聚合物/纳米复合材料的制备、性能及其应用展望

介绍了纳米粒子的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特性，聚合物/纳米复合材料的概念和结构性能；综述了聚合物/纳米复合材料的几种常用制备方法；总结了由于纳米粒子的存在聚合物/纳米复合材料在力学、光、电、磁等方面呈现出常规材料不具备的特性，并结合其特性展望了聚合物/纳米复合材料的应用前景。     

电沉积CeO2/Zn纳米复合涂层

将纳米氧化铈颗粒加入镀锌液中进行复电沉积制得纳米复合涂层。通过失重法，ICP，SEM和XRD方法探讨了纳米氧化铈颗粒对电沉积锌涂层的影响。结果表明，在同样的电沉积条件下，纳米复合涂层的耐蚀性明显提高，而微米复合涂层的耐蚀性只稍有改善；纳米复合涂层中氧化铈的含量高于微米复合涂层中的氧化铈含量。纳米氧化铈颗粒改变了锌涂层的表面组织形貌和晶体结构，从而提高了涂层的耐蚀性。     

电沉积ZrO2/Ni纳米复合材料低温高应变速率超塑性的研究

采用电沉积方法制备了平均晶粒尺寸为45nm的ZrO2/Ni复合材料,并通过拉伸和胀形试验对该材料的超塑性能进行了研究。拉伸试验结果表明:材料在温度为420~500℃,应变速率为8.33×10-4s-1~1.67×10-2s-1时均获得了高于200%的延伸率。在温度为450℃和应变速率为1.67×10-3s-1时,得到最大延伸率605%。用扫描电镜SEM对拉伸前后试件的显微组织进行了观察,发现晶粒在温度的作用下明显长大。采用内径5 mm的凹模对ZrO2/Ni复合材料进行超塑胀形试验,在温度为420~500℃获得高径比H/d高于0.5的胀形件,说明该材料具有良好的超塑性能。     

聚合物基纳米复合材料的理论研究进展

讨论了国内外关于聚合物基纳米复合材料的理论研究,包括聚合物/层状结构硅酸盐PLS(Polymer-Layer Silicate)纳米复合材料的热力学、动力学和微观力学,以及聚合物/颗粒状无机纳米复合材料的纳米微粒分散原理、纳米粒子尺寸与复合材料性能之间的关系等.      

关于粘土/高性能环氧纳米复合材料的形态及力学性能的研究

对粘土片层在纳米粘土／高性能环氧树脂体系中的分散状态及力学性能进行了研究。通过加入较少的粘土（含量≤5wt％）得到插层型纳米复合材料。纳米粘土的存在使环氧树脂的玻璃化转变温度有所降低。粘土质量含量为2％时，复合材料的冲击强度约上升10％，但超过2％后。冲击强度随之下降。材料的弯曲强度则随着粘土含量的升高而逐步降低。     

镧掺杂镍锌铜铁氧体-聚苯胺复合材料的制备

采用凝胶法制备了Ni0.25Zn0.5Cu0.25LaxFe2-xO4(x=0、0.05、0.1、0.15、0.2)和Ni0.5-yZn0.5CuyLa0.05Fe1.95O4(y=0、0.05、0.1、0.15、0.2),分别在850℃、950℃和1050℃下煅烧得到铁氧体,再与苯胺进行复合制备出镧掺杂镍锌铜铁氧体-聚苯胺复合材料。通过X射线衍射、红外光谱和透射电镜对铁氧体和复合物的结构、形貌和粒径等进行分析,得出铁氧体为尖晶石,复合物形貌呈圆形颗粒状。煅烧温度为1050℃时的复合物粒径为66.7nm,煅烧温度低有利于聚苯胺包裹铁氧体,同时复合物磁性降低;煅烧温度高可以更好地减少杂质和中间体,且随着煅烧温度的升高制得的铁氧体颗粒也增大。随着镧掺杂量的增多,铁氧体的粒径先减小后增大再减小,随着铜的掺杂量的增多,颗粒粒径先减小再增大,表明镧和铜的掺杂影响铁氧体和复合物的性质。     

Preparation and Microstructure of Cu/Ti_3SiC_2 Nanocomposite

Mixed micron-sized Cu/Ti3SiC2 (vol5%) powder was mechanically milled using agate balls and zirconia balls separately. Then followed an examination of it with the FEI-SEM. The experimental results show that, distributed homogenously in Cu matrix, the Ti3SiC2 particles have a size of about 30-50 nm after milled with agate balls for 8 h, while it remains approximately unchanged after milled with zirconia balls. The microstructure of the mixture at different ball-milling stages was also studied. Bulks of Cu/Ti3SiC2 nano-composite were fabricated by hot pressing nano-sized Cu/Ti3SiC2 powder at the temperature of 1 073 K under 100 MPa. Then came an investigation of the effects of the particle size and agglomerate state of Ti3SiC2 as well as the microstructure of Cu/Ti3SiC2 nano-composite. It was found that the nano-sized Ti3SiC2 particles distribute evenly in copper.     

碳纳米管无溶剂纳米流体对环氧树脂力学性能及阻尼性能的影响

为降低多壁碳纳米管(MWNTs)在树脂基体中的团聚程度,提高树脂基体的机械性能,以酸化多壁碳纳米管为核,接枝颈状层硅烷偶联剂(KH560)和冠状层聚醚胺(M2070),得到碳纳米管无溶剂纳米流体(MWNTs-C-M2070)。采用傅里叶红外光谱、流变分析和透射电子显微镜对其结构进行表征。结果表明,颈状层和冠状层成功接枝于碳纳米管表面,在测试范围内其损耗模量始终大于储能模量,说明其液体特征。以合成的MWNTs-C-M2070作为改性剂加入环氧树脂基体中,研究其力学性能及阻尼性能。结果表明:当MWNTs-C-M2070加入量为2%～4%(质量分数)时,树脂基体的力学性能和阻尼性能都能得到良好的改善。与传统碳纳米管填料相比,MWNTs-C-M2070无需超声辅助即可在树脂及溶剂中实现稳定的分散,在复合材料的工业生产中有较大应用价值。     

纳米SiO2改性航空氟碳涂料的研究

采用溶液共混法制备了纳米SiO2／氟碳树脂复合涂料，并利用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-VIS)等测试了涂料的性能。研究表明，纳米SiO2在氟碳树脂基体中呈纳米级原生粒子分散。纳米SiO2粒子的加入提高了氟碳涂料的抗紫外老化性能和机械性能。     

纳米复合材料分散相分散均匀性的分形表征

针对传统的纳米复合材料分散相分散均匀性评价方法的不足,提出了一种以分形理论为数学模型基础,以纳米复合材料的透射电镜(TEM,Transmission Electron Microscope)图像为评价对象的分散相分散均匀性的定量评价方法.运用离散对象构成的自然分形体的分形维数建立了分散相分散均匀性的数学模型.将纳米复合材料TEM图像进行图像处理,以纳米复合材料TEM图像的中心为圆心以不同的半径做圆,提取不同的圆内的粒子数与回转半径,并在双对数坐标中直线拟合.该直线的斜率的倒数即为分散均匀性参数,并以此作为评价分散相分散均匀性的指标.将该方法实际应用于聚合物基纳米填充复合材料分散相分散均匀性的描述,验证了该评价方法的可行性.