优良的吸波体,更易满足新型吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求。     

铁氧体/铁粉混合材料的电磁吸波性能

以铁氧体、铁粉作为吸收剂制备多种电磁吸波涂料,测试与分析所得电磁吸波涂料的电导率、电磁参数及吸波性能。结果表明随着铁粉掺量的增加,所得电磁吸波涂料的电导率增加,在中高频区介电损耗和磁损耗均有所提高;铁粉与铁氧体的质量比为2：8时吸波涂层的吸波性能最好;反射率损耗〈-10.0 dB时的有效吸收频段在中低频区,有效带宽达4.5 GHz,最大吸收率为-16.63 dB。     

多壁碳纳米管复合材料的微波吸收性能

用石蜡分别与多壁碳纳米管及大内径薄多壁碳纳米管按不同的质量比混合,制得了复合吸波材料.采用同轴法测量了复合材料在2~18GHz范围内的复介电常数和复磁导率,并计算了材料对微波的反射率,分析了其吸波性能.结果表明:碳纳米管复合材料在2~18GHz范围具有吸波性能.其中质量分数为15%的多壁碳纳米管的最大吸收峰在10.4GHz,其值为-21.7dB,质量分数为15%的大内径薄壁多壁碳纳米管的最大吸收峰在11.2GHz,值为-17.6dB.     

炭黑/掺杂盐酸聚苯胺复合材料的吸波特性

研究了聚苯胺（PAn）和乙炔炭黑（CB）填充于腈橡胶（NBR）的吸波性能。并就其组成、配比、硫化条件对吸波性能的影响进行分析和讨论。结果表明：在NBR／PAn复合材料中，随着PAn含量（在40－100份之间）的增加，其最大吸收衰减增大；NBR／CB复合材料在CB含量达100份时，最大衰减达12dB；硫化能改善材料的吸收性能。     

多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的微观结构及结晶性能研究

用超声波辅助溶液共混的方式制备MWNTs/PP复合材料,用扫描电镜对比分析了复合材料的微观相态结构及导电性能,用广角x衍射及偏光显微镜研究了MWNTs的加入对PP结晶性能的影响.结果表明:采用溶液混合并用超声辅助分散的方法使纳米MWNTs在PP基体中分散良好,在纳米MWNTs含量较低的情况下就可以获导电性能良好的复合材料;MWNTs的加入起到了异相成核作用,使PP晶粒细化,但MWNTs的加入没有改变PP的结晶形态,MWNT/PP纳米复合材料的结晶形态仍属于a晶型.     

氧化剂种类和浓度对聚苯胺/锦纶复合材料吸波性能的影响

采用原位聚合法以锦纶织物为基布,以苯胺为单体,制备具有良好吸波性能的柔性聚苯胺/锦纶复合材料。首先探讨了氧化剂种类、氧化剂浓度对复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切的影响。其次对复合材料进行了红外光谱、扫描电镜等测试,最后研究了其强力、吸湿速率、牢度等服用性能。结果表明:氧化剂种类、氧化剂浓度对聚苯胺/锦纶复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切,表面电阻影响较大。制备的聚苯胺/锦纶复合材料既具备良好的吸波性能,又兼具良好的润湿性、强力、牢度,为最终开发出较为实用的吸波材料奠定了基础。     

无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及性能

以低成本的无尘纸为基底吸附氧化石墨烯,再通过水热处理得到还原氧化石墨烯,最后将苯胺原位聚合到无尘纸@还原氧化石墨烯上,制备得到无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。运用循环伏安法、恒电流充放电法、阻抗法等测试该复合材料的电化学性能。结果表明,与无尘纸@还原氧化石墨烯相比,无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学性能有显著提高,在扫描速率为20 mV/s时,比电容达到280 F/g。基于无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料组装的电容器有良好的柔性,充电后可点亮白色LED灯。因此,具有柔性与电容性能的无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料能用于超级电容器领域。     

磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能

为了研究磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能,在泡沫铝合金表面涂覆了Ni—Zn铁氧体（CFe）、羰基镍粉（CNi）以及二者的复合粉,利用GJB2038-94“雷达吸波材料反射率测试方法”中的雷达截面（ReS）法对该材料的微波反射率进行了测量．结果表明,在12～18GHz频段内,复合磁介质吸波剂／泡沫铝材料吸波性能介于单一吸波剂样品CFe与CNi之间;在26．5～40GHz频段内,羰基镍质量分数为40％的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于40％时,材料吸波性能逐渐降低．因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni—Zn铁氧体与羰基镍复合粉,可以进一步改善材料的吸波性能．     

苯胺浓度和氧化剂浓度对聚苯胺/棉复合材料的吸波性能影响

探讨了苯胺浓度、氧化剂浓度对聚苯胺/棉复合吸波材料介电常数实部、虚部、损耗角正切的影响。结果表明:苯胺浓度对复合材料的极化能力影响较大,苯胺用量达到一定浓度,介电常数的实部出现峰值,继续增加用量,介电常数实部减小。苯胺浓度对复合材料的电损耗磁波能力影响较大,苯胺用量达到一定浓度,介电常数的虚部出现峰值,继续增加用量,介电常数虚部减小。氧化剂的用量对复合材料的极化能力影响较大,氧化剂用量达到一定浓度,介电常数的实部出现峰值,继续增加用量,介电常数实部减小。氧化剂的用量对复合材料的电磁波损耗能力影响较大,氧化剂用量达到一定浓度,介电常数的虚部出现峰值,继续增加用量,介电常数虚部减小。     

氧化石墨烯-多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能研究

通过对原始多壁碳纳米管进行功能化处理,得到了羧基功能化的多壁碳纳米管,并利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别对它们的形貌进行了观察.研究了在环氧树脂中加入多壁碳纳米管和氧化石墨烯总质量分数为0. 1%的前提下,不同比例的多壁碳纳米管与氧化石墨烯对环氧树脂纳米复合材料力学性能的影响.结果显示,氧化石墨烯和多壁碳纳米管确实能够改善环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、储能模量等力学性能,氧化石墨烯对于复合材料拉伸性能的提高要优于多壁碳纳米管,而多壁碳纳米管对复合材料弯曲性能的改善要优于氧化石墨烯.     

聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的制备与电化学性能研究

以三氯化铁为氧化剂,通过原位聚合法制备聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料.热重分析结果表明：聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料相对于聚乙撑二氧噻吩具有更好的热稳定性;采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）对产物的结构与形貌进行表征,聚乙撑二氧噻吩在多壁碳纳米管表面形成了均匀的包覆层,两者之间存在一定的界面作用.在1 mol/L氯化钾（KCl）溶液中,采用循环伏安测试法（CV）研究样品的电化学性能,聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的比电容可达139.8 F/g.     

原位聚合法制备多壁碳纳米管/聚乙烯复合材料的研究

通过原位聚合法制备改性的多壁碳纳米管和聚乙烯复合材料.讨论偶联剂对催化活性、复合材料力学性能等的影响.实验表明:经过酸化和偶联剂改性的多壁碳纳米管通过二次负载钛系活性可达2.0×103g/g.h左右,分子量为2.0×105左右,当复合材料中多壁碳纳米管质量分数达2.5%时拉伸强度可超过30 MPa.     

聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料的制备及其SERS性能研究

活性较好的SERS活性基底可被应用于表面分析,本文主要研究了聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料的SERS性能.将聚苯胺多孔膜与氯金酸和PVP的混合溶液在80℃时分别反应15,30,60min,得到不同形貌的聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料,分别为微米星状、海胆状、花球状结构.然后,分别以3种复合材料为基底,以不同浓度对巯基苯甲酸溶液为待测物进行拉曼测试,发现检测限分别为10~(-9),10~(-8),10~(-6) mol/L.研究表明,聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料是较好的活性SERS基底.     

多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1复合材料的制备及其性能

在转矩流变仪中通过熔融共混法制备了多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1(MWCNTs/iPB-1)复合材料,讨论了MWCNTs用量对复合材料力学性能和热性能的影响。采用偏光显微镜(POM)观察了MWCNTs在iPB-1基体中的分散情况,并对复合材料进行了力学性能、维卡软化温度和熔体流动速率(MFR)测试。结果表明:当MWCNTs用量(质量分数)在0~2.0%时,用量小于1.0%时,MWCNTs可以较好地分散在iPB-1基体中,使iPB-1球晶的晶粒细化,其用量大于1.0%时,MWCNTs容易发生团聚现象;MWCNTs可以提高复合材料的力学性能和耐热性能,但熔体黏度略有增加,对加工性能影响不大。     

聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及其超级电容性能

采用化学氧化聚合法以不同浓度的苯胺单体制备聚苯胺(PANI-1和PANI-2),采用相同方法在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)悬浮液中制备聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料(PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2)。利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对合成材料的超级电容器性能进行研究分析。在0.2 A/g电流密度下进行恒电流充放电, PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2复合材料可以获得较高的比电容。同时, PANI/NCNTs复合材料也具有优异的倍率性能和充放电稳定性,这都表明该复合材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

柠檬酸盐衍生Fe_xCo_y/C复合材料吸波性能研究

针对军事和民用领域对新型吸波材料的需求,以柠檬酸既作为络合剂,也作为碳源,与不同比例的铁、钴盐混合形成凝胶,干燥后在惰性气氛中高温热解,得到Fe_xCo_y/C复合材料.对所得复合材料进行物质结构、形貌及磁性能表征,并测试了复合材料的电磁参数,研究了材料对电磁波的损耗能力.结果表明:FeCo合金化对碳组分的石墨化程度和材料的磁性能产生影响,改善了复合材料的介电性能及磁性能;当Fe/Co比为1∶1时,反射损耗达到最小值-39.5dB,响应频宽为3.4GHz(9.1～12.5GHz).     

多壁碳纳米管负载ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶法,以醋酸锌和硝酸处理过的多壁碳纳米管（MWCNTs）为主要原料,制备了MWCNTs-ZnO光催化复合材料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了制得样品的形态结构;通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）,在紫外光照射下,分析比较了MWCNTs-ZnO复合材料、MWCNTs和ZnO的混合物以及纯ZnO对甲基橙光催化降解的性能。结果表明：在相同条件下MWCNTs-ZnO复合催化剂对甲基橙光降解有着最高的光催化活性。讨论了复合催化剂用量、重复使用等因素对甲基橙光催化降解效果的影响,并就复合催化剂的抗光腐蚀机制进行了初步的探讨。     

石墨烯基复合材料的吸波性能研究

石墨烯以其独特的结构和优异的性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域。石墨烯具有比表面积大、密度低、导电性好、耐高温和抗氧化能力强等特点,将其应用于吸波领域,即可增强材料的吸波性能,又可降低材料的密度,从而有望获得轻质高效的吸波材料。本文主要论述了近年来我们课题组将石墨烯基复合材料应用于吸波领域的研究。