一、聚合物基纳米无机复合材料的最新研究进展(论文文献综述)
李琦,李曼茜[1](2021)在《高温聚合物薄膜电容器介电材料评述与展望》文中研究指明聚合物电介质材料以其高充放电速率、高功率密度、高击穿场强和自愈性等优点被广泛应用于静电电容器中。然而新能源汽车、光伏并网、油气勘探、航空航天等应用对聚合物电容器在高温下的介电储能性能提出了更高的要求。为此介绍了电介质材料的基本物理背景,综述了一些典型的高温介电聚合物,重点介绍了介电聚合物复合材料,包括表面处理聚合物、基于填料形貌分类的聚合物基纳米复合材料、三明治结构复合材料和聚合物–分子半导体全有机复合材料。还对复合材料的电荷注入和输运特性与基体和纳米粒子的界面微区特性的最新研究进展进行了介绍。最后对高温聚合物电介质材料的发展现状和存在的挑战进行了简要总结。
杨林,潘卉[2](2021)在《无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的研究进展》文中进行了进一步梳理随着生活水平的不断提高,人们对皮革涂饰的需求也在不断的增长,不仅要求其在色泽、色彩等方面追求至善至美,更是在舒适性,功能性上提出更高的要求.传统的皮革涂饰剂已不能满足现代生活的需要,将无机纳米微粒添加到传统皮革涂饰剂中开发系列无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂,可赋予涂饰革一定的耐老化、抗菌、防水、以及耐磨损等满足生活需求的功能,在扩大皮革的使用性能和范围方面具有良好的应用前景.本文综述了无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的制备方法及其在皮革涂饰中的应用.
王猛[3](2021)在《微纳米SiO2/LDPE复合电介质空间电荷与直流电性能的研究》文中进行了进一步梳理聚合物电介质内空间电荷的积聚,使局部形成高场,绝缘材料击穿强度降低,成为了制约高压直流输电发展的重要因素。研究表明,在聚合物中掺杂适量无机纳米粒子能够抑制空间电荷,并改善其某些介电性能,改善程度与纳米颗粒分散状态密切相关,改善机理尚不明确。也有研究表明,微米颗粒在一定程度上能够改善纳米颗粒的分散性,微、纳米颗粒同时掺杂后可能会产生一定的协同效应,通过调控载流子输运机制,获得性能更优异的材料。本文以低密度聚乙烯(LDPE)作为聚合物基体,以表面经过疏水改性的微米、纳米SiO2作为无机填料,采用熔融共混法制备了纳米、微米及微-纳米SiO2/LDPE复合材料。探讨了微-纳米复合材料制备过成中,微米、纳米SiO2添加顺序对其性能的影响,结果表明,先添加微米SiO2混炼一定时间后在加入纳米SiO2所制备的微-纳米复合材料性能最优,基于这种制备工艺,探讨了微米、纳米SiO2浓度对复合材料性能的影响。利用原子力显微镜(AFM)、偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)等对LDPE和微、纳米SiO2/LDPE复合材料的结晶形态与微晶尺寸进行表征。结果表明:微、纳米SiO2颗粒使球晶尺寸减小。纳米SiO2通过异相成核作用使纳米复合材料内部形成了小而致密的球晶结构,球晶结晶完善,结晶度提高;微米SiO2异相成核作用较弱,对球晶生长有阻碍作用,使微米复合材料内部球晶尺寸有所减小,球晶结晶不完善,结晶度变化不明显。复合材料的结晶度随着无机颗粒浓度的增加而降低。利用电声脉冲法(PEA)实验研究了LDPE和微、纳米SiO2/LDPE复合材料的空间电荷特性。结果表明,纳米复合材料在两极附近积累了少量同极性电荷,微米复合材料在阳极附近积累了同极性电荷,在阴极附近积累了异极性电荷。纳米SiO2对空间电荷具有较强的抑制作用,当纳米SiO2含量为0.5wt%时,纳米复合材料抑制效果最优,当纳米SiO2含量超过0.5wt%时,随着浓度增加,抑制效果降低。微米SiO2对空间电荷抑制能力不明显,但微米复合材的短路电荷衰减速率高。微-纳米复合材料的空间电荷特性介于二者之间。实验研究了LDPE和复合材料的热激电流特性,结果表明:纳米复合材的电流峰峰温向高温方向移动,微米复合材料的电流峰峰温略向低温方向移动,微-纳米复合材料的电流峰与纳米复合材料的接近。说明纳米SiO2使LDPE内部引入了深陷阱,而微米SiO2使LDPE内部则产生了较多的浅陷阱。基于陷阱理论,建立了电极界面电荷层屏蔽模型和载流子在不同陷阱间的输运模型。实验研究了LDPE和复合材料的电导特性和直流击穿特性。结果表明:复合材料的电导电流均低于LDPE,纳米复合材料的电导电流最低,微-纳米复合材料次之,随着SiO2含量的增加,复合材料的电导电流增大。在J-E曲线中,LDPE、微米复合材料和微米SiO2含量较高的微-纳米复合材料的电导电流出现了三个斜率变化区域,微米SiO2对阈值电场E1影响较小,但使阈值电场E2明显提高,而纳米复合材料及微米含量较低的微-纳米复合材料未出现第三个斜率变化区域,且纳米SiO2使得阈值电场E1明显提高。纳米复合材料的直流击穿场强明显高于LDPE,但随着纳米SiO2的含量增加,击穿场强逐渐降低,纳米SiO2含量为0.5wt%时,击穿场强最高,较LDPE提高约29.2%;微米复合材料的直流击穿场强低于LDPE,随着微米SiO2含量的增加,击穿场强明显下降,当微米SiO2含量较低时,击穿场强与LDPE接近;微-纳米复合材料的击穿场强随着SiO2整体含量的增加而降低,当微米SiO2含量较低时,击穿场强随着纳米SiO2的增加降低比较缓慢,当微米SiO2含量较高时,随着纳米SiO2的增加,击穿场强降低幅度较大。基于实验结果和复合材料的聚集态结构,结合多核模型、介电双层模型及聚合物陷阱理论,建立了LDPE和复合材料内部的陷阱形成、载流子输运过程中入陷、脱陷与复合以及热电子对LDPE分子链轰击的过程模型。运用Materials studio软件建立了LDPE、纳米SiO2以及LDPE与经过甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的纳米SiO2间的界面模型,通过分子动力学方法对模型进行优化和模拟,并基于密度泛函理论计算探讨两种体系的陷阱和击穿特性。结果表明,纳米SiO2与LDPE间以范德华力作用为主,纳米SiO2/LDPE中的陷阱为深陷阱,LDPE中的陷阱为浅陷阱,纳米SiO2/LDPE的击穿场强较纯LDPE提高约18.2%。
赵贺[4](2021)在《二维氮化硼纳米片协同多维填料调控聚酰亚胺复合材料微结构及性能》文中提出电介质材料的选择和结构设计对推动现代电子器件的小型化、高度集成化和多功能化发展具有重大意义。近期,三元杂化聚合物基纳米复合材料在提升聚合物电绝缘特性、机械和导热性能等方面崭露头角。通过合理挑选具有不同维度和特性的无机纳米填料进行杂化和结构设计,可以满足特定环境下不同工作需求,成为高分子科学领域的研究热点。本文以聚酰亚胺(PI)为基体,以零维纳米氮化铝(AlN)、一维微米钛酸纳米管(TNs)和二维微米扩层二硫化钼(E-MoS2)分别与二维纳米氮化硼(BN)构成杂化填料体系,采用原位聚合法设计制备了一系列具有优异电学、力学和热学性能的新型三元纳米复合薄膜,研究二维BN纳米片与不同维度填料形成的取向分布、界面结构、陷阱能级和空间电荷分布及对复合薄膜微结构和性能的影响规律和耐电特性提升机理。研究发现,零维AlN与二维BN在PI基体中分散良好,形成“球片环绕结构”。适量掺杂(3 wt%-5 wt%)BN-AlN杂化填料,可以抑制界面态破坏,增强界面极化,在高频范围限制偶极子转向,提高复合薄膜介电常数,降低介电损耗。在掺杂3 wt%时,PI/BN-AlN复合薄膜交流击穿场强可达160 k V/mm,分别比纯PI和PI/AlN提高了45%、13%。随着掺杂组分增加,PI/BN-AlN复合薄膜耐电晕老化寿命和热稳定性均得到大幅提升。PI/BN-TNs三元复合薄膜中一维TNs表面含有大量羟基,存在许多氢键,BN附着TNs表面形成“空间网络桥接结构”,部分TNs经BN诱导在基体中呈现水平取向分布。小角X射线散射(SAXS)结果表明,随着BN-TNs组分增加,复合薄膜相间界面层厚度逐渐减小,质量分形维数逐渐增加,散射环具有各向异性,存在取向结构。PI/BN-TNs复合薄膜的填料均匀性、取向性和良好的界面相容性,有效抑制复合薄膜电学和力学性能劣化,呈现优异的介电性能、击穿性能、独特的抗拉伸以及动态热机械性能。E-MoS2纳米片具有更大晶格间距,沿c轴(002)晶面层间距扩大至0.98nm,横向尺寸约为1.5μm,厚度约为2 nm,仅由2个单层构成,与二维BN形成“层状分离结构”。采用聚合物原位插层策略制备新型PI/BN-E-MoS2复合薄膜,极大改善填料在PI基体中分散性。SAXS结果表明,随着掺杂组分增加,PI/BN-E-MoS2复合薄膜相间界面层厚度和质量分形维数逐渐增大,结构更加致密。BN-E-MoS2填料显着增强复合薄膜内部界面极化,减小键合区对偶极取向极化的限制作用,保持较大介电常数,同时抑制介电损耗。当掺杂组分为0.25 wt%时,PI/BN-E-MoS2复合薄膜击穿场强为196 k V/mm;当掺杂组分为3wt%时,热导率为0.22 Wm-1K-1。BN-E-MoS2杂化填料在复合薄膜内部形成更多、更致密导热通路,延长声子平均自由程,减少界面处声子散射,提高复合薄膜热导率。采用准原位技术和微观尺度下陷阱能级分布、空间电荷注入与复合测试,结合有限元击穿模拟仿真,以多核模型、电双层模型、能量势垒和界面陷阱理论为基础,从不同角度深入分析长时击穿(电晕老化)和短时击穿失效行为,系统地研究多维杂化填料体系增强复合薄膜耐电特性机理,分别建立耐电晕老化模型、短时击穿机理模型以及双极性电荷传输模型,着重阐明二维BN纳米片在多维杂化填料体系调控复合薄膜耐电特性中起到的关键作用,为拓展二维材料在高绝缘领域应用提供理论依据。
傅志昂[5](2021)在《辐射法制备有机-无机杂化纳米粒子及其在高分子材料中的应用研究》文中研究说明聚合物基纳米复合材料是由聚合物和无机纳米粒子复合而成的材料体系。纳米复合材料通常具有各组分性能的协同效果。然而大部分无机纳米粒子与聚合物间相容性较差,仅通过简单物理复合难以实现纳米粒子的均匀分散。在无机纳米粒子表面修饰有机组分制备有机-无机纳米杂化粒子是提高组分间相亲性的有效策略。将有机组分通过传统化学手段接枝在纳米粒子表面可以制备有机无机纳米杂化粒子,但面临着明显问题:一方面,此方法要求有机组分与纳米粒子上有可相互反应的基团;另一方面,现有修饰方法所接枝分子的分子量较低,纳米复合材料制备受限。因此,通过简单高效的方法在纳米粒子表面修饰高含量以及高分子量的有机组分具有重要的学术和工业价值。辐射接枝技术是在温和的条件下实现聚合物基体与纳米粒子的共价结合的重要方法。本论文以纳米二氧化硅(SiO2)与纳米钛酸钡(BT)表面的聚偏氟乙烯(PVDF)改性为研究对象,创新性地提出利用伽马射线共辐射接枝技术,在室温真空氛围中制备有机-无机杂化纳米粒子的策略;并通过替换纳米粒子核,探索了辐射接枝制备杂化纳米粒子的普适性;随后通过杂化纳米粒子与PVDF聚合物基体的共混,探究了不同表面改性对纳米粒子分散性以及纳米复合材料结构与性能的影响;最后将所合成的杂化纳米粒子直接进行熔融加工,制备形成高固体含量的功能纳米复合材料。论文的具体研究内容如下:(1)SiO2辐射接枝PVDF的制备通过辐射接枝的方法成功地制备了PVDF接枝的SiO2(F-SiO2)。系统研究了合成F-SiO2的化学结构、热稳定性能及结晶行为等,初步探讨了不同反应物投料比与不同吸收剂量对F-SiO2结构与性能的影响。结果表明,PVDF成功接枝并包覆至SiO2表面,其接枝含量随PVDF投料比及吸收剂量的增加而提高,但过高的吸收剂量会导致PVDF发生降解。(2)辐射法制备SiO2杂化纳米粒子与PVDF复合材料结构与性能研究通过熔融加工将不同表面修饰的SiO2与PVDF进行共混,并改变了纳米粒子在PVDF基体中的添加量,从而研究不同表面修饰SiO2在基体中的分散性及其与基体间的相互作用。结果表明,辐射法制备的F-SiO2能够均一分散在PVDF基体中,并能提高复合材料的机械性能,且随着含量的提高,材料的机械性能提高。(3)BT辐射接枝PVDF的制备通过水热合成的方法合成了纳米尺度的钛酸钡(BT)颗粒,运用与制备F-SiO2相似的辐射接枝方法,成功在BT表面修饰了PVDF长链,构筑了杂化纳米粒子F-BT。结果表明,BT表面PVDF的接枝含量可以根据反应条件进行调控,随着BT表面双键含量、PVDF的投料比以及辐射吸收剂量的提高,PVDF的接枝含量显着提升。(4)辐射法制备BT杂化纳米粒子与PVDF复合材料的结构与性能研究通过熔融加工,将不同表面改性的BT纳米介电陶瓷粒子与PVDF进行共混,制备了具有良好机械性的多功能介电纳米复合材料,并探究了不同表面修饰BT对纳米复合材料结构、机械以及介电性能的影响。研究结果发现,仅有辐射法制备的F-BT能够均匀分散在PVDF基体中,提高复合材料的机械与介电性能,且随着填充含量与PVDF接枝含量的提高,材料性能显着提高。(5)熔融加工制备F-BT杂化纳米粒子柔性介电陶瓷将具有不同表面PVDF接枝含量的F-BT杂化纳米粒子直接进行熔融加工,制备了高BT含量的高介电柔性F-BT陶瓷薄膜。研究发现,F-BT陶瓷薄膜具有良好的介电与机械性能,且随着F-BT表面PVDF接枝含量提高,纳米粒子表面PVDF链缠结程度提升并形成致密网络,F-BT薄膜柔性增强。
谢君昊[6](2021)在《无机纳米粒子改性聚偏氟乙烯储能薄膜的制备与性能研究》文中研究表明随着电气时代的到来,先进电子产品、电动汽车、电力系统等领域的高性能储能设备需要迫切地满足人们不断增长的欲望需求。聚合物基纳米复合材料由于其成本低,易加工,可重复利用等优点已经引起了越来越多的科研工作者的注意。过去的十年时间里,人们对于提高聚合物基复合材料的介电常数,能量密度等关键性参数已经取得了一些显着的成果,然而,依旧有一些亟待解决的问题阻碍了人们对于纳米复合材料的广泛使用,例如,纳米填料如何能够在聚合物基体材料中进行均匀有效的分散、怎样能够降低高填充含量填料带来的高介电损耗以及如何提升聚合物纳米复合材料的击穿性能等等。本文在前人研究的基础上,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体材料,分别添加纳米钛酸钡和纳米蒙脱土来改善聚合物基纳米复合材料的介电性能以及储能性能,主要实验内容以及相关结果如下:(1)为了保证高填料含量的钛酸钡(Ba Ti O3)纳米粒子在PVDF基体中的分散性以及填料与界面之间的相互作用,利用实验室制备的RAFT试剂和以RAFT可控聚合的有利条件,分别在Ba Ti O3表面包覆两种软硬程度不同的壳层结构,分别为只是“硬壳”的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和“软硬壳”兼具的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯(BA)共聚物,将这两种不同壳层结构的钛酸钡填料与PVDF经过溶液法进行共混。通过扫描电子显微镜结果可知,PMMA与P(MMA-BA)因其与PVDF良好的相容性使得Ba Ti O3纳米粒子即使在高填料含量下依旧能够保证在PVDF基体中的分散性,而且,又由于包覆在Ba Ti O3表面的壳层结构不同,两种聚合物基纳米复合材料表现出不同的介电损耗,从而影响了储能特性,提升了充放电效率。填料含量为30wt%的P(MMA-BA)@BT/PVDF纳米复合材料在1k Hz下表现出仅仅0.018的介电损耗,低于在同频率下的PVDF聚合物基体和PMMA@BT/PVDF纳米复合材料。并且在150MV/m的场强条件下,达到了约80%的能量效率。(2)通过简单而有效的溶液共混法将少量片层有机纳米蒙脱土(OMMT)与PVDF基质结合起来,制备出了具有良好的光学透过性和耐击穿的储能薄膜。扫描电子显微镜结果表明少量的有机化蒙脱土可以良好的分散在基质中。XRD和红外结果表明OMMT的加入可以有效地转换PVDF基质的晶型结构,使其更有利的应用在介电储能薄膜领域,并且在800 nm的波长情况下,聚合物基纳米储能薄膜表现出约为90%的光学透过性。更为重要的是,由于OMMT这种独特的片层结构的存在,可以有效地阻碍聚合物复合材料内部电树的生长,从而提升复合材料整体的击穿强度。例如,在0.6wt%填料含量下,PVDF/OMMT纳米复合材料表现出460 MV/m的击穿强度和7.26 J/cm3的放电能量密度以及69%的能量效率。
周顺风[7](2021)在《柔性电子介电材料的设计与制备》文中提出本文通过研究PMMA、PVP、PVDF聚合物的溶剂效应,选择出了最适合作为聚合物基体的PMMA,以及能够获得高介电常数和光滑薄膜表面的NMP作为分散溶剂。采用了一种柔性电子领域研究较少的聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯偶联剂来修饰钛酸钡纳米颗粒(BaTiO3)表面,并通过原位聚合法制备了BaTiO3@PMMA核壳粒子。研究了球磨和高功率超声工艺对纳米颗粒的粒径、复合材料溶液的稳定性以及介电薄膜的表面性质的影响。分别使用机械共混、原位共混、原位聚合三种不同的制备工艺制备了PMMA/BaTiO3复合材料薄膜,研究了介电薄膜的物理性能与填料含量的变化关系。(1)在较高极性溶剂中,PVP的最大紫外吸收峰的蓝移表明了更有组织的聚合物排列以及聚合物和溶剂的相互作用增加,降低了PVP在溶液中的缠结可能性,使得PVP溶液的粘度随着溶剂极性的增加而降低。PMMA和PVDF溶液的粘度则受到溶剂极性、溶解度参数等多种性质的共同影响。高极性溶剂能够使PVP和PMMA薄膜产生更高的介电常数,但PVDF薄膜的介电常数则受薄膜结晶度以及α、β、γ相的比例影响更大。高β相含量的PVDF/DMF薄膜的介电常数为9.9,是PVDF/NMP薄膜的1.5倍。PMMA和PVP薄膜的介电常数受溶剂极性影响,分别在2到2.9和4.5到5之间。(2)制备出的BaTiO3@PMMA核壳结构的纳米填料在TEM下展示出了良好的分散性,相邻的纳米颗粒之间由于PMMA壳层的阻隔,显着的降低了团聚;PMMA壳层的厚度约为5nm。磷酸酯修饰的BaTiO3和BaTiO3@PMMA核壳粒子在经过球磨和高功率超声处理后,粒径分别降低了2.32和2.18倍,并且复合材料的稳定性得到了极大的提升,薄膜的表面的起伏明显减小,不同BaTiO3含量下的表面接触角变化减小。(3)只包含两相的机械共混薄膜和原位共混薄膜的表面粗糙度较小,多溶液组分的原位聚合薄膜表面粗糙度较大;高BaTiO3含量的薄膜表面的峰谷结构更丰富。机械共混薄膜具有最好的光透过率,原位聚合薄膜的光透过率最差。5%~30wt%的填料范围内,机械共混薄膜的透光率在210nm附近的光透过率由84.51%降低至62.72%;5wt%的原位聚合薄膜在210nm附近的紫外光透过率则由50.6%下降到13.75%。(4)原位共混、机械共混和原位聚合三种方法制备的介电薄膜相对于纯的PMMA介电层而言均显着提升了薄膜的介电常数,并且在103Hz的频率下,以25wt%的BaTiO3质量分数分别取得最大的介电常数7.26,31.21,23.74。原位聚合法制备的薄膜介电损耗要明显小于另外两种制备方法;原位共混薄膜在5wt%的填料比例时介电常数就达到了16.97,说明核壳结构能够显着的提升薄膜在电场下的极化面积。
何灵欣[8](2021)在《水性聚氨酯/二维黑磷复合材料设计及其阻燃和电磁屏蔽性能研究》文中进行了进一步梳理随着人们对生态环境的日益重视,水性聚氨酯(waterborne polyurethane,WPU)这一性能优异、无毒、环保的聚合物高分子材料受到了人们越来越多的关注。但如同大多数高分子材料一样,水性聚氨酯主链同样主要是由碳、氢、氧元素构成。这一组成结构导致了水性聚氨酯具有高度可燃性,限制了其在众多领域的应用。因此,在不明显影响水性聚氨酯各项物理化学性能的前提下,对其进行阻燃功能化成为了一个重要方向。纳米材料的比表面积比传统材料高出数个数量级,作为添加型增强材料与被增强相的界面接触面积非常大,这也意味着只需要添加非常少的量即可对整个复合体系产生宏观质变的影响。例如在聚合物中加入不到5 wt%的纳米材料可以显着改善聚合物的导电率、热导率、光学性质、机械性能、介电性能和热稳定性等。所以,制备高性能聚合物基纳米复合材料能极大地拓展高分子材料的应用范围,服务于人们的日常生活。黑磷(blackphosphorus,BP)得益于其二维纳米结构、优良的机械强度和良好的热稳定性,有潜力作为高分子材料的纳米添加剂来制备出性能优异的复合材料。同时相较于其他二维纳米片,二维黑磷自身全部由“磷”元素组成,而磷元素是一种高效的阻燃元素。所以我们有理由认为,二维黑磷可以增强高分子材料的力学性能、热稳定性和火灾安全性。不过要想实现二维黑磷/聚合物复合材料的大规模应用,首先需要考虑的是如何以一种简便、高效的方法制备二维黑磷;再是解决无机纳米片与聚合物基体相容性的问题;作为纳米阻燃剂还要考量在高温燃烧条件下黑磷会发生热分解而失去层状结构,无法发挥片层阻隔作用;最后是探索在满足阻燃性能的前提下实现聚合物复合材料的多功能性。本论文首先探索了电解液种类、电解液浓度和电剥离电压对电化学法剥离二维黑磷产物的影响,通过实验数据总结出合适的电剥离条件。其次为了改善阳极电剥离法制备的二维黑磷氧化程度较高的问题,用阴极电剥离法采用聚合物阳离子电解液来剥离改性黑磷。再而为了解决二维黑磷在聚合物燃烧时会氧化降解无法全程发挥片层阻隔作用这一问题,我们通过双电极电化学剥离法制备了 BP-Ti3C2杂化物添加到水性聚氨酯中,在降低热释放的同时大幅改善了烟气毒性。另外,我们用电化学沉积法制备了有较高稳定性且导电性能好的Ti3C2@PANI(polyaniline,PANI)杂化物,通过构建隔离结构制备了具有阻燃性能的电磁屏蔽BP-WPU/Ti3C2@PANI导电复合材料。最后,我们利用水热法和冷冻干燥制备RGO-MXene气凝胶,然后通过浸润法获得了轻质的BP-WPU/RGO-MXene复合材料,其具有密度小、电磁屏蔽性能好、隔热和阻燃性能好等优点,可以满足一些高端场景的应用。本论文主要研究工作如下:(1)针对如何简便、高效的获取二维黑磷这一问题,本文采用电化学法剥离黑磷,研究了不同电解液、不同电解液浓度和不同剥离电压对产物的影响。综合测试数据分析得出,选用无氧化性的强电解质,在阴离子尺寸与黑磷层间距相互匹配的情况下,采用高浓度低电压的方式能以较高的产率获得较低氧化程度的二维黑磷。(2)针对采用阳极电剥离法制备二维黑磷氧化程度较高和由于二维黑磷表面成惰性与水性聚氨酯界面相容性较差的问题,我们采用阴极电化学剥离法,选用阳离子型聚合物电解质,同时对黑磷进行了剥离和表面改性。得益于阴极周围还原性氛围,所获得的黑磷纳米片氧化程度显着降低。同时,黑磷表面所附着的高分子长链不仅可以阻碍黑磷纳米片在溶液中重堆积,同时还能与水性聚氨酯的主链形成氢键作用,改善了二维黑磷与聚合物的界面相容性。(3)针对二维黑磷在聚合物燃烧过程中会氧化降解无法全程发挥片层阻隔作用这一问题,我们通过双电极电化学剥离法制备了 BP-Ti3C2杂化物。不同于黑磷在500℃时几乎完全降解,Ti3C2纳米片在含氧条件下受热生成炭纳米片和具有催化作用的锐钛矿型TiO2,可以在聚合物燃烧的全过程提供片层阻隔作用且锐钛矿型TiO2还能起到抑烟减毒的作用,这与黑磷在水性聚氨酯燃烧过程中主要发挥气相阻燃作用形成了互补效应。(4)为了拓宽复合材料的使用范围,我们通过电化学沉积法在Ti3C2纳米片上生长了 PANI纳米线,成功决解了 Ti3C2纳米片在空气环境下易氧化变质的问题。然后用乙醇分散法使Ti3C2@PANI均匀分布在含有黑磷纳米片的水性聚氨酯颗粒上,经过热压得到了具有隔离结构的阻燃电磁屏蔽复合材料。相比于纯WPU,具有隔离结构的WPU复合材料在火灾安全性上得以显着提高,同时其内部串联贯通的三维网络赋予了其良好的导电性,使得复合材料因此具备了良好的电磁屏蔽性能。(5)为了满足某些重点领域如航空航天、飞机制备和汽车工业对电磁屏蔽材料形如轻质、机械性能好、隔热和火灾安全性高的要求。我们在制备得到RGO-MXene气凝胶的基础之上通过浸润法将含有BP的WPU附着在其骨架上,干燥后得到了 FBP-WPU/RGO-MXene复合材料。由于结合了有机无机材料各自的优势,复合材料密度仅为WPU的十分之一,抗压缩强度相较于RGO-MXene气凝胶提升了 328.3%,热释放速率峰值和总热释放值为WPU的25.6%和28.9%,同时还兼具良好的隔热防火能力。这一设计思路被证明是制备高性能复合材料的有效途径之一。
白茹茹[9](2021)在《磁性热塑性纳米复合材料制备及其自修复特性研究》文中指出热塑性复合材料因其轻、强、可再生性好、可修复等特点,逐渐取代部分金属和热固性复合材料大量应用于军工、汽车、医疗等领域。聚丙烯(PP)是一种成型性好、无毒的通用型热塑性树脂,PP制品广泛应用于生产生活中。在改善热塑性复合材料机械性能的基础上,提高其寿命并且降低维护更新成本成为新的突破方向,因而实现热塑性复合材料的自修复成为急需解决的关键问题。本文以开发热塑性复合材料的自修复特性为研究目标,从热塑性树脂材料的修复原理出发设计了材料成分和结构,优化了 FeNip/PP纳米复合材料的制备工艺,实现了磁性纳米颗粒在高粘度热塑性树脂基体中的均匀分散,在此基础上对该复合材料的微观结构、热学性能、力学性能、电磁特性等进行了表征,并且探讨了磁性纳米颗粒与树脂基体的界面结构对复合材料性能的影响;研究了FeNip/PP纳米复合材料的自修复特性及其机理;将FeNip/PP纳米复合材料作为基体材料,探索了该自修复材料在工业应用中的可行性。(1)在FeNip/PP纳米复合材料制备方面,采用液相还原法制备了粒径10~100 nm范围可调控的FeNi合金纳米粉体,通过低温液相分散法和高温熔融共混法相结合的多步骤分散工艺,将FeNi磁性纳米粉体分散到了高粘度的热塑性聚丙烯基体中,成功制备了纳米级均匀分散的FeNip/PP纳米复合材料。(2)FeNi磁性纳米粒子的加入不会降低PP基体的熔融温度而且能够有效改善基体的导热性能。1 wt%~20 wt%FeNip/PP纳米复合材料的熔融转变点为166~168℃,与PP基体相当(167℃)。5wt%FeNip/PP纳米复合材料导热系数为0.3 W/(mK),较PP基体提高了 36%;其热扩散率为0.21 mm2/s,较PP基体提高了 90%,其体积比热容上升了 0.53 MJ/m3K;2 wt%和5 wt%FeNip/PP纳米复合材料的拉伸强度(σb)分别为38 MPa和36 MPa。与PP基体相比,添加适量金属纳米粒子后复合材料的导热性能和力学性能明显改善。(3)在FeNip/PP纳米复合材料中,FeNi纳米粒子表面拥有2~10 nm的界面层。该界面结构是由PP分子链进入FeNi纳米粒子表面晶格缺陷处,形成的有机相和无机相交互渗透的过渡相。该界面结构在材料微裂纹修复过程中能够加速高分子链迁移和裂纹界面扩散,为FeNip/PP纳米复合材料自修复特性的实现提供了良好的微观结构基础。(4)研究了 FeNip/PP纳米复合材料的自修复特性。复合材料的微波损耗tanδ随着FeNi粉体含量的增加而呈现逾渗现象,“逾渗区间”为2~10wt%,微波可实现FeNip/PP纳米复合材料的磁热转化。采用微波修复技术实现了 PP基复合材料的自修复,经过2.45 GHz频率微波处理后,材料内部空隙率下降、表面裂纹被愈合;微波处理5 wt%FeNip/PP纳米复合材料15 min后,裂纹完全愈合,材料的拉伸强度达到40 MPa,恢复到损伤前拉伸强度的90%。(5)研究了 FeNip/PP纳米复合材料体系的自修复机制。“熵耗尽”作用下的纳米粒子运动是修复程序启动的“导火索”,磁性纳米粒子的磁热效应提供持续的能量来源,而高分子链的扩散运动形成的局部“流动相”是实现修复的根本原因。(6)FeNip/PP纳米复合材料作为基体制备的CGF/(FeNip/PP)复合材料拥有良好的微波自修复效果。44.4 wt%纤维含量的CGF/(FeNip/PP)和CGF/(FeSiAlp/PP)复合材料的拉伸强度(σb)分别为287.91 MPa和283.94 MPa。定期修复的CGF/(FeNip/PP)复合材料在50%Fmax的循环加载下的拉伸循环次数增加了两倍。受到分层破坏的CGF/(FeNip/PP)复合材料齿轮经微波修复后,其力学性能和静载扭转性能均能恢复到常规齿轮的指标。
王一涵[10](2021)在《聚酰亚胺/氮化硼高导热复合绝缘材料关键物理性能与电热老化特性计算》文中提出随着高压直流输电技术的发展,新型输变电设备得到了广泛应用,这也对其绝缘材料提出了更高的要求。聚酰亚胺作为一种新型绝缘材料,由于其优越的绝缘性能、机械性能、介电性能被广泛应用于高频变压器、变频电机等电气领域。但聚酰亚胺材料的本征热导率较低,在实际应用中受到高温作用会逐渐老化裂解,从而降低其绝缘性能,不利于电气设备的安全稳定运行,因此提高聚酰亚胺材料在高温下的绝缘性能引起了学者们的广泛关注。目前,在聚合物基体中引入高导热填料是制备高导热绝缘复合材料的有效手段,氮化硼纳米片凭借其优秀的绝缘和导热性能在众多无机填料中脱颖而出。为探究填充氮化硼纳米片对聚酰亚胺复合材料综合性能的改善作用,以及对材料电、热老化过程的抑制作用,本文基于分子动力学模拟方法开展了研究工作,主要内容包括:构建纯聚酰亚胺材料和聚酰亚胺/氮化硼纳米片复合材料模型,计算其相对介电常数、热导率和力学性能指标,同时模拟材料在热场、电场、等离子体处理时的老化过程,从微观层面探究填充氮化硼对复合材料综合性能、电热老化过程的影响。主要研究结果如下:(1)基于ReaxFF反应分子动力学方法建立纯聚酰亚胺材料和填充质量分数为1.25%、2.5%、5%、7.5%、10%的聚酰亚胺/氮化硼材料的关键物理性能计算模型,计算各体系的相对介电常数、热导率以及力学性能指标。结果表明:填充氮化硼纳米片可明显抑制材料介电常数随温度的升高,同时大大提升材料的热导率。随着填充质量分数的提高,对介电常数和热导率的改善作用都愈加明显。10wt%填充复合材料体系在600K温度下的介电常数较纯聚酰亚胺体系下降约34%,同时将常温下材料的热导率提升了 103.4%。计算材料250~650K温度范围内的体积模量、杨氏模量、剪切模量以及泊松比,分析结果可知,填充后的复合材料保持了基体材料本身优秀的力学性能。因此,填充氮化硼纳米片可明显提升材料综合性能,改善材料表面温度分布和介电性能,缓解了材料表面局部过热和电荷积聚现象等问题的出现。(2)应用分子动力学方法开展复合材料热老化过程研究。设置材料体系温度为2000K~3000K,随着温度的升高,未填充体系与填充体系的聚酰亚胺分子长链的运动和扭转程度不断加剧,材料体系的老化裂解情况愈加明显,生成小分子数不断增多。比较两体系各温度下的片段化指数,填充氮化硼纳米片可有效缓解体系的热老化程度,3000K条件下,掺杂氮化硼体系的片段化指数较未掺杂体系减少约20%,同时减少了小分子产物CO2、CN的生成数量。氮化硼纳米片的存在阻碍了聚酰亚胺分子的移动与扭转,同时提高了材料的热导率,从而抑制了复合材料的热老化趋势。(3)应用分子动力学方法开展复合材料电老化过程研究。设置电场强度从起始放电强度到击穿强度电场,即5 kV/mm、50 kV/mm、200 kV/mm,随着电场强度的增大,各体系分子数不断增多,即材料绝缘特性被逐渐破坏。1 0wt%氮化硼填充可有效改善材料在起始放电场强下的电老化情况,但会降低材料的击穿强度。通过降低填充比例可有效提升复合材料的击穿强度,当氮化硼的填充比例在5wt%以下时,复合材料的击穿强度要高于未填充材料,此时既保持了复合材料较高的热导率,又避免了过度填充引起的内部电场畸变。(4)电晕等离子体中的活性粒子也是材料电老化的原因之一,选择正极性电晕产生的·H3O、·NO和负极性电晕产生的·O3、·OH与材料进行相互作用。结果显示正极性电晕对材料的侵蚀作用更加明显,氮化硼的填充对.OH和·NO作用下的电老化过程有明显抑制作用。综合四种等离子体活性粒子的作用情况,填充氮化硼纳米片可以一定程度上抑制活性粒子作用下的聚酰亚胺复合材料电老化。从原子层面分析不同活性粒子对材料的微观作用机理,主要存在夺取活性粒子氢原子过程和活性粒子吸附材料的过程。不同活性粒子对聚酰亚胺电老化的作用程度取决于粒子的活跃程度与自身消耗反应的剧烈程度,WO作用时并未有过多的自我消耗反应出现,同时其生成的O2可再次氧化PI分子,因此对材料老化的作用效果最强。氮化硼纳米片有稳定的化学性质,几乎不与任何活性粒子发生反应,从而阻碍了等离子体活性粒子入侵材料,但也一定程度减少了活性粒子的自我消耗。本文基于分子动力学模拟计算了聚酰亚胺/氮化硼纳米片复合材料的多种关键物理性能,从微观层面分析了填充氮化硼纳米片对材料电、热老化情况的影响,研究结果对降低聚酰亚胺绝缘材料老化损失、研发新型高导热绝缘材料提供了理论基础。
二、聚合物基纳米无机复合材料的最新研究进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、聚合物基纳米无机复合材料的最新研究进展(论文提纲范文)
(1)高温聚合物薄膜电容器介电材料评述与展望(论文提纲范文)
0引言 |
1 电介质基本物理背景 |
1.1 电介质的极化与储能 |
1.2 电介质的介电损耗与电导 |
1.3 电介质的击穿 |
2 高温介电聚合物 |
3 聚合物薄膜表面处理 |
4 聚合物基纳米复合材料 |
4.1 基于零维纳米填料的复合材料 |
4.2 基于高长径比纳米填料的复合材料 |
4.3 三明治复合结构 |
5 聚合物/分子半导体全有机复合材料 |
6 结语与展望 |
(2)无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的研究进展(论文提纲范文)
1 无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的制备方法 |
1.1 直接分散法 |
1.1.1 物理共混法 |
1.1.2 原位复合法 |
1.2 溶胶-凝胶法 |
1.3 Pickering乳液聚合法 |
1.4 插层复合法 |
1.5 紫外光固化法 |
2 无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的应用 |
2.1 耐色变和耐老化性能 |
2.2 抗菌能力 |
2.3 防水性 |
2.4 透气性 |
2.5 其他性能 |
3 结语与展望 |
(3)微纳米SiO2/LDPE复合电介质空间电荷与直流电性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究目的及背景 |
1.2 聚合物基纳米复合电介质研究进展 |
1.2.1 纳米材料的基本效应 |
1.2.2 纳米复合电介质中的界面 |
1.2.3 纳米复合电介质的理论研究现状 |
1.2.4 纳米复合电介质的介电性能研究现状 |
1.3 聚合物基微纳米复合电介质介电性能研究现状 |
1.4 空间电荷研究现状 |
1.5 论文的主要研究内容 |
第2章 聚乙烯基微纳米SiO_2复合材料的制备与结构表征 |
2.1 聚乙烯基微纳米SiO_2复合材料的制备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 微纳米复合材料的制备 |
2.2 微纳米复合电介质的结构表征 |
2.2.1 无机颗粒的分散性 |
2.2.2 化学结构表征 |
2.2.3 不同工艺制备的材料的结晶结构表征 |
2.2.4 不同浓度的微纳米复合材料结晶度测定 |
2.3 本章小结 |
第3章 微纳米SiO_2/LDPE复合材料空间电荷特性 |
3.1 空间电荷的形成和PEA测试系统 |
3.1.1 空间电荷的形成 |
3.1.2 PEA法测量空间电荷的装置系统 |
3.2 聚合物电介质空间电荷陷阱理论 |
3.3 不同制备工艺的微纳米复合电介质空间电荷特性 |
3.3.1 预压电场对空间电荷的影响 |
3.3.2 短路时空间电荷分布 |
3.4 不同浓度的微纳米复合电介质空间电荷特性 |
3.4.1 预压电场对空间电荷的影响 |
3.4.2 短路时空间电荷分布 |
3.5 复合材料的热激电流特性和抑制空间电荷机理分析 |
3.5.1 复合材料的热激电流特性 |
3.5.2 复合材料抑制空间电荷的机理分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 微纳米SiO_2/LDPE复合材料直流电性能研究 |
4.1 微纳米复合材料的电导特性 |
4.1.1 固体介质电导理论概要 |
4.1.2 不同工艺制备的微纳米复合材料的电导特性 |
4.1.3 不同浓度的微纳米复合材料的电导特性 |
4.2 微纳米复合材料的直流击穿特性 |
4.2.1 固体介质击穿理论概要 |
4.2.2 不同工艺制备的微纳米复合材料击穿特性 |
4.2.3 不同浓度的微纳米复合材料的直流击穿特性 |
4.3 微纳米复合材料介电性能理论分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 纳米SiO_2/LDPE复合材料电学性能仿真 |
5.1 模型构建 |
5.1.1 经硅烷改性的纳米SiO_2表面模型构建 |
5.1.2 低密度聚乙烯模型构建 |
5.1.3 纳米SiO_2/LDPE模型构建 |
5.2 分子动力学模拟 |
5.3 模拟结果与分析 |
5.3.1 纳米SiO_2/LDPE的界面结合能与相互作用力分析 |
5.3.2 LDPE和纳米SiO_2/LDPE的击穿场强分析 |
5.3.3 LDPE和纳米SiO_2/LDPE的陷阱特性 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)二维氮化硼纳米片协同多维填料调控聚酰亚胺复合材料微结构及性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 二维氮化硼改性聚合物基复合材料性能研究现状 |
1.2.1 二维氮化硼纳米片简介 |
1.2.2 二维氮化硼改性复合材料性能研究进展 |
1.3 多维杂化填料调控聚合物基复合材料性能研究现状 |
1.3.1 零维/二维杂化填料改性复合材料性能研究现状 |
1.3.2 一维/二维杂化填料改性复合材料性能研究现状 |
1.3.3 二维/二维杂化填料改性复合材料性能研究现状 |
1.4 电介质微观结构调控复合材料性能研究进展 |
1.4.1 填料分布取向构筑界面结构 |
1.4.2 构造核壳结构 |
1.4.3 填料基体多层结构 |
1.4.4 二维材料插层调控层间距 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 实验材料及研究方法 |
2.1 多维无机填料的选择 |
2.1.1 零维纳米材料的选择 |
2.1.2 一维纳米材料的选择 |
2.1.3 二维纳米材料的选择 |
2.2 实验材料与仪器 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验仪器 |
2.3 结构表征 |
2.3.1 XRD测试 |
2.3.2 FTIR测试 |
2.3.3 ZETA电位测试 |
2.3.4 SEM测试 |
2.3.5 TEM测试 |
2.3.6 AFM测试 |
2.3.7 SAXS测试 |
2.4 性能测试及有限元仿真模拟 |
2.4.1 介电性能测试 |
2.4.2 交流击穿性能测试 |
2.4.3 耐电晕老化性能测试 |
2.4.4 热激电流测试 |
2.4.5 空间电荷分布测试 |
2.4.6 拉伸性能测试 |
2.4.7 动态热机械性能测试 |
2.4.8 热失重性能测试 |
2.4.9 导热性能测试 |
2.4.10 有限元仿真模拟 |
2.5 PI基复合薄膜的制备方法 |
2.6 本章小结 |
第3章 PI/BN-AlN复合薄膜微结构与性能 |
3.1 二维氮化硼纳米片微观形貌 |
3.2 PI/AlN和 PI/BN-AlN复合薄膜结构表征 |
3.2.1 物相结构 |
3.2.2 分子价键 |
3.2.3 表面及断面形貌 |
3.2.4 界面及分形特征 |
3.3 PI/AlN和 PI/BN-AlN复合薄膜电学性能 |
3.3.1 介电性能 |
3.3.2 交流击穿性能 |
3.3.3 耐电晕老化性能 |
3.4 PI/AlN和 PI/BN-AlN复合薄膜热稳定性 |
3.5 本章小结 |
第4章 PI/BN-TNs复合薄膜微结构与性能 |
4.1 一维钛酸纳米管制备及微观形貌 |
4.1.1 一维钛酸纳米管制备 |
4.1.2 一维钛酸纳米管微观形貌 |
4.2 PI/BN-TNs复合薄膜制备 |
4.3 PI/TNs和 PI/BN-TNs复合薄膜结构特性 |
4.3.1 物相结构 |
4.3.2 分子价键 |
4.3.3 微观形貌 |
4.3.4 界面及分形特征 |
4.4 PI/TNs和 PI/BN-TNs复合薄膜电学性能 |
4.4.1 介电性能 |
4.4.2 交流击穿性能 |
4.5 PI/TNs和 PI/BN-TNs复合薄膜力学性能 |
4.5.1 拉伸性能 |
4.5.2 动态热机械性能 |
4.6 本章小结 |
第5章 PI/BN-E-MoS_2复合薄膜微结构与性能 |
5.1 二维扩层MoS_2纳米片制备和结构表征 |
5.1.1 二维E-MoS_2纳米片制备 |
5.1.2 二维E-MoS_2纳米片微结构表征 |
5.2 E-MoS_2的聚合物原位插层策略 |
5.3 PI/E-MoS_2和PI/BN-E-MoS_2复合薄膜微结构 |
5.3.1 物相结构 |
5.3.2 分子价键 |
5.3.3 微观形貌 |
5.3.4 界面及分形特征 |
5.4 PI/E-MoS_2和PI/BN-E-MoS_2复合薄膜电学性能 |
5.4.1 介电性能 |
5.4.2 交流击穿性能 |
5.5 PI/E-MoS_2和PI/BN-E-MoS_2复合薄膜导热性能 |
5.6 本章小结 |
第6章 二维BN协同多维填料增强复合薄膜耐电性能机理 |
6.1 二维BN协同零维AlN增强复合薄膜耐电晕机理 |
6.1.1 准原位SEM和 AFM表征复合薄膜形貌 |
6.1.2 准原位FT-IR分析复合薄膜分子价键 |
6.1.3 准原位XRD分析复合薄膜相结构 |
6.1.4 准原位SAXS分析复合薄膜微观结构 |
6.1.5 准原位电晕仿真模拟 |
6.1.6 PI/BN-AlN复合薄膜耐电晕机理 |
6.2 二维BN协同一维TNs增强复合薄膜击穿机理 |
6.2.1 TSDC研究复合薄膜陷阱能级分布 |
6.2.2 复合薄膜击穿仿真模拟 |
6.2.3 PI/BN-TNs复合薄膜击穿机理 |
6.3 二维 BN协同二维 E-MoS_2增强复合薄膜击穿机理 |
6.3.1 PEA研究复合薄膜空间电荷分布 |
6.3.2 复合薄膜击穿仿真模拟 |
6.3.3 PI/BN-E-MoS_2复合薄膜击穿机理 |
6.4 多维填料体系对复合薄膜微结构与性能影响 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(5)辐射法制备有机-无机杂化纳米粒子及其在高分子材料中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物基纳米复合材料 |
1.2.1 聚合物基纳米复合材料的制备 |
1.2.2 聚合物基纳米复合材料的性能及应用 |
1.3 有机-无机纳米杂化粒子 |
1.3.1 杂化纳米粒子的定义 |
1.3.2 纳米粒子的制备 |
1.3.3 纳米粒子的表面改性 |
1.4 辐射加工技术对纳米粒子表面改性的研究进展 |
1.4.1 传统纳米粒子表面改性存在的问题 |
1.4.2 纳米粒子的辐射改性机理及策略 |
1.4.3 辐射加工技术在杂化纳米粒子制备中的应用 |
1.5 课题的提出及主要研究内容 |
第2章 辐射法制备PVDF接枝的SiO_2纳米粒子及其结构研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 辐射法制备PVDF接枝的SiO_2纳米粒子 |
2.2.4 实验表征与分析方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 SiO_2表面修饰设计及反应机理 |
2.3.2 不同表面修饰SiO_2杂化纳米粒子的结构表征 |
2.3.3 反应条件对SiO_2表面PVDF接枝含量的调控 |
2.4 本章小结 |
第3章 辐射法制备的SiO_2杂化粒子与PVDF共混物结构性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 SiO_2/PVDF复合材料的制备 |
3.2.4 实验表征与分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 SiO_2在PVDF基体中的分散性 |
3.3.2 不同表面修饰SiO_2对PVDF基体性能的影响 |
3.3.3 不同表面修饰SiO_2对PVDF流变行为的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 辐射法制备PVDF接枝的BT纳米粒子及其结构研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.4 实验表征与分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 BT表面修饰设计及反应机理 |
4.3.2 不同表面修饰BT纳米粒子的结构分析 |
4.3.3 不同表面修饰BT纳米粒子的结构调控 |
4.4 本章小结 |
第5章 辐射法制备的BT杂化粒子与PVDF共混物结构性能研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验仪器 |
5.2.3 BT/PVDF复合材料的制备 |
5.2.4 实验表征与分析方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 不同表面修饰BT在 PVDF基体中的分散性 |
5.3.2 不同填充量BT在 PVDF基体中的分散性 |
5.3.3 不同接枝含量的F-BT在 PVDF基体中的分散性 |
5.3.4 不同表面修饰、接枝含量以及填充含量BT/PVDF的介电性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 F-BT杂化纳米粒子柔性介电陶瓷的制备及其结构性能研究 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 实验试剂 |
6.2.2 实验仪器 |
6.2.3 柔性F-BT杂化纳米粒子薄膜的制备 |
6.2.4 实验表征与分析方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 不同PVDF接枝含量F-BT杂化纳米粒子薄膜的微观形貌 |
6.3.2 不同PVDF接枝含量F-BT杂化纳米粒子薄膜的机械性能 |
6.3.3 不同PVDF接枝含量F-BT杂化纳米粒子薄膜的结晶性能 |
6.3.4 不同PVDF接枝含量F-BT杂化纳米粒子薄膜的介电性能 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新性 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(6)无机纳米粒子改性聚偏氟乙烯储能薄膜的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 介电储能材料概述 |
1.2.1 介电常数 |
1.2.2 极化机理 |
1.2.3 介电损耗 |
1.2.4 击穿强度 |
1.2.5 能量密度 |
1.2.6 介电储能材料分类 |
1.3 PVDF基介电复合材料的研究进展 |
1.3.1 PVDF简介 |
1.3.2 无机纳米填料/PVDF纳米复合材料研究进展 |
1.3.3 基于多层纳米复合材料的研究进展 |
1.4 本论文的研究目的和研究内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 PMMA@BT和 P(MMA-BA)@BT的制备以及对聚偏氟乙烯性能影响的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料及设备 |
2.2.2 表面改性BT纳米颗粒的制作方法 |
2.2.3 PVDF基纳米复合材料的制备 |
2.2.4 表征测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚合物@BT核壳纳米粒子的结构分析 |
2.3.2 核壳纳米粒子填充的复合材料微观形貌 |
2.3.3 纳米复合材料晶型结构 |
2.3.4 纳米复合材料的热学行为分析 |
2.3.5 纳米复合材料的介电性能 |
2.3.6 纳米复合材料储能性能 |
2.4 本章小结 |
第3章 有机化蒙脱土(OMMT)对聚偏氟乙烯基复合材料击穿强度和能量密度增强作用的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及设备 |
3.2.2 OMMT的预处理 |
3.2.3 PVDF/OMMT纳米复合材料的制备 |
3.2.4 表征分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PVDF/OMMT纳米复合材料的微观结构 |
3.3.2 纳米复合材料的晶型结构 |
3.3.3 纳米复合材料的热行为分析 |
3.3.4 PVDF及其复合材料的介电性能分析 |
3.3.5 纳米复合材料的电击穿表征 |
3.3.6 纳米复合材料的能量存储 |
3.3.7 纳米复合材料的光学透过性 |
3.4 本章小结 |
第4章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
攻读硕士学位期间研究成果 |
(7)柔性电子介电材料的设计与制备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 柔性介电材料 |
1.3 介电材料的分类 |
1.3.1 聚合物材料 |
1.3.2 多种聚合物混合形成的聚合物介电材料 |
1.3.3 有机无机杂化的复合介电材料 |
1.4 提高聚合物基纳米复合材料介电常数的方法 |
1.4.1 利用材料的尺寸效应 |
1.4.2 控制材料在渗滤阈值附近的体积分数 |
1.4.3 填料形貌 |
1.4.4 聚合物分子的溶剂效应 |
1.4.5 纳米材料的表面改性 |
1.5 聚合物基纳米复合材料和薄膜的制备方法 |
1.6 柔性聚合物基纳米复合材料的应用 |
1.7 本文研究意义、主要研究内容 |
第二章 聚合物介电材料的溶剂效应研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料及样品制备与表征 |
2.2.1 材料 |
2.2.2 样品制备 |
2.2.3 样品表征 |
2.3 聚合物溶液分析 |
2.4 介电薄膜分析 |
2.4.1 光学显微镜观察聚合物介电薄膜 |
2.4.2 薄膜的表面粗糙度和接触角分析 |
2.4.3 红外测试 |
2.4.4 薄膜紫外光谱分析 |
2.4.5 电性能测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 PMMA/BaTiO_3纳米复合材料的制备及表征 |
3.1 引言 |
3.2 复合材料制备材料和设备 |
3.2.1 所用到的材料 |
3.2.2 所采用的设备 |
3.3 材料的表面修饰及复合材料的制备 |
3.3.1 钛酸钡的表面羟基化处理 |
3.3.2 钛酸钡表面接枝磷酸修饰剂 |
3.3.3 核壳结构PMMA@BaTiO_3粒子的制备 |
3.4 复合材料的表征 |
3.4.1 磷酸钛酸钡的傅里叶红外表征 |
3.4.2 磷酸钛酸钡热重分析表征 |
3.4.3 ~1H NMR分析 |
3.4.4 TEM分析 |
3.4.5 三种钛酸钡粒子的粒度分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 不同工艺制备的BT/PMMA介电层的性能分析 |
4.1 三种不同的PMMA/BT复合材料制备工艺 |
4.1.1 机械直混法 |
4.1.2 原位共混法 |
4.1.3 原位聚合法 |
4.2 球磨和大功率超声对介电层性能的影响 |
4.2.1 球磨和超声对纳米粒子粒径的影响 |
4.2.2 球磨和高功率超声处理前的溶液稳定性测试 |
4.2.3 球磨和高功率超声处理后的溶液稳定性测试 |
4.3 薄膜的表面接触角测试 |
4.3.1 机械共混法薄膜接触角 |
4.3.2 原位共混薄膜接触角 |
4.3.3 原位聚合薄膜接触角 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同制备工艺薄膜的物理性质测试 |
5.1 薄膜的表面粗糙度测试 |
5.1.1 机械共混薄膜表面粗糙度分析 |
5.1.2 原位共混薄膜的表面粗糙度 |
5.1.3 原位聚合薄膜的表面粗糙度 |
5.2 薄膜紫外-可见光谱透过率分析 |
5.3 薄膜的介电性能分析 |
5.3.1 机械共混法制备的薄膜的电学性能 |
5.3.2 原位共混法制备的薄膜的电学性能 |
5.3.3 原位聚合法制备的薄膜的电学性能 |
5.4 工作对比 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.1.1 主要工作 |
6.1.2 主要创新点 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士期间发表的论文 |
(8)水性聚氨酯/二维黑磷复合材料设计及其阻燃和电磁屏蔽性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语中英文对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 二维材料的兴起 |
1.2 二维黑磷的研究进展 |
1.2.1 黑磷的发现及其制备方法 |
1.2.2 黑磷的结构与性质 |
1.2.3 二维黑磷的制备方法 |
1.2.4 黑磷的应用领域 |
1.3 聚氨酯材料的概述与应用 |
1.3.1 聚氨酯材料的简介 |
1.3.2 聚氨酯材料的种类 |
1.3.3 聚氨酯材料的合成 |
1.3.4 聚氨酯材料的应用 |
1.4 二维纳米片/聚合物复合材料 |
1.4.1 二维纳米片/聚合物基复合材料的定义 |
1.4.2 二维纳米片/聚合物复合材料的制备 |
1.4.3 二维纳米片/聚合物复合材料的研究进展 |
1.4.4 二维黑磷和水性聚氨酯复合材料研究进展 |
1.5 本论文的研究目标、研究意义、研究思路和研究内容 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 研究意义 |
1.5.3 研究思路与研究内容 |
第二章 电化学法制备磷烯的条件探索及其在水性聚氨酯中阻燃应用的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 原料 |
2.2.2 块体黑磷制备 |
2.2.3 电化学法制备二维黑磷 |
2.2.4 二维黑磷/水性聚氨酯复合材料的制备 |
2.2.5 仪器与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 黑磷的结构与形貌表征 |
2.3.2 不同硫酸电解液浓度对电剥离黑磷产物的影响 |
2.3.3 不同剥离电压及(NH_4)_2HPO_4电解液浓度对电剥离产物的影响 |
2.3.4 磷烯/水性聚氨酯复合材料结构表征及性能测试 |
2.4 本章小结 |
第三章 阴极电化学法同步剥离改性黑磷及其水性聚氨酯复合材料力学和阻燃性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 原料 |
3.2.2 黑磷的阴极剥离与功能化 |
3.2.3 水性聚氨酯/表面修饰黑磷复合材料的制备 |
3.2.4 仪器与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 黑磷的阴极剥离与表面改性 |
3.3.2 PEI-BP的表征 |
3.3.3 BP-PEI在WPU基体中的分散状态表征 |
3.3.4 WPU及其纳米复合材料的机械性能 |
3.3.5 WPU及其复合材料的热降解行为 |
3.3.6 WPU及其复合材料的火灾危险性评估 |
3.4 本章小结 |
第四章 双电极电化学剥离法制备磷烯-碳化钛杂化物增强水性聚氨酯阻燃性能及机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 原料 |
4.2.2 MXenes(Ti_3C_2)的制备 |
4.2.3 双电解法制备BP-Ti_3C_2杂化物 |
4.2.4 WPU/BP-Ti_3C_2复合材料的制备 |
4.2.5 仪器与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 BP-Ti_3C_2的表征 |
4.3.2 WPU/BP-Ti_3C_2复合材料分散性的表征 |
4.3.3 WPU/BP-Ti_3C_2复合材料的机械性能 |
4.3.4 WPU/BP-Ti_3C_2复合材料的热稳定性 |
4.3.5 WPU和WPU/BP-Ti_3C_2复合材料的火灾安全性 |
4.4 本章小结 |
第五章 电化学沉积法制备碳化钛-聚苯胺杂化物用于构建隔离结构的水性聚氨酯导电复合材料 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 原料 |
5.2.2 电化学剥离改性的二维黑磷(FBP) |
5.2.3 电化学法制备i_3C_2@PANI |
5.2.4 BP-WPU/Ti_3C_2@PANI阻燃导电高分子复合材料的制备 |
5.2.5 仪器与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Ti_3C_2@PANI的表征 |
5.3.2 聚氨酯导电复合材料隔离结构的表征 |
5.3.3 聚氨酯导电复合材料力学性能 |
5.3.4 聚氨酯导电复合材料热稳定性 |
5.3.5 聚氨酯导电复合材料热导率、导电率和电磁屏蔽性能 |
5.3.6 聚氨酯导电复合材料的火灾安全性 |
5.4 本章小结 |
第六章 浸润法制备自支撑三维结构的石墨烯-碳化钛/水性聚氨酯泡沫复合材料 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 原料 |
6.2.2 氧化石墨烯—碳化钛气凝胶制备 |
6.2.3 水性聚氨酯/氧化石墨烯-碳化钛复合材料的制备 |
6.2.4 仪器与表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 RGO-MXene气凝胶及复合材料的组成结构形貌表征 |
6.3.2 气凝胶及其复合材料的密度、热导率和电磁屏蔽性能的表征 |
6.3.3 RGO-MXene气凝胶及其复合材料的力学性能 |
6.3.4 RGO-MXene气凝胶及其复合材料的热稳定性及火灾安全性 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结、创新之处及进一步工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本论文的主要创新 |
7.3 本论文的不足之处及下一步工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表论文 |
(9)磁性热塑性纳米复合材料制备及其自修复特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
专用名词(Nomenclature) |
第1章 绪论 |
1.1 自修复高分子材料概述 |
1.1.1 自修复材料的分类 |
1.1.2 自修复理论 |
1.1.3 实现修复基本条件 |
1.1.4 自修复效果的评价体系 |
1.2 自修复纳米复合材料 |
1.2.1 纳米粒子在自修复系统中的作用 |
1.2.2 磁性纳米粒子的应用现状 |
1.3 本文的研究思路 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 FeNi_p/PP纳米复合材料的设计与制备 |
2.1 自修复型FeNi_p/PP纳米复合材料的设计思路 |
2.2 FeNi纳米粉体的制备及表征 |
2.2.1 液相还原法制备FeNi合金纳米粉体 |
2.2.2 FeNi合金纳米粉体的性能分析 |
2.3 FeNi_p/PP纳米复合材料的制备及表征 |
2.3.1 多步骤分散工艺制备FeNip/PP纳米复合材料 |
2.3.2 FeNi_p/PP纳米复合材料的XRD分析 |
2.3.3 FeNi_p/PP纳米复合材料的热分析 |
2.3.4 FeNi_p/PP纳米复合材料的微观结构分析 |
2.4 FeNi_p/PP纳米复合材料的性能研究 |
2.4.1 FeNi_p/PP纳米复合材料的电磁特性 |
2.4.2 FeNi_p/PP纳米复合材料的力学性能 |
2.5 多步骤分散工艺制备金属粒子/聚合物复合材料 |
2.5.1 金属粒子/聚合物复合纤维 |
2.5.2 FeSiAlp/PP磁性复合纤维的制备 |
2.5.3 FeSiAlp/PP磁性纤维复合材料的应用 |
2.6 本章小结 |
第3章 FeNip/PP纳米复合材料的界面结构研究 |
3.1 金属粒子/聚合物界面结合理论 |
3.2 FeNip/PP纳米复合材料的界面结构分析 |
3.3 界面结构对复合材料性能的影响 |
3.3.1 界面结构对复合材料电磁特性的作用 |
3.3.2 界面结构对复合材料力学性能的作用 |
3.3.3 界面结构对自修复特性的作用 |
3.4 本章小结 |
第4章 FeNip/PP纳米复合材料的自修复特性研究 |
4.1 自修复实验 |
4.1.1 自修复研究方法 |
4.1.2 微波修复技术 |
4.1.3 实验仪器 |
4.2 FeNip/PP纳米复合材料的微波损耗逾渗特性 |
4.3 FeNip/PP纳米复合材料的微波修复特性 |
4.3.1 微波场作用 |
4.3.2 微波修复后FeNip/PP纳米复合材料的力学性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 磁性纳米粉体热塑性复合材料自修复机理研究 |
5.1 磁性纳米粉体热塑性复合材料自修复系统 |
5.2 磁热效应 |
5.2.1 磁热效应 |
5.2.2 微波磁热机制 |
5.2.3 高频感应磁热机制 |
5.2.4 微波热源和高频感应热源的对比 |
5.3 FeNi合金纳米粉体的磁热效应 |
5.3.1 铁磁性纳米粉体的磁热效应 |
5.3.2 粉体特性对复合材料磁热效应的影响 |
5.4 “熵耗尽”作用 |
5.4.1 纳米复合体系中熵和焓的作用 |
5.4.2 “熵耗尽”作用 |
5.5 分子链的扩散运动 |
5.5.1 高分子材料的损伤与愈合 |
5.5.2 高分子材料损伤愈合的热力学原理 |
5.5.3 分子链的扩散运动 |
5.6 FeNip/PP纳米复合材料在熵和焓作用下的自主修复过程 |
5.7 本章小结 |
第6章 玻纤/PP复合材料自修复特性及其应用 |
6.1 自修复型纤维增强热塑性复合材料概述 |
6.1.1 纤维复合材料的疲劳损伤 |
6.1.2 自修复型纤维复合材料的研究现状 |
6.1.3 纤维增强热塑性复合材料的损伤自修复模式 |
6.2 自修复型CFRT层合板的设计及制备 |
6.2.1 自修复型CGF/PP复合材料层合板的设计 |
6.2.2 CGF/(MP/PP)复合材料层合板的制备工艺 |
6.3 CRFT层合板的自修复特性 |
6.4 CGF/(FeNip/PP)复合材料齿轮 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本文工作与主要结论 |
7.2 本文特色与创新点 |
7.3 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(10)聚酰亚胺/氮化硼高导热复合绝缘材料关键物理性能与电热老化特性计算(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 聚合物基复合材料概述 |
1.2.1 聚合物基复合材料的导热机理 |
1.2.2 聚合物基复合材料的耐电晕机理 |
1.3 聚酰亚胺/氮化硼复合材料 |
1.3.1 聚酰亚胺的分类与性能 |
1.3.2 氮化硼材料简介 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 聚酰亚胺/氮化硼热性能 |
1.4.2 聚酰亚胺/氮化硼电气性能 |
1.4.3 分子动力学模拟在聚合物研究中的应用 |
1.5 课题研究内容 |
第2章 分子模拟理论及计算方法 |
2.1 常见分子模拟方法 |
2.2 分子力场 |
2.3 分子动力学模拟的边界条件 |
2.3.1 周期性边界条件 |
2.3.2 非周期性边界条件 |
2.4 分子动力学模拟的统计系综 |
2.5 本章小结 |
第3章 聚酰亚胺/氮化硼复合材料关键物理性能计算 |
3.1 复合材料关键物理性能计算体系构建 |
3.2 相对介电常数计算 |
3.3 热导率计算 |
3.4 力学性能计算 |
3.5 本章小结 |
第4章 聚酰亚胺/氮化硼复合材料老化过程模拟 |
4.1 复合材料老化模型构建 |
4.2 热老化模拟结果分析 |
4.3 电老化结果分析 |
4.3.1 电场作用下的模拟与分析 |
4.3.2 等离子体活性粒子作用下的模拟与分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、聚合物基纳米无机复合材料的最新研究进展(论文参考文献)
- [1]高温聚合物薄膜电容器介电材料评述与展望[J]. 李琦,李曼茜. 高电压技术, 2021(09)
- [2]无机纳米微粒/聚合物复合皮革涂饰剂的研究进展[J]. 杨林,潘卉. 河南大学学报(自然科学版), 2021(05)
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