不同碳黑填料含量2D—SiCf／SiC复合材料介电及雷达吸波性能研究

对先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的含碳黑填料2D-SiCf/SiC复合材料介电以及雷达吸波性能进行研究.研究表明,由于KD-Ⅰ型SiC纤维表面具有连续碳涂层,不能直接用于吸波材料,需通过空气热处理手段将其除去.对纤维表面去碳后制成的不同碳黑填料含量2D-SiCf/SiC复合材料微波介电常数进行测试,结果表明,随碳黑含量增加,复合材料介电常数明显增大,但由于碳黑的高比表面和先驱体溶液粘度的限制,复合材料中碳黑体积分数最大仅能达到7%～8%,介电常数难以继续增大,介电损耗低于0.3,并且介电常数频散效应不理想.对不同碳黑填料含量复合材料反射率进行计算,结果表明,单层复合材料在某一频段内具有较好的吸波性能,但由于复合材料介电常数频散效应较差,宽频吸波性能不理想,采用不同吸收剂含量复合材料层铺工艺可能可以解决吸波性能带宽问题.     

溶胶-凝胶法合成ZrO_2-8%Y_2O_3纳米粉体相转变及晶粒生长行为研究

以醋酸为水解催化剂和螯合剂,采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)粉末,利用XRD、SEM方法研究纳米8YSZ粉末热处理后的相成分、晶粒尺寸和形貌的变化,并分析纳米8YSZ粉末中的晶粒生长行为。结果表明:溶剂中添加乙醇不利于纳米8YSZ粉末四方相(t)的稳定;在400～1200℃范围内,随着热处理温度的升高晶粒尺寸逐渐增大;然而纳米8YSZ粉末的晶粒生长活化能在低温区和高温区有所不同,热处理温度低于800℃时的晶粒生长活化能(9.71kJ/mol)明显小于热处理温度高于800℃时的晶粒生长活化能(43.06kJ/mol),这有利于t-8YSZ在低温下结晶,在高温下保持四方相的稳定性。     

填料法制备SiC_f/SiC复合材料的力学性能和高温介电性能

为获得性能优异的耐高温结构吸波材料,以纳米SiO_2颗粒为填料,采用有机先驱体浸渍裂解法(precursor infiltration and pyrolysis,PIP)制备SiC_f/SiC复合材料,研究填料对复合材料力学性能和高温介电性能的影响。结果表明:随着SiO_2含量从3%(质量分数,下同)增加至15%,SiC_f/SiC复合材料的弯曲强度先增加后减小,最高可达275 MPa;低介电常数SiO_2填料的引入使得复合材料的复介电常数逐渐减小,室温吸波性能得到有效改善,15%SiO_2含量的复合材料厚度为3.2~4.0 mm时,室温反射率在整个X波段均达到–8 d B以下;复合材料的复介电常数随着温度的升高逐渐增大,而SiO_2能显著降低高温复介电常数及其增幅,700℃时15%SiO_2含量复合材料在2.7~3.0 mm厚度范围具有优异的吸波性能。     

热处理前后包覆Co及Co/Fe碳纳米管电磁性能的研究

表面包覆金属Co及Co-Fe多壁碳纳米管是一种比重较轻的电磁吸收剂,通过对包覆金属Co及Co/Fe的多壁碳纳米管进行700℃下的热处理,研究了对其电磁性能的影响。分别采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能谱仪(EDX)和X-射线衍射仪(XRD)对包覆Co和Co/Fe碳纳米管表面组成和结构进行了表征;用网络矢量分析仪和振动样品磁强计(VSM)对Co和Co/Fe包覆的碳纳米管的电磁性能进行了测试,并通过计算分析了其微波吸收性能。结果表明热处理能改善包覆Co和Co/Fe的碳管在高频范围的微波吸收性能,并提高其饱和磁化强度,降低矫顽力。     

电沉积制备ZrO2／Ni纳米复合材料的超塑性

采用电沉积方法制备了平均晶粒尺寸为45 nm的ZrO2/Ni纳米复合材料,并通过拉伸试验对该材料的超塑性能进行了研究.结果表明:ZrO2/Ni纳米复合材料具有低温高应变速率超塑性,在温度为450℃、应变速率为1.67×10-3/s时,获得的最大伸长率为605%.采用SEM和TEM分析了沉积态材料及变形后的组织,并对变形机理进行了探讨.ZrO2/Ni纳米复合材料的超塑变形机制主要是晶界滑移,S元素的析出在一定程度上协调了变形.     

新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究

在聚丙烯腈(PAN)聚合液中分别加入Fe,nano-Fe和FeC2O4.2H2O,经热处理后制备了三种新型的电磁损耗型碳基复合吸波材料.通过X射线衍射仪(XRD)对复合材料分别进行物相分析,三种复合材料中,Fe元素主要以Fe3O4的形式存在.根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能,结果表明加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.结果表明,加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料,涂层厚度分别为1.9和2.2mm时,在12.7～ 18GHz频段内,反射损失值都小于- 10dB,有效吸收带宽为5.3GHz.涂层厚度均增至2.5mm,最小反射损失值分别达到- 46和- 29.8dB,有效改善了纯碳基体输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.     

莫来石陶瓷的制备、微波介电特性及其对材料吸波性能的影响

采用热压烧结法,用SiO₂溶胶和Al₂O₃溶胶制备的莫来石溶胶制备了莫来石陶瓷,研究了莫来石陶瓷的微波介电特性与烧结致密度之间的关系。研究表明,当莫来石陶瓷的烧结致密度从91.4%升高到97%时,其复介电常数的实部ε从3.85增加到的5.87,虚部ε″从0.04增加到0.11。当添加MgO烧结助剂后,莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部明显升高。将莫来石陶瓷作为吸波材料阻抗变换层,能够大幅度提高材料的吸波性能。这主要是由于采用的莫来石阻抗变换层的波阻抗较高,为156Ω,减小了空气与吸收层界面上电磁波的反射,使更多的电磁波进入了吸收层而被损耗。     

纳米金属氧化物气敏薄膜的最佳晶粒尺寸和介观效应

纳米金属氧化物气敏薄膜存在灵敏度的最佳膜厚l*和最佳晶粒尺寸r0*,其值与材料和工艺有关.最佳晶粒尺寸的存在是一种新的介观效应,它来自晶粒尺寸缩小到一定程度时反映吸附氧负离子的Fermi统计失效;根据当晶粒尺寸缩小到特征长度rm时晶粒将保持电中性的Kubo理论对Fermi统计公式进行修正,从而给出了最佳晶粒尺寸r0*=2rm的结果,并用Kubo理论电子逸出功公式估算了rm与r0*的数值.     

Al_2O_3-ZrO_2-MgAl_2O_4三元纳米复相陶瓷的微观组织和力学性能

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2-MgAl2O4纳米复合粉体.利用真空热压烧结技术制备了Al2O3-30mol%ZrO2-30mol%MgAl2O4(AZ30S30)三元纳米复相陶瓷.微观组织研究表明:所得纳米复相陶瓷是一种典型的"晶间/晶内"复合型纳米结构,基体氧化铝和第二相均为等轴状,氧化铝晶间散布着氧化锆和尖晶石第二相晶粒,同时有大量的球形氧化锆小颗粒分散在基体氧化铝晶粒内.对不同晶粒尺度复相陶瓷的断裂韧性测试及纳米压痕实验表明:微米级复相陶瓷的最大硬度为22GPa,而纳米复相陶瓷具有更好的力学性能,其硬度随着晶粒尺寸的减小而增加,最大可达35GPa.微米级复相陶瓷的断裂韧性为8.9MPa·m1/2,而纳米复相陶瓷的断裂韧性为10.04MPa·m1/2,其增韧机理主要为ZrO2相变复合增韧、"内晶"型纳米颗粒韧化以及细晶韧化.     

喷射成形GH742y合金晶粒长大规律的研究

研究了不同固溶温度热处理对氮气雾化喷射成形GH742y合金相组成和晶粒尺寸的影响,并重点分析了第二相对晶粒长大的抑制作用.结果表明:氮气雾化喷射成形GH742y合金具有良好的高温抗晶粒长大特性,极限晶粒尺寸约为40μm;γ′相固溶温度约为1127℃;高于γ′相固溶温度热处理时,弥散分布MC型碳氮化合物阻碍晶粒长大;Gladman方程可以估计氮气雾化沉积坯的极限晶粒尺寸.     

镀镍碳纳米管的制备及电磁性能

将碳纳米管经过纯化、敏化、活化处理后,采用化学镀方法制备镀镍碳纳米管,利用DSC分析出合适的热处理温度,然后在惰性气体保护下进行退火处理.利用TEM、EDS、XRD对退火前后镀镍碳纳米管的形貌、元素组成、结构进行表征.结果表明:碳纳米管表面被成功镀上了一层镍磷合金,热处理后镀层更光滑,并发生晶化反应得到晶态镍,使得电磁性能得到较大提升.电性能测试表明,镀镍碳纳米管的电导率为450 S/m,热处理后提高到1400 S/m.磁性能测试表明,镀镍碳纳米管热处理前后均表现为软磁性,热处理前饱和磁化强度为2.753 emu/g,热处理后提高到11.254 emu/g.     

碳纳米管在环氧树脂中的分散性

通过调整工艺条件,制得不同分散性的碳管改性环氧树脂,分别采用静置观察法、黏度法、细度法对分散性进行宏观表征。结果表明:碳管的分散性越好,环氧树脂的黏度越大、细度越低、保存时间越长;三种方法均可以表征碳纳米管的分散均匀性;黏度法和细度法可以实现碳管分散性的快速评价,但均需找出具体的评价标准。通过建立刮板细度与碳管分散性的对应关系,可以快速表征碳管的分散性,简便易行。     

碳纳米管增强复合材料研究进展

介绍了碳纳米管的结构、性能等特点，综述了碳纳米管在金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料中的应用研究情况，并对今后碳纳米管复合材料的发展趋势进行了展望。     

碳纳米管接触电阻的研究进展

与金属之间过高的接触电阻是影响碳纳米管在微纳电子器件中应用的关键因素之一,本文从形成机理和改善方法两个方面综述了近年来碳纳米管接触电阻的研究进展。介绍了利用第一性原理对碳纳米管与金属界面电子输运性能的理论研究,以及金属功函数对界面势垒调试作用的实验研究。研究表明金属与碳纳米管之间具有较弱的杂化作用和较长的接触长度时,接触电阻较小;金属与碳纳米管功函数越接近,势垒高度越低。阐述了超声焊接技术、高温退火法、金属沉积法、局部焦耳热法等常用降低碳纳米管接触电阻方法的作用机理,并分析了这些方法对器件性能的改善作用。其中局部焦耳热法操作简单、易于自动化、对器件损害小、成本低,是目前比较理想的降低碳纳米管接触电阻的方法。     

对苯二胺功能化多壁碳纳米管的制备与表征

通过将浓硫酸和浓硝酸处理过的多壁碳纳米管（MWNTs）与SOCl2回流进而与对苯二胺（p-PDA）反应,得到了p-PDA功能化的多壁碳纳米管（p-MWNTs）。首次采用Raman光谱、X-射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）对p-MWNTs的结构和性能进行研究。结果表明：化学修饰过程没有过多地降低p-MWNTs表面石墨片层的结构规整度,苯胺基团以3.7%的表面含量通过酰胺键连接到p-MWNTs表面;p-MWNTs在200-500℃范围内热失重9.47%,间接地证明了苯胺基团通过化学键连接在p-MWNTs的表面;经化学修饰反应后,有较多的缺陷和不导电的有机官能团分布在p-MWNTs表面,但p-MWNTs仍具有71.69 S/cm的室温电导率。     

碳纳米管在吸波材料中的研究与应用

碳纳米管是一种有前途的微波吸收剂,可以作为潜在的隐身材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料使用.本文综述了近年来国内外通过碳纳米管碳化学镀改性、纳米管与聚合物共混、纳米管与铁磁材料杂化来制备微波吸收剂的研究成果和存在的问题,提出了碳纳米管作为吸波材料今后的发展方向.     

碳纳米管表面硝酸氧化改性研究

利用TEM、XPS、XRD、SEM等测试手段对硝酸处理前后的碳纳米管(CNTs)的状态、结构特性、分散特性及复合材料的端面特征进行了研究.结果表明:浓硝酸氧化处理后CNTs表面的活性官能团有明显增加,CNTs在极性溶剂中分散的均匀性、浓度和稳定性得到提高,在复合材料中的分布均匀性及与树脂的界面结合能力也得到改善,表明浓硝酸氧化是实现CNTs表面改性的一种有效方法.     

导电聚苯胺/镀镍碳纳米管复合材料的制备与研究

利用化学镀镍法在碳纳米管(CNTs)表面镀金属镍合金(Ni/CNTs),并以过硫酸铵为氧化剂,原位聚合法制备导电聚苯胺(PANI);通过溶液共混法,将Ni/CNTs和PANI制备成复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)和两探针法对Ni/CNTs和复合材料表面进行观察、结构测定和电性能表征。结果表明,Ni/CNTs的长度约几百纳米至几十微米,镀层的厚度在20～30nm;随着Ni/CNTs含量增加,复合材料的电导率增加,其渗滤阈值为3.5%。     

碳纳米管用于聚合物基复合材料健康监测的研究进展

碳纳米管因其优异的机电特性,在聚合物基复合材料的健康监测方面具有广泛的应用前景。综述聚合物基复合材料中碳纳米管传感的最新进展:碳纳米管与树脂共混、碳纳米管涂层纤维、碳纳米线和碳纳米纸。利用碳纳米管传感网络来监测结构应变损伤是不同碳纳米管传感的核心原理。碳纳米纸可以解决碳纳米管与树脂共混时的难分散、碳纳米管涂层纤维的协同变形和碳纳米线的全结构监测等问题,为碳纳米管传感工程化应用提供了条件。实现碳纳米管传感在聚合物基复合材料健康监测领域的工程化应用是未来的发展方向。     

碳纳米管的表面功能化研究:接枝环氧基聚合物

通过共价键修饰将酸化的多壁碳纳米管(MWNTs)与环氧树脂进行接枝反应,并通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman spectra),热失重分析(TGA)和透射电镜(TEM)对其进行表征.研究发现,酸化处理在多壁碳纳米管管壁产生羧基、羟基,并检测到环氧树脂是通过共价键接枝到多壁碳纳米管管壁上,其接枝率达到39%.差示扫描晕热仪(DSC)显示改性的多壁碳纳米管对环氧树脂的固化反应有显著的影响.