改性纳米氮化硼对纤维金属层板的性能影响

纤维金属层板是一种由金属薄板与纤维层依次交替铺叠而成,在一定的温度与压力下粘结固化形成的一种混合复合材料。因为其中有金属与纤维两种材料,因此它既有金属的富延展性、韧性强与导热性好等优点,又具有复合材料纤维的抗疲劳、耐高强度与低密度等特点。文章以提升环氧复合材料基体的拉伸与断裂韧性性能和改善FMLs的性能,尤其是冲击与弯曲性能为主要目的,采用向FMLs环氧树脂基体中添加纳米氮化硼(h-BN)的方法,来提升纤维金属层板的力学性能。先对氮化硼材料进行一系列的球磨改性处理,分成不同含量的组分依次加入环氧树脂基体中,确定用量最好的四组,再将这四组环氧树脂复合材料基体用湿法铺层的方法铺在铝薄板与碳纤维布之间,使用硫化机固化的方式制备FMLs试件,利用水切割技术切割成标准试样,并进行冲击与弯曲测试。实验结果表明,向FMLs的环氧树脂基体中添加一定量的纳米氮化硼对FMLs的性能有着积极的影响。

纳米氮化硼含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

在氮气环境下,采用微波烧结技术制备氮化硼纳米粒子增强Ti(C,N)基金属陶瓷,采用SEM观察了其显微组织,并考察了BN含量对材料力学性能的影响.研究表明:纳米氮化硼对Ti(C,N)基金属陶瓷具有明显强化作用,添加1.5%纳米氮化硼时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度(TRS)提高了21.6%,硬度(HRA)提高了1.6%.纳米氮化硼的加入,阻碍了Ti(C,N)颗粒的溶解,金属陶瓷的断口形貌表现为穿晶断裂.

纳米氮化硼协同玻璃纤维复合增强尼龙6

研究不同含量的纯玻璃纤维对尼龙6树脂力学性能的影响,然后通过多巴胺和纳米氮化硼对玻璃纤维表面依次进行改性,研究改性前后玻璃纤维复合材料的力学性能与导热性能。结果表明:加入30%纯玻璃纤维时,复合材料力学性能最好;在加入玻璃纤维含量相同时,表面经过纳米氮化硼改性后的纤维增强尼龙6复合材料力学性能和导热性能均有很大提高。

纳米氮化硼增强金属基复合材料的研究进展

在金属中添加陶瓷增强相是调控和改善金属材料结构和性能的重要途径。传统硬质陶瓷增强相难以满足金属材料日益严苛的应用需求。以氮化硼纳米片(boron nitride nanosheet,BNNS)和氮化硼纳米管(boron nitridenanotube,BNNT)为代表的纳米氮化硼具有极大的比表面积和优异的力学性能、热稳定性、化学稳定性等,是制备性能优异的金属基复合材料的理想增强相。系统总结了纳米氮化硼的种类和特征,综述了纳米氮化硼增强金属基复合材料的制备方法,归纳了纳米氮化硼增强Cu、Al、Ti复合材料的研究成果,总结了纳米氮化硼/金属复合材料的力学和摩擦学性能,并揭示了复合材料性能改善的机理。最后,展望了纳米氮化硼/金属复合材料的发展趋势。

纳米氮化硼片/纤维素复合导热膜的制备及表征

采用液相超声剥离法,以两种微米级的六方氮化硼(h-BN)为原料,使用异丙醇/水共溶剂进行纳米氮化硼片(BNNS)剥离。利用紫外可见光分光光度计考察了共溶剂配方对BNNS剥离浓度的影响。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、动态光散射纳米粒度仪和激光闪射导热仪,研究不同尺寸h-BN原料对剥离得到BNNS的平均尺寸和尺寸分布的影响,并考察了BNNS含量对BNNS/纳米纤维素(NFC)复合膜导热性能的影响。结果表明,使用1~2μm的h-BN剥离制备的BNNS/NFC复合膜热导率在BNNS添量为55%时达到最大值19.04W/(m·K),为纯NFC的11.9倍,大于相同BNNS添量下30μm的h-BN剥离制备的BNNS/NFC复合膜热导率[15.04W/(m·K)]。

多巴胺接枝的纳米氮化硼改性环氧树脂绝缘表面电荷高频消散特性

环氧树脂(EP)常用作高频变压器的主绝缘材料,因长期受高频重复电应力作用,导致表面积累的电荷密度增加,容易诱发绝缘失效。纳米改性是提升复合绝缘界面电荷消散特性的重要手段。该文采用多巴胺接枝的纳米氮化硼(h-BN)改性制备了环氧树脂复合材料,重点考察绝缘表面电荷的高频消散特性。受耗散时间、高频致热效应及深陷阱能级的影响,高频下的绝缘表面电荷不易消散,而引入多巴胺接枝的BN可有效提升环氧树脂复合绝缘的电荷消散速率。具体结果表明,掺杂质量分数为10%时,电荷消散速率达到最大值62.15%,相较于纯EP提高了19.41%,与此同时高频沿面闪络电压比纯EP提高了14.73%。其提升机理主要缘于两个方面:一是BN表面接枝的氨基增强了填料与基体的相容性,形成的三维交联网络拓宽了电荷消散路径;二是材料表层浅陷阱密度的提高,使得载流子易通过隧穿效应参与到电导过程,提高了载流子迁移率;此二者协同作用有效提高了表面电荷的高频消散速率。上述研究结果为高频变压器主绝缘系统优化设计提供了基础依据。

纳米氮化硼晶须的制备及散热应用

通过简易前驱体转化法制备纳米氮化硼晶须。研究不同前驱体配比对纳米氮化硼晶须结构和形貌的影响,分析纳米氮化硼晶须的形成过程,考察了纳米氮化硼晶须环氧复合材料的导热绝缘性能。结果表明,前驱体中硼酸和三聚氰胺配比为3时,纳米氮化硼晶须尺寸均匀,长度约10~20μm;纳米氮化硼晶须/环氧复合材料具有良好导热性能和电绝缘性。

基于纳米氮化硼吸湿凉爽弹力针织物的开发

对氮化硼(BN)进行亲水改性制备羟基化改性后的纳米氮化硼(BNO),作为织物的凉爽剂;然后,用BNO、亲水剂TF-620H和偶联剂TCA-K238S配制吸湿凉爽复配整理液,以整理液的平均粒径为评判指标,通过正交试验进行复配工艺优化。用吸湿凉爽整理液对涤氨织物进行吸湿凉爽整理,并进行性能测试。结果表明,稳定复配配方为:BNO质量分数为1.00%、偶联剂TCA-K238S质量分数为0.50%、亲水剂TF-620H质量分数为2.00%、超声处理时间为30 min;随着BNO质量分数的增加,织物的导热性、吸湿性能和白度均不断提升,但是当BNO质量分数超过2.00%后,织物的手感柔软性欠佳;相较于未处理涤氨织物,吸湿凉爽涤氨织物的导热系数提高89%,芯吸高度提高76%,水分蒸发速率提高94%,最大瞬态热流量Qmax值提高38%。

氮化硼纳米片表面修饰及其在导热涂料中的研究进展

目的研究氮化硼纳米片表面修饰对导热涂料性能的影响,以改善微电子产品的散热功能。方法从氮化硼纳米片的制备出发,介绍了共价修饰和非共价修饰氮化硼纳米片的表面处理技术,综述了氮化硼纳米片分别与环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂等高分子材料制备复合导热涂料的研究进展及氮化硼纳米片用于导热涂料存在的现行问题。结果自上而下策略是氮化硼纳米片制备工艺中应用最广的策略方法,通过共价和非共价修饰氮化硼纳米片可以有效改善氮化硼纳米片与高分子材料的相容性,进而提升氮化硼纳米片与高分子材料制备的复合涂料的导热性能。结论氮化硼纳米片表面修饰在导热涂料领域具有广阔的应用前景,将为微电子产品的散热问题提供更有效的解决方案。

氮化硼纳米片改性硅橡胶的直流电气与力学性能

日益提升的高压直流输电电压等级对直流电缆附件用硅橡胶的电气性能提出了更高的要求,为了探究具有优良直流电气性能的复合硅橡胶材料,文中制备了填充不同质量分数的聚多巴胺修饰氮化硼纳米片改性硅橡胶,对比分析了不同填充量下复合硅橡胶的直流电气性能。结果表明:填充氮化硼纳米片可以有效抑制硅橡胶的空间电荷积聚现象,试样的直流击穿场强随填充量的提高呈现先增大后减小的趋势,在填充量(质量分数,下同)为15%时达到最大值,相比纯硅橡胶提升23.2%,直流电导率先减小后增大,在填充量为15%时取得最小值;除此之外,当填充量为15%时,试样的拉伸强度较纯硅橡胶提升了38.3%,试样的断裂伸长率仅下降2.7%,基本保持了原有的断裂伸长率;经聚多巴胺修饰的氮化硼纳米片复合硅橡胶相比于未经表面修饰的氮化硼纳米片复合材料,其直流电气和力学性能都有显著提高。综合分析,填充量为15%时复合材料具有较好的综合性能。

氮化硼纳米管表面结构设计及其对环氧复合电介质性能调控机理

向环氧树脂基体中加入纳米填料是实现其多功能化的常用手段,其中拥有一维纳米结构的氮化硼纳米管(BNNTs),因具有超高导热系数、宽能级带隙、高长径比、高力学强度而备受关注.然而,表面惰性、易团聚、与环氧树脂之间界面作用弱等缺点极大地制约了BNNTs进一步应用.基于此,本文提出采用表面包覆介孔二氧化硅(mSiO_(2)),并接枝硅烷偶联剂功能分子的方法,优化BNNTs表面特性.结果表明,通过表面结构设计及功能化,可显著改善BNNTs的分散特性,提升其与环氧树脂的界面作用.以此所制备的环氧复合电介质可实现力学韧性和导热系数的同步提升,并兼具较低的介电常数与损耗.此外,mSiO_(2)独特的纳米介孔结构赋予复合电介质大量的深陷阱,有效阻碍了电子的迁移,进而提高复合电介质的电气强度.本文为环氧树脂的多功能化提供了新思路,亦对揭示纳米填料表面特性-复合电介质微观结构-宏观性能之间的关联关系提供了一定实验数据支撑.

聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料的制备与性能

采用六方氮化硼(h-BN)、蔗糖和尿素以干法球磨的方式高产率制备了氨基和羟基功能化的氮化硼纳米片(BNNS-AH),对BNNS-AH进行了详细的表征,制备的BNNS-AH的厚度为1.5 nm,层数为4~6,平均直径约为1.5μm,产率可达91.0%,在水中稳定的分散液浓度可达30 mg/mL。然后以共混的方法制备了聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料(PTA树脂/BNNS-AH复合材料),并研究了BNNS-AH的添加量对PTA树脂/BNNS-AH复合材料热性能的影响。结果表明:与PTA纯树脂相比,复合材料的玻璃化转变温度(T_(g))、质量失重5%时的温度(T_(d5))、导热系数均有明显提升,其中当BNNS-AH质量分数为3.0%时,复合材料的T_(g)达到243℃,提高了32℃;T_(d5)达到362℃,提高了19℃;导热系数为0.33 W·m^(-1)·K^(-1),提高了64.5%。

氨硼烷制备的高宽厚比氮化硼纳米片及其形成机理

受限于商业氮化硼(BN)晶体尺寸及BN独特的层间相互作用,传统的剥离法难以实现高宽厚比(>5000)氮化硼纳米片(BNNSs)的制备。以氨硼烷为前驱体,经烧结和分离得到了高宽厚比的BNNSs。通过FTIR,TG,TEM,XRD等手段对BNNSs的组成结构及形成机理进行表征。结果表明:当温度超过80℃时,氨硼烷之间开始交联脱氢,氢气释放使得在交联过程中形成泡沫结构,并最终在1000℃完成无机化,得到含有BNNSs的BN泡沫,其中的膜结构即为BNNSs。所制备的BNNSs为六方晶型结构,厚度约为1.5 nm,宽度约30μm,宽厚比达到20000。将高宽厚比的BNNSs与聚乙烯醇(PVA)复合制备成复合膜,其导热及力学性能相较于小宽厚比BNNSs所制备的复合膜有显著提升,充分说明了高宽厚比BNNSs在BN基复合材料领域的应用优势。

羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及其机械性能

通过球磨法将羟基基团修饰到氮化硼纳米片的表面得到羟基功能化氮化硼纳米片(OH-BNNSs),提高它的亲水性。而后制备了羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺(m(SA)∶m(PAM)=1∶2,添加质量分数2.0%OH-BNNSs)复合水凝胶(OH-BNNSs/SA/PAM)。结果证明,聚丙烯酰胺分子链上的氨基基团和功能化氮化硼上的羟基基团之间会形成氢键,从而形成新的交联点,海藻酸钠与钙离子交联,并与丙烯酰胺产生自由基聚合,所以在加入OH-BNNSs和引入新的交联网络后,三元复合水凝胶的交联密度显著增加。静态力学拉伸测试表明,制备的OH-BNNSs/SA/PAM三元复合水凝胶与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比具有较高的拉伸强度和模量。同时,TGA和DTG显示其最大降解温度升高,通过差重法测量其平衡溶胀度有所下降。

氮化硼纳米管与芳纶纳米纤维复合制备高导热复合绝缘纸

随着现代电气设备向小型化、高度集成化和多功能化方向发展,大量的热量积累导致电气设备的绝缘失效。为了开发一种在低含量填料下(质量分数<50%)仍能实现高导热性能的复合材料,满足当前电气设备对散热的严格要求,本文合成了一种由芳纶纳米纤维和羟基化氮化硼纳米管(BNNT-OH)组成的复合绝缘纸,并研究了BNNT-OH含量对复合绝缘纸性能的影响。结果表明:当氮化硼纳米管质量分数为20%时,复合绝缘纸的热导率高达15.92 W/(m·K)。优异的导热性能归因于氮化硼纳米管固有的高热导率,以及羟基化氮化硼纳米管与芳纶纳米纤维之间的强相互作用降低了界面热阻。

纳米厚度氮化硼薄膜的场发射特性

利用射频磁控溅射方法,在n型(100)Si基底上沉积了不同厚度(54～135nm)的纳米氮化硼(BN)薄膜。红外光谱分析表明,BN薄膜结构为六角BN(h BN)相(1380cm-1和780cm-1)。在超高真空系统中测量了不同膜厚BN薄膜的场发射特性,发现BN薄膜的场发射特性与膜厚关系很大,阈值电场随着厚度的增加而增大。由于BN薄膜和Si基底界面间存在功函数差,使得Si基底中电子转移到BN薄膜的导带,在外电场作用下隧穿BN表面势垒,发射到真空。

六方氮化硼纳米材料的研究进展

以六方氮化硼纳米管为主,综述了氮化硼纳米材料的制备方法、性能和主要应用领域。六方氮化硼纳米结构与碳纳米结构类似,形态呈现多样性,制备方法多种多样,本研究重点介绍了机械剥离法、反应烧结法和化学气相沉积法。以六方氮化硼纳米材料为添加剂,可制备无机或有机高分子复合材料,在导热、介电、生物、贮氢、催化和吸附等方面具有广泛的应用前景。

氮化硼纳米管的研究进展

综述了氮化硼 (BN)纳米管的最新研究进展。介绍了BN纳米管的结构特征和制备技术 ,重点介绍了化学制备方法及相关反应机理。BN纳米管的能带宽隙为 5 5eV ,与直径、螺旋性、管壁层数等无关 ,这一点与碳纳米管不同。BN纳米管具有高的化学稳定性和好的耐热性 ,可用于合成一些BN纳米复合材料。BN纳米管的低密度及多孔结构使其成为一种潜在的储氢材料。将BN纳米管的理论与实际应用结合起来开展研究 ,特别是围绕低成本、高产量、高纯度的可控制备及新性能应用进行探索 。

氮化硼纳米片改性环氧树脂导热与介电性能的研究

越来越高的电热密度以及电力设备小型化的趋势需要电力设备的绝缘材料具备更好的导热性能。针对传统环氧树脂(epoxy,EP)导热率过低的缺陷,通过剥离六方氮化硼的方法制备了氮化硼纳米片(boron nitride nanosheet,BNNS),将其作为填料掺入环氧树脂得到了复合材料(EP–BN)。测试结果证明,BNNS能有效改善环氧树脂的导热性能,其掺杂体积分数为25%的EP–BN导热率相对于EP提升了528%。通过测量材料的介电谱发现,BNNS加入后,EP–BN的相对介电常数和介电损耗均增大,但两者涨幅并不大;同时,两者均随着温度的升高而增加。分析材料的热刺激电流获得其陷阱参数,发现由于BNNS的存在,EP–BN的陷阱深度变浅,从而降低了极化电荷产生所需要的能量,表现为相对介电常数和介电损耗增加。温度的变化对材料的陷阱深度几乎无影响,但温度的升高促进了陷阱电荷量的产生,表现为材料相对介电常数和介电损耗的增大。

氮化硼纳米管的研究进展

本文较全面地综述了氮化硼 (BN)纳米管研究的最新进展 ,详细讨论了BN纳米管的合成、结构、表征、形成机理及应用等方面的研究现状 。