高岭土/四针状ZnO晶须填充UHMWPE的研究

采用超细高岭土和四针状ZnO晶须对超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)进行物理填充改性 ,研究了这 2种填料对于UHMWPE摩擦磨损性能的影响。结果表明 ,四针状ZnO晶须和高岭土都可以降低UHMWPE摩擦系数和磨损率 ,同时二者具有的协同效应 ,在 4 .5 %四针状ZnO晶须和 4 .5 %高岭土的用量时 ,摩擦系数最低 ;在 6 %四针状ZnO晶须和3%高岭土的用量时 ,磨损率最小。SEM表明 2种填料的磨损机理存在差异。复合填充时 ,四针状ZnO晶须可以限制高岭土磨屑的产生 ,进一步降低材料的磨损率。

四针状ZnO晶须制备及应用的研究现状

四针状氧化锌晶须(简称T-ZnO_w)是一种立体四针状、具有规整三维空间结构的晶须。作者将国内外一些常见的T-ZnO_w的制备方法进行了分类综述;根据T-ZnO_w的特性,综述了其在复合材料的增强、耐磨防滑、导电及抗静电、耐火及减振作用等方面的应用现状。

T-ZnO晶须增强环氧树脂复合材料的抗静电性

研究了T ZnO晶须增强环氧树脂复合材料的抗静电性。结果表明 :具有半导体性的T ZnO晶须在复合材料中 ,相互搭接形成导电通路 ,以价带传导方式传导电荷 ,而起抗静电作用 ,使环氧树脂材料的体积电阻率降低了 8个数量级 ,用比表面因子修正了网络形成临界体积分数模型。T ZnO晶须的网络形成临界体积分数 ( 0 0 5 7)是球形粒子的网络形成临界体积分数 ( 0 3 8)的 1/10。

室温固相合成纳米ZnO晶须及表征

以ZnSO4·7H2O和NH4HCO3为原料，在适量表面活性剂聚乙二醇一400（PEG-400）的存在下，采用室温固相反应，得两种纳米碳酸盐前躯体：ZnCO3、Zn5（OH）6（CO3）2。分别以这两种碳酸盐为锌源，以氯化钾为助熔剂，在920℃煅烧2．5h制备得到ZnO晶须，用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及XSZ—D2型倒置生物显微镜对产物进行表征和形貌分析。结果证明：在室温固相反应中，加入KCI助溶剂，纳米ZnO晶须的生长机理为固态纳米颗粒自组装生长过程，得ZnO晶须平均直径为150nm，长度为5．0～4．5μm。

纳米ZnO晶须的分形维数及其特征

纳米ZnO晶须具有四根向空间拓展的针,此四针状晶须可用分形维数对其形貌进行表征。纳米ZnO晶须的针愈长,其维数愈大,其比表面积与分形维数成正比,呈指数关系。具有最大分维维数的纳米ZnO晶须有着良好的光吸收性能,将它们少量添加于黑化吸收剂中,可改善钢的激光淬火工艺。

ZnO晶须对碳纤维增强纸基摩擦材料性能的影响

以ZnO晶须作为材料改性剂,制备了不同晶须含量的碳纤维增强纸基摩擦材料.通过测试不同晶须含量样品的孔隙率、粗糙度以及微观形貌,研究材料结构随晶须含量的变化规律;测试样品的力学性能和摩擦学性能,探究了材料性能随晶须含量变化的关系.结果表明:ZnO晶须可以改善纸基摩擦材料的均匀性,随着晶须含量的增加,材料孔隙率先上升后下降,样品剪切强度随晶须含量增加而上升.当晶须含量在20%~30%之间时,样品具有最佳综合性能.

针状ZnO晶须的制备及其电磁参数性能

利用碳热还原法,将锌粉和碳粉混合后在马弗炉中有梯度地加热,制得了针状ZnO晶须。利用XRD和SEM分别对ZnO晶须的结构和物相、形貌和尺寸进行分析,还分析了制得的ZnO晶须的吸波性能。结果表明,制得的ZnO晶须纯度高,结晶度高;ZnO晶须排列致密,呈针状结构,直径为20～50μm,长度超过700μm,长径比>14,符合晶须标准;m(Fe)∶m(ZnO)=4∶1与1∶1复合粉体的电磁损耗相近,但改变ZnO的含量在一些频率段电磁损耗程度不同,说明ZnO晶须加入量的改变对复合粉体的吸波性能有一定的影响。

热物理法制备纳米ZnO晶须的研究

采用高频感应加热法制备纳米ZnO晶须,讨论了反应压力变化对纳米ZnO晶须的形态的影响。并且尝试建立反应压力与分形维数之间的函数关系式,这将对其开发具有显著的意义。实验证明这种四针状的纳米ZnO晶须的形态可用分形维数进行表征,纳米ZnO晶须的针愈长,分形维数愈大,发光性能也越好。

一维ZnO晶须的制备与生长机理

以Zn粉为原料,采用气固反应方法制备出两种一维ZnO晶须:ZnO纳米线和ZnO短晶须。用XRD、SEM等分析手段对ZnO晶须的结构和形貌进行研究,并分析了两种ZnO晶须的生长机理。

热蒸发法制备一维ZnO晶须材料

以陈化锌粉为锌源,利用热蒸发方法制得高纯度ZnO一维晶须材料,并对反应体系的工艺参数如氮气流量、反应温度、反应时间（保温时间）等因素对产物规整率、转化率及长径比的影响进行研究.利用SEM对产物形态进行表征.结果表明：以陈化锌粉为锌源,当反应温度为1000～1100℃,通入氮气量为0.2 m3/h,保温时间为60 min时能制备出高规整率、高产率转化率及高长径比的ZnO一维纳米材料.

制备ZnO晶须的影响因素及其紫外吸收性能

在高碱度条件下,以Zn Cl2和Na OH为主要原料,氟碳类表面活性剂FC-NO1为表面活性剂,采用低温液相恒温陈化法制备针状ZnO晶须。采用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对ZnO晶须的结构、物相组成、形貌及紫外吸收能力进行表征。考察反应物料配比、Zn2+浓度、陈化温度及陈化时间对制备针状ZnO晶须的影响,并初步探讨针状ZnO晶须的成核和生长机制。结果表明:制备针状ZnO晶须的优化条件为初始浓度0.2~0.3 mol/L,反应物料配比c(Zn^(2+))∶c(OH-)=1∶7,陈化温度85℃,陈化时间5 h。在最优条件下制得了形貌良好、结晶完全、纯度较高、长径比为15左右的针状ZnO晶须。UV-Vis吸收光谱显示产物在整个紫外波段有很强的吸收能力,且出现了轻微的蓝移现象。

四针状ZnO晶须的制备及其光致发光性能

采用热蒸发氧化锌片的方法制备四针状ZnO晶须。并用X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对ZnO晶须组成、结构和形貌进行了测试表征。结果表明:四针状ZnO晶须为六方纤锌矿结构;当前期升温速率为6℃/min,保温温度为960℃,锌的投放量为5 g时,制得四针状ZnO晶须形貌均一规整,晶须针脚生长完全;光致发光(PL)谱图表明:四针状ZnO晶须有两处明显的荧光发射峰,390 nm附近的紫外发射峰由ZnO近带边激子跃迁引发,514 nm附近的绿光发射峰是表面态效应与氧空位电子引发的光生空穴效应共同作用的结果。

不同形态低维ZnO晶须的制备及表征

采用热蒸发法制备出高纯度线状、棒状、多脚状的不同形态ZnO晶须材料。研究了氮气流量、反应温度、反应时间（保温时间）等因素对产物规整率、转化率及长径比的影响。利用SEM对产物形态进行表征。结果表明：采用不同条件的热蒸发法可制备出高质量不同形态的ZnO晶须。反应过程中锌蒸压气对产物形态的影响较大。以陈化锌粉为原料，在1000-1100℃保温较短的时间，并始终以0.2m^3/h通入高纯氮气，得到棒状晶须；保温时间较长，得到线状晶须。而多脚状ZnO晶须则是在通入高纯氮气时间较短的情况下得到的。

ZnO晶须及其树脂基复合材料的研究

氧化锌晶须(ZnOw)是一种立体四针状单晶体。本文结合作者的研究,对 ZnOw 制备、性能、复合材料及应用等方面的最新研究进展作一总结和评述。1 ZnO 晶须的制备ZnOw 的制备和生产最先由日本报道,本实验室发明了碳还原剂控制 ZnOw 生产工艺,

四针状ZnO晶须的掺杂及其表征

在平衡气量法制备四针状ZnO晶须过程中添加金属锡以研究其对晶须形貌的影响,采用高温固熔表面处理法制备了铝掺杂ZnO晶须.用X射线衍射分析方法和扫描电子显微镜分别对其结构和形貌进行了表征.结果发现,锡在反应过程中起催化剂的作用,添加10%～15%(质量分数)的单质锡能促进ZnO的c轴择优生长,更多锡的加入则抑制c轴生长.铝以置换固溶体和ZnAl2O4两种形式存在于ZnO晶体中.

片状羰基铁粉/ZnO晶须填充聚合物基复合材料导热与吸波性能

以片状羰基铁粉(FCI)与四针状ZnO晶须(T-ZnOw)为功能填料、硅胶为基材制备了系列导热吸波复合材料,研究了两种形貌填料的含量对复合材料导热和吸波性能的影响。分别对样品的微观形貌、电磁参数以及热导率进行了测试表征。结果表明,随着片状羰基铁粉含量减小、四针状ZnO晶须含量增大,反射损耗峰移向高频,同时热导率增高。当羰基铁粉与ZnO晶须含量分别为30 wt%与50 wt%时,反射损耗峰值最小(−28.03 dB),吸收带宽(<−10 dB)最宽(4.96 GHz),同时热导率达到最高值(2.54 W/(m·K))。通过片状/四针状填料的复配使用,可在基体中有效构建导热通路,同时调控复合材料的电磁参数,从而实现导热、吸波性能的兼顾提升。

ZnO晶须对激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂层结构和摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

采用先驱体转化陶瓷法(PDC法)制备含ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层,将ZnO晶须添加到激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂的先驱体中,增强Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐蚀性能和减摩耐磨性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、往复式摩擦磨损测试仪、电化学工作站等手段,分析含不同质量分数ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层的元素组成及存在形式、表面形貌、摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的组成和化学价态没有影响,但添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐性能有改善,添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的减摩性能有改善,在较高载荷下添加ZnO晶须可以降低Ti-Si复合陶瓷涂层的摩擦因数,添加ZnO晶须质量分数为10%所得的Ti-Si复合陶瓷涂,载荷为5 N和7 N时摩擦因数均比45钢低52%。添加不同质量分数ZnO晶须对复合陶瓷涂层表面表面形貌有很大影响,同时可以改善Ti-Si复合陶瓷涂层摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。

圆锥式混炼器对EP/ZnO晶须复合材料性能的影响

采用自制的圆锥式混炼器对环氧树脂(EP)/ZnO晶须复合材料进行共混。研究了ZnO晶须含量、混炼器混合和机械混合两种方式以及混炼器混炼间隙对EP/ZnO晶须复合材料力学性能和导热系数的影响。研究发现,无论采用何种混合方式,随着ZnO晶须含量的增加,EP/ZnO晶须复合材料的力学性能都呈现出先增大后减小的趋势;混炼器混合的效果好于机械混合。EP/ZnO晶须复合材料的拉伸强度和冲击强度在混炼器混炼间隙为1 mm、ZnO晶须质量分数分别为5%和2%时取得最大值,分别为31.55 MPa和12 kJ/m2,相比同体系下的机械混合方式,EP/ZnO晶须复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了14.3%和74.4%。继续增大混炼器混炼间隙会导致EP/ZnO晶须复合材料的力学性能变差。EP/ZnO晶须复合材料的导热系数随ZnO晶须含量的增加而增大,但混合方式对其影响不大;当ZnO晶须含量相同时,随着混炼器混炼间隙的增大,EP/ZnO晶须复合材料的导热系数有小幅增加。