碳纤维织物金属镀覆及其毫米波RCS特性

采用化学镀覆技术分别制备了镀镍、镀铜和镀银碳纤维织物,用于干扰毫米波雷达.对镀层的微观形貌、导电性能及毫米波雷达散射截面(RCS,radarcross section)性能进行了测试.结果表明,所制备的金属镀覆碳纤维织物镀覆均匀、光泽性好,有较强的导电性能.RCS值随着金属镀覆碳纤维织物导电性能的增强而增大,镀银碳纤雏织物的RCS值与理论计算值较接近,是一种有效的毫米波干扰材料.     

异形截面碳纤维复合材料的吸波性能

为了研究异形截面碳纤维复合材料的吸波性能,采用SEM、XRD及XPS等测试技术,对异形截面聚丙烯腈基碳纤维(ICF)和T300碳纤维的表面形貌、组织结构及化学组成进行了研究。结果标明：ICF的截面形状成近似正三角形,截面异形度为13.16%;与树脂基体可以形成较强的界面作用;其力学性能与T300接近,可作为结构材料的增强体使用。分别采用四电极法、网络法和雷达散射截面(RCS)法研究了2种纤维增强的复合材料的电磁性能和吸波性能。结果表明：ICF的电阻率比T300大;在高频电磁波作用下,ICF复合材料的介电常数虚部(ε″)及损耗角正切(tanδ)均比T300复合材料大;其复合材料对频率在16 GHz左右的电磁波的反射率为- 8 dB。通过研究,异形截面碳纤维复合材料同时具有承载和吸波的作用,将是一种有前途的结构吸波材料。     

T-ZnO晶须改性高分子复合材料的研究

研究了四针状ZnO晶须改性处理及其多种树脂基复合材料,包括增强与耐磨防滑橡胶复合材料、吸波隐身涂料、抗静电塑料与涂料以及抗菌高分子材料等.结果表明,适当表面处理的T-ZnOw对橡胶和塑料等复合材料具有良好的各向同性增强作用,并能显著提高橡胶的耐磨性能;通过掺杂和纳米材料改性T-ZnOw制备的雷达吸波涂料具有良好的轻质、高效、多频谱隐身性能,已在多种国防装备上获得应用;添加3%～5%(vol)左右T-ZnOw的PVC塑料和PU涂料,电阻率为106～109 Ω·cm,满足抗静电需要;控制制备的T-ZnOw具有优异的抗菌性能,其抗菌率达到99%以上,并具有高效分解甲醛等有害有机物的作用;分析和讨论了T-ZnOw增强改性、耐磨防滑、吸波隐身、抗菌和抗静电机理.     

具有应变诊断功能的碳纤维机敏复合材料研究

分别以单向碳纤维带、正交碳纤维布、碳纤维毡为增强材料，乙烯基酯树脂（3201）、柔性树脂为基体，制备出了一类导电复合材料．研究了该类复合材料在拉伸条件下，体积电阻率-应变之间的变化规律。其中，单向碳纤维带复合材料和正交碳纤维布复合材料的体积电阻率-应变曲线存在突变，而碳纤维毡复合材料的体积电阻率-应变曲线能很好的拟合成直线。实验结果表明，碳纤维毡适合制备机敏复合材料传感部件。     

碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的制备与性能表征

为制备低电阻率的尼龙66基复合材料,以碳纤维和镍粉(Ni)填充尼龙66制备碳纤维-Ni/尼龙66高导电复合材料。研究填料表面改性和含量对碳纤维-Ni/尼龙66复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明:KH550改性碳纤维和Ni有助于降低碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率随着碳纤维和Ni含量的增加而减小,且碳纤维和Ni填充尼龙66的导电逾渗阈值均为20wt%,此时制备的碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率为455Ω·cm,熔融温度为202.2℃。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度随着碳纤维或Ni含量的增加而先增大后减小。当Ni含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度在碳纤维含量分别为20wt%和10wt%时达到最大值,分别为98MPa和70 MPa;当碳纤维含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度则在Ni含量为30wt%和20wt%时达到最大值,分别为120 MPa和67 MPa。     

镀镍碳纤维-碳纤维-玻璃纤维/乙烯基酯树脂导电复合材料的设计制备及其电磁性能

本研究旨在设计制备兼具电和磁功能的新型导电复合材料。采用具有良好导电性的短切碳纤维（CF）与兼具磁性和导电性的短切镀镍碳纤维（Ni-CF）作为功能体,以短切玻璃纤维（GF）作为填料,以乙烯基酯树脂（VER）作为基体,设计制备电磁性能可调控的导电复合材料。分别研究了CF含量对CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响、Ni-CF长度对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响,重点研究了Ni-CF含量对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率和磁导率的影响,并初步探索了导电复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率在0.35~36.48 Ω·cm范围内可调,磁导率在0.2~0.7内可调。CF和Ni-CF的含量和长度都会对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料电磁性能产生较大影响。制备的（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料有望应用于电磁屏蔽领域。     

碳纤维体系导电涂料的制备工艺

研制了一种以丙烯酸酯类树脂为基料的改性碳纤维体系导电涂料.用单因素方法确定改性碳纤维/树脂质量比,偶联剂的种类、用量以及添加方式、涂料的固化工艺等方面对涂料电性能的影响关系,然后用正交实验进一步优化各因素对涂膜导电性能的影响,确定了制备碳纤维体系导电涂料的最佳工艺条件为:改性碳纤维/树脂质量比为0,7,钛酸酯偶联剂TMC-102采用预处理用量为1%(wt,下同)和直接加入用量为1.5%相结合,制得的导电涂料综合性能较好;固化温度为50℃下固化20min,涂膜厚度为150μm时,其表面电阻率达到1.02Ω/sq.     

CF/ABS树脂复合材料制备工艺对导电性能的影响及对屏蔽性能的理论预测

本文研究了使用溶剂法、密炼机和开炼机混炼碳纤维填充ABS树脂复合材料的导电性能,得到了纤维填充量与复合材料电阻率的关系,对其导电机理进行了分析.通过比较,发现纤维长径比是决定复合材料导电性能的重要因素,其它如纤维在基体中的分布也对复合材料导电性能有影响.最后对复合材料的屏蔽性能进行了理论计算.     

CF／ABS树脂复合材料制备工艺对导电性能的影响及对屏蔽性能的理论预测

本文研究了使用溶剂法、密炼机和开炼机混炼碳纤维填充ＡＢＳ树脂复合材料的导电性能，得到了纤维填充量与复合材料电阻率的关系，对其导电机理进行了分析。通过比较，发现纤维长径比是决定复合材料导电性能的重要因素，其它如纤维在基体中的分布也对复合材料导电性能有影响。最后对复合材料的屏蔽性能进行了理论计算。     

炭黑/碳纤维/ABS电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

采用硅烷偶联剂KH550改性炭黑(CB),浓硝酸氧化碳纤维(CF),将表面处理前后的炭黑和碳纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂通过混炼挤出制备了电磁屏蔽复合材料,考察了炭黑、碳纤维含量及表面处理对复合材料体积电阻率和屏蔽效能的影响。实验结果表明,采用KH550改性炭黑可以达到改性目的,浓硝酸氧化碳纤维后,其表面接上了羰基和羧基。随着炭黑含量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,且变化规律符合"渗滤效应",在100～1800MHz频率范围内,屏蔽效能逐渐增加,采用1%KH550改性炭黑后,导电性能和屏蔽效能均得到提高。加入碳纤维后,复合材料的导电性能和屏蔽效能均有较大提高,且含量为2%时,分别达到最大值,采用浓硝酸氧化碳纤维后,导电性能得到进一步提高,屏蔽效能提高了1dB左右。     

一种水性防静电涂料性能研究及其包装应用

以水性丙烯酸树脂为基体树脂,导电石墨、炭黑为混合导电填料,制备了一种水性防静电涂料。研究表明,炭黑和石墨混合的最优比例为20∶80,填料含量变化在5%~25%时,可有效调节涂层电阻率在102~1010Ω/cm2。同时探讨了环境温、湿度变化对导电效果的影响,以及防静电包装应用。     

一种三层雷达吸波涂层的制备和性能

在磁性金属微粉的雷达吸波涂层中引入导电纤维层具有减轻质量和展宽吸收频带作用,本文采用磁性金属微粉和短导电纤维制备了一种三层雷达吸波材料.研究表明,三层的相对顺序对吸波涂层的带宽与峰值具有明显影响,在面密度为2.50 kg/m2的条件下,当导电纤维层位于表层时带宽最大,在8～18 GHz频段范围内反射率小于-10 dB的带宽达7 GHz.     

导电功能集料碳纤维水泥基复合材料及其压敏性能

利用石墨粉和粘土基质烧制成导电陶粒,与碳纤维共同组成复合导电相,制备得到导电功能集料碳纤维水泥基复合材料。采用Instron5882材料试验机,动态电阻应变仪和直流稳压电源测试系统研究了其压敏性,发现压应力对其电阻值有显著影响;从开始加载至破坏全过程电阻值变化表现出均匀下降、平衡和迅速上升3阶段;在低加载应力循环下材料电阻变化值与应力有良好相关性,高加载应力循环下因损伤裂纹的不可复原性而使电阻出现不可逆增加;加载速率对电阻变化也有影响,低加载应力时加载速率影响较小,高加载应力时影响较大。     

Nondestructive sensing evaluation of surface modified single-carbon fiber reinforced epoxy composites by electrical resistivity measurement

Nondestructive sensing of a single-carbon fiber reinforced epoxy composites was evaluated by the measurement of electrical resistivity under reversible cyclic loading. For the strain–stress sensing, the strain up to the maximum load of a bare carbon fiber itself is larger than that of carbon fiber composite. As curing temperature increased, apparent modulus up to the maximum load increased and the elapsed time became shorter. Higher residual stress might contribute to the improved interfacial adhesion. The strain up to the maximum load at low temperature was larger than that at higher temperature. The strain of electrodeposition (ED) treated carbon fiber was smaller than that of the untreated carbon fiber composite until the maximum load reached. This could be due to higher apparent modulus of composite based on the improved interfacial shear strength (IFSS). Since the electrical resistivity was responded well quantitatively with various parameters, such as matrix modulus, the fiber surface modification, the electrical resistivity measurement can be a feasible method of nondestructive sensing evaluation for conductive fiber reinforced composites inherently.     

碳纤维水泥基材料的机敏特性研究

水泥基材料是一种高电阻率的惰性材料,通过掺入一定体积含量(0.2 vol%~1.2 vol%)的短切碳纤维,可显著提高其电导率。本文作者研究了碳纤维水泥基材料表观电导特性与其内部微观结构的关系,探讨了电阻率的变化与材料所受外部荷载的关联性。结果表明碳纤维水泥基材料具有实时诊断内部损伤的机敏性:当水泥基材料内部裂纹产生或扩展时,表现为材料电阻率上升;而当水泥基材料内部裂纹闭合时,其电阻率下降。碳纤维水泥基材料的电阻变化与所受荷载呈良好的线形关系;而不含碳纤维的普通水泥基材料在整个受荷过程中,其电导特性则无明显变化。碳纤维水泥基材料电导特性的变化反映了水泥基材料内部损伤状况丰富的信息,根据这一特性可以及时预报水泥基材料内部潜在的损伤状况,有效地防止灾难性的破坏。     

短切PAN基碳纤维导电沥青混合料性能试验研究

为了确定碳纤维导电沥青混合料的合理碳纤维掺量,选用短切聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为导电相材料,通过大量室内试验分析了碳纤维掺量对导电沥青混合料AC-13C的马歇尔性能和导电性能的影响,并验证了其路用性能。结果显示,相同油石比下,随着碳纤维掺量的增加,导电沥青混合料的毛体积密度、沥青饱和度和马歇尔稳定度呈先增后减的变化趋势,空隙率和矿料间隙率呈先减后增的变化关系,而流值一直增大。通过对碳纤维掺量不同范围的沥青混合料分别采用AC、调整和SMA的技术标准,确定了合理的最佳油石比,且最佳油石比与碳纤维掺量之间呈良好的半对数相关关系。同时,在最佳油石比下,导电沥青混合料电阻率的对数与碳纤维掺量之间呈良好的幂函数关系,且0.1%碳纤维掺量的沥青混合料的各项路用性能指标均达到气候条件要求高的改性沥青混合料和SMA的技术要求。因此,适宜的碳纤维掺量对导电沥青混合料可起到优良的增强作用,并形成稳定的导电网络,综合各项性能和导电发热的技术要求,建议碳纤维的适宜掺量取0.1%。     

一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型

本文报导了一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型, 可用单位截面上邻近碳纤维的搭接点数目和两相邻搭接点的距离来表征这种导电结构的基本特征。实测试样电阻与试样尺寸的关系与理论曲线基本吻合。      

Pitch-matrix composites for electrical,electromagnetic and strain-sensing applications

Pitch-matrix composites for deicing, electromagnetic shielding and strain sensing have been developed by using carbon fiber (discontinuous) and carbon black as electrically conductive fillers. A composite with carbon fiber (5 vol%) as the sole filler is effective for strain sensing, which functions by the electrical resistivity increasing reversibly with tensile strain. A composite with carbon fiber (3.4 vol%) and carbon black (1.5 vol%) is less effective for strain sensing and is lower in tensile strength, modulus and ductility, but it is lower in the electrical resistivity. A composite with carbon black (7 vol%) as the sole filler is very high in resistivity, but exhibits high storage modulus. Either carbon fiber or carbon black as filler increases the storage modulus, decreases the resistivity, renders the ability to provide EMI shielding and increases the softening temperature.     

Fabrication of flexible transparent conductive films from long double-walled carbon nanotubes

The fabrication of flexible transparent conducting films (TCFs) is important for the development of the next-generation flexible devices. In this study, we used double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) as the starting material and described a fabrication method of flexible TCFs. We have determined in a quantitative way that the key factors are the length and the dispersion states of the DWCNTs as well as the weight-ratios of dispersant polymer/DWCNTs. By controlling such factors, we have readily fabricated a flexible highly transparent (94% transmittance) and conductive (surface resistivity = 320 Ω sq⁻¹) DWCNT film without adding any chemical doping that is often used to reduce the surface resistivity. By applying a wet coating, we have succeeded in the fabrication of large-scale conducting transparent DWCNT films based on the role-to-role method.