石墨烯与六方氮化硼导电性差异的理论研究

石墨烯和六方氮化硼(h-BN)属于等电子体。二者具有类似的结构,但导电性能截然不同。石墨烯具有良好的导电性能,但h-BN是电绝缘体。本文基于量子化学计算,通过自然键轨道分析、电子密度拓扑分析、核独立化学位移(NICS)和磁感应电流密度(AICD)等方法对模型分子C24H12及B12N12H12的电子结构进行了分析,对石墨烯和h-BN导电性差异进行了理论解释。研究结果有助于加深学生对等电子体、定域、离域π键等基本概念的理解。

基于分子动力学的丝网印刷柔性传感器电极导电性机理研究

目的研究提高丝网印刷柔性传感器电极的导电性,为提升柔性传感器的电学性能提供参考依据。方法首先采用分子动力学(Molecular Dynamic,MD)模拟方法,建立在Wenzel模型下导电银浆团簇在不同粗糙因子下的对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)表面铺展的分子动力学模型,其次分别计算各体系下的结合能,用以表征不同体系下PET表面对导电银浆团簇结合能力,接下来通过丝网印刷实验的方法探究银浆与不同粗糙因子PET的结合能力对传感器电极的导电性的影响。结果仿真结果表明,导电银浆团簇在不同粗糙因子的PET表面的铺展过程中会陷入粗糙表面的凹陷处,且导电银浆与基材的结合能随着PET粗糙因子的增加而增加。实验结果表明,使用不同粗糙因子的PET作为承印物能显著提升电极的导电性。相比于未处理的PET,随着粗糙因子的增加,导电线条的电导率逐渐升高,电阻率逐渐降低,方块电阻逐渐降低。电导率最大提升了77%,电阻率最大下降了43%,方块电阻最大下降了38%。结论导电银浆在粗糙表面铺展的过程中会渗入基材的凹陷处,增加了吸附点位,使得银浆与基材的结合更加紧密,银颗粒之间距离变小导电性增强。因此为了增加导电线条的导电性可以适当增加基材的粗糙度。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

热轧温度对1060/6201/1060复合板力学性能及导电性能的影响

通过首道次大变形量热轧、再经两道次冷轧方式成功制备了1060/6201/1060三层复合板,详细考察了不同热轧温度对复合板力学性能及导电性能的影响。结果表明,随着热轧温度的升高,复合板的力学性能逐渐降低,导电率先升高后降低。在200℃热轧时,抗拉强度为257.21 MPa,导电率为57.45%IACS,综合性能最佳。在300、400℃轧制时,由于发生动态回复,析出相粗化,基体晶粒长大,复合板的强度降低,伸长率提高,导电率增加。

新型锕填充硼碳笼型化合物的超导电性

Ac元素作为锕系第一号元素,AcH_(10)的超导转变温度(T_(c))达到251 K,是潜在的室温超导体。XB_(3)C_(3)(X表示不同的金属掺杂元素)是新发现的sp~3笼型化合物,同时具有强共价特性和超导特性,是潜在的高温超导材料。采用第一性原理密度泛函理论,探索以XB_(3)C_(3)、XB_(2)C_(4)和XB_(4)C_(2)笼型结构为原型、引入Ac元素掺杂的AcB_(3)C_(3)、AcB_(2)C_(4)和AcB_(4)C_(2)的晶体结构、晶格动力学、电子性质和超导特性。研究发现:AcB_(2)C_(4)在0~200 GPa区间内难以合成;常压下AcB_(3)C_(3)表现为间接带隙半导体,带隙宽度约为1.154 eV。根据力学稳定性判据可知,AcB_(3)C_(3)和AcB_(4)C_(2)是弹性稳定的具有较高硬度和刚度的脆性材料。同时,常压下AcB_(4)C_(2)表现出超导特性,超导转变温度达到1.565 K。随着压强的增加,超导转变温度呈现先降低后升高的变化趋势,其超导机制由中频声子主导转变为低频与中频声子的共同作用。研究结果可为实验合成笼型化合物超导材料提供理论指导,为探索具有高超导转变温度的超导材料提供新思路。

超纯无烟煤导电性影响因素

为研究无烟煤自身的导电特性,提高其导电性能,使无烟煤成为填料和电极材料的一部分,采用酸溶法制备了灰分0.13%的超纯无烟煤,采用粉末电阻率仪探索了含水率、灰分、压强、粒度及矿物质成分对超纯无烟煤导电性的影响规律。结果表明,无烟煤电导率随含水率和压强的升高呈上升趋势。随灰分降低电导率逐渐升高。灰分低于1.0%时,电导率随灰分降低而急剧升高。压强4.00 MPa、含水率6.21%、粒度0.2~0.1 mm,灰分降至0.13%时,无烟煤导电性最佳,其电导率为1.44×10^(-7)S/cm。研究范围内,粒度对无烟煤电导率影响较小。煤中常见矿物质的电导率顺序为:黄铁矿>高岭石>二氧化硅>碳酸钙>硫酸钙;黄铁矿电导率最高,达1.32×10^(-2)S/cm。无烟煤电导率随黄铁矿含量增加呈升高趋势,而随其他矿物质含量增加呈降低趋势。采用响应曲面模型优化正交试验结果,获得了无烟煤电导率与含水率、灰分及粒度之间的二次回归方程。含水率和灰分对无烟煤电导率测试结果的影响显著,其中灰分对电导率的影响程度最大,含水率次之,粒度最小。

离子液体添加剂对润滑脂导电性及摩擦学性能影响的研究

导电润滑脂可用于解决轴承电蚀问题.对以双三氟磺酸基酯离子液体为导电添加剂的锂基润滑脂展开研究,使用自主搭建的电阻测量仪考察润滑脂的导电性能;使用UMT-3型摩擦磨损试验机探究分别添加质量分数为10%和20%离子液体的润滑脂在钢/钢接触条件下的摩擦学性能;另外将置于电场中一定时间后的离子液体润滑脂进行摩擦磨损试验,研究电场预处理对润滑脂润滑能力的影响;最后使用共聚焦显微镜对磨痕进行表面分析.结果表明:双三氟磺酸基酯离子液体作为导电添加剂能够显著提高锂基润滑脂的导电性能.双三氟磺酸基酯离子液体添加剂能够大幅增强锂基润滑脂的润滑能力,表面磨痕分析表明,往复运动条件下明显改善了接触区的磨损情况.将离子液体润滑脂置于电场中一段时间后,其润滑能力会进一步增强.

不同形态回收碳纤维水泥基材料的力学与导电性能

将碳纤维生命周期内产生的预浸料、织物及复合材料废弃物通过切割与粉碎制备短切回收碳纤维(CRCF)、回收碳纤维球(RCFS)及回收碳纤维粉(RCFP),研究不同形态回收碳纤维对水泥基材料力学与导电性能的影响机理和规律。结果表明,CRCF阻裂作用与RCFP填充孔隙作用使水泥基材料抗压强度和抗折强度显著提升,但RCFS的团聚导致其提升效果不显著。CRCF在水泥基材料内部搭接形成导电通路,电阻率随CRCF掺量的增加而降低,下降幅度超过90%,且渗滤阈值的掺量随CRCF长度的增大而显著降低。RCFS掺入基体后以孤立的球状形态分散在基体中,RCFP表面残留的树脂会阻碍导电通路的形成,这两种形态的回收碳纤维水泥基材料的电阻率降低幅度均小于10.7%。将CRCF水泥基材料中的电阻分为纤维通路电阻、纤维接触电阻和隧道传输电阻,建立了导电模型,模型误差为9.24%~40.1%。

MXene/尼龙织物的制备及其导电性能

为了探究浸渍法对于制备导电尼龙织物的可行性,采用MAX相陶瓷粉(Ti_(3)AlC_(2))刻蚀和插层技术制备了单层MXene分散液,然后浸渍吸附到尼龙织物表面,获得MXene/尼龙织物。通过SEM、FT-IR、XRD对MXene及MXene/尼龙织物的形貌及结构进行表征,测试了织物的导电性能、耐水洗与耐摩擦牢度。结果表明:将尼龙织物浸渍在2.5 g/L的MXene分散液中,经过4次浸渍-干燥制备的MXene/尼龙织物导电性能达到最佳,电导率为55.91 S/m;织物的水洗牢度和摩擦牢度较差,在经过25次水洗后,电导率为1.47 S/m;经过5次摩擦后,织物电导率为0.49 S/m。该研究结果为提升MXene在尼龙织物上的导电性、耐洗性、耐摩擦性等提供了研究思路。

柠檬酸/乙二胺碳点的光学性质与导电性能研究

为了构筑用于生物学、医学标记的新型光学材料,以柠檬酸为碳源、乙二胺为表面钝化试剂并提供杂原子N,经一步水热反应构筑柠檬酸/乙二胺衍生碳点CA/EDA-2。通过红外光谱测定、共聚焦成像实验及电导率测定,进行CA/EDA-2表面官能团、光学性质与导电性能研究。结果显示,CA/EDA-2材料表面官能团组成包括羟基、氨基及羰基等,荧光性能稳定,HUVEC细胞共聚焦成像显示CA/EDA-2能够定位胞内线粒体,皮尔森系数为0.90。同时,碳点CA/EDA-2导电性能对环境pH敏感,在pH为8.0的弱碱性环境中呈现较好的导电性能,电导率数值为8.43 mS/cm。

新型导电水泥基复合材料导电性能研究

采用炭黑作为主要导电掺料,加入少量碳纳米管和钢纤维构建高效导电网络以提高导电性能,研究其在不同环境中的稳定性以及微观形态下复相导电掺料的协同作用。结果表明:掺5%炭黑、0.3%碳纳米管、0.6%体积掺量钢纤维的导电水泥基复合材料C5P3F6固化28 d电阻率为304Ω·cm,比传统水泥基复合材料降低94.5%;掺5%炭黑、0.9%碳纳米管、0.6%体积掺量钢纤维的导电水泥基复合材料C5P9F6受水泥水化、干燥环境和温度的影响较小,表现出较为优异的稳定性。微观形态下能观察到导电掺料分散性较好,碳纳米管、钢纤维有效地与分散的炭黑协同作用桥接成为导电网络。

第九届全国大学生物理实验竞赛(创新)实践与思考——以“导电性”命题类题目为例

结合团队在第九届全国大学生物理实验竞赛(创新)实践中的体会,以“导电性”命题类参赛题目“掺杂SiO2对NiFe薄膜导电性的影响”为例,从“研读通知文件、选定参赛题目”、“课题实践中的能力锻炼与提升”以及“总结反思”三方面分享参赛过程中的实践与思考,供后续参赛团队参考。

杜克大学的研究团队实现碳纳米管导电性可控转换

碳纳米管(CNTs)不仅强度超越钢铁,还有极佳的导电和导热性,使它们有潜力取代硅成为下一代电子产品的候选材料。近期,杜克大学化学系教授Michael Therien的研究团队在碳纳米管研究领域取得了重要突破,他们开发了一种将金属性碳纳米管转变为可开关的半导体碳纳米管的方法。这一方法的核心在于利用特殊的聚合物对碳纳米管进行包覆,从而改变其电子属性。这些聚合物以有序螺旋的方式环绕在碳纳米管表面,就像丝带缠绕在铅笔上一样。

镀银层参数对配电开关柜内固定搭接电连接接触部位导电性影响的仿真分析和实验研究

[目的]配电开关柜内固定搭接的导电性是确保开关柜可靠运行的重要参数。为提高固定搭接的导电能力,工业上目前主要在其接触部位采取镀银处理,但缺乏镀银层厚度、表面粗糙度和硬度对固定搭接部位导电性影响的研究,亟需给出合理的设计标准。[方法]以配电开关柜内的母排固定搭接为研究对象,通过构建三维多物理场耦合有限元模型研究了镀银层厚度、表面粗糙度、硬度及涂覆电力润滑脂对其接触部位导电性的影响,并投制了1∶1尺寸的试验样件进行实验验证。[结果]在母排固定搭接电连接接触部位镀银能够提高接触表面的导电性,镀银层的粗糙度和硬度对接触部位的导电性有一定的影响,镀银层厚度的影响则较小。涂覆电力润滑脂能够显著提高固定搭接接触部位的导电性。[结论]本文的研究结果可为配电开关柜内固定搭接电接触部位Ag镀层参数的标准化设计提供理论与实验依据。

聚吡咯材料导电性的量化计算及实验研究

采用密度泛函理论对吡咯(Py)和聚吡咯分子(PPy)进行全优化,并在b31yp/6-31g(d)水平上计算了Py和PPy分子中氮原子的电荷密度、最高占据分子轨道(HOMO)能量、最低空轨道(LUMO)能量和能带隙(ΔE)。从理论角度探究了Py和PPy分子结构与导电性的关系。在理论分析预测的基础上,选择合适的氧化剂和掺杂剂及其在实验中适宜的用量,采用化学氧化法制备不同反应温度下的PPy,探讨了反应温度对PPy聚合度及其导电性能的影响。结果表明:PPy的聚合度越大,其导电性就越好;低温有利于制备聚合度较高和电导率较好的PPy。

阿莱德取得微孔发泡导电硅橡胶材料专利,实现低硬度和高导电性

近日,上海阿莱德实业股份有限公司取得一项名为“一种微孔发泡导电硅橡胶材料与制备工艺”的专利,授权公告号CN115368738B。专利摘要显示,本发明涉及一种微孔发泡导电硅橡胶材料及其制备工艺。该材料的原料包括硅橡胶、导电填料、白炭黑、发泡剂、硫化剂、结构控制剂和偶联剂。本发明通过匹配硫化速度和发泡速度的硫化体系和发泡体系,制备的微孔发泡导电硅橡胶材料不仅具有低硬度.

碳纤维不同掺量对混凝土导电性能的影响分析

为更好地掌握碳纤维混凝土的导电性能发展规律,促进碳纤维混凝土在机场跑道融雪化冰、电磁干扰屏蔽、防静电等领域的科学应用,对不同碳纤维掺量条件下的三种不同强度等级的混凝土开展试验。分别对碳纤维混凝土的坍落度、强度、电阻的变化与碳纤维掺量的关系进行了研究,并分析了碳纤维混凝土电阻与养护期龄的关系,得出了碳纤维混凝土导电性能的变化规律并对其原因进行了分析。试验结果表明:随碳纤维掺量的增大,混凝土坍落度急剧减小;混凝土强度随碳纤维掺量的增加而下降;随碳纤维掺量的增加,混凝土的电阻减小,导电性能增强,当掺入碳纤维质量分数达0.7%以上,混凝土的电阻值较稳定;碳纤维混凝土电阻随养护龄期而减小,21 d后基本达到较稳定的阻值。

导电性高分子混合型铝电解电容器研究

以导电性高分子混合型铝电解电容器为研究对象,研究了电解纸的耐高温特性,优选了阴极箔及研究对耐高温回流焊及寿命试验的影响,研究了添加前处理剂对产品耐高温回流焊能力的影响,对生产工艺进行了优化,研制了耐高温、低阻抗,漏电流小的导电性高分子混合型铝电解电容器。结果表明,所制电容器寿命达到4 000 h(125℃),回流焊后漏电流满足0.01CU规格值。

基于手机传感器的溶液导电性实验数字化改进

本文基于智能手机的声音传感器,结合高灵敏蜂鸣器,对教材中电解质溶液导电性的探究装置进行数字化改进。利用改进装置,可实现对溶液导电性实验的定量化探究,满足数字化实验的需求。改进装置的组装成本较低,操作简单方便,对数字化实验教学的推广普及具有重要的意义和价值。

导电纱线导电性能测试方法的优化

为弥补FZ/T 12071—2021《导电纱线》中试验方法的不足,采用优化试样板、试样架,升级制样设备,调整样品呈现形式,增加环境屏蔽箱等方式,建立了操作方便、结果可靠的优化方法。为探讨该优化方法的可行性与可靠性,将优化方法与FZ/T 12071中的试验方法进行比对试验。该试验结果表明,两种方法试验结果平均CV值分别3.29%、10.55%,优化法在试验结果离散性方面整体明显优于现行方法标准。该试验表明,该优化法的试验数据重现性好,稳定性和可靠性高。