具有多孔双微结构层的柔性电容式压力传感器

电极和介电层的材料性能和表面结构是决定柔性电容式压力传感器性能的关键因素。将碳纳米管(CNT)与硅橡胶结合制备出拉伸性能优良的斜线型微结构电极层。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)/BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合材料制备多孔砂纸微结构介电层。电极与介电层交界面构成双重微结构以提升电荷携带能力。场发射扫描电子显微镜与光学显微镜观测结果验证了上述微结构的存在。基于电容模型的分析表明,传感器灵敏度主要取决于多孔介电层的形变量。所制备的多孔双微结构层柔性电容式压力传感器最高灵敏度为2.681 kPa^(-1),在3~5 kPa的压力区间仍具有0.412 kPa^(-1)的灵敏度,响应时间和释放时间分别约为39和61 ms。该传感器能够检测出吞咽时咽部运动的微小压力,实验中测得的最小电容变化率为0.13%,能够识别0.53 Pa的微小压力,具有较低的检测限。进行6000次以上的压缩循环测试后,传感器加载-卸载曲线重合性好,同时对不同频率压力的响应良好,验证了传感器良好的可重复性。总之,所提出的传感器具有良好的压力感知性能,在生理信号监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。

柔性复合电介质GQDs/BTO/PVDF制备及介电储能性能研究

基于渗流阈值理论,采用FTIR、TEM、SEM、LCR数字电桥测试仪和铁电压电测试仪等测试技术,探讨BTO含量和纳米量子点种类对GQDs/BTO/PVDF复合体系介电性能的影响。研究结果表明:随着BTO质量分数的增加,体系的相对介电常数呈现先增后减的趋势,在BTO质量分数为10%时达到最大值290(5 kHz时),而介电损耗则呈现出先减小后增大的变化规律;由于―NH2官能团的引入,GQDs的电子结构被改变,从而提高了电荷传输效率;量子点材料的加入不仅能够维持高击穿场强,而且能提高BTO在基体中的分散性和体系的相对介电常数,GQDs-NH2/BTO/PVDF体系的介电性能优良,在5 kHz时相对介电常数达4713,有限元数值分析结果验证了介电性能的提升机理。GQDs-NH2/BTO/PVDF复合膜在210 kV/mm的外加电场下,储能密度达2.57 J/cm^(3),能量效率达78.8%。

纳米钛酸钡对CN9021NS介电弹性体致动器介电性能的优化

将高介电材料钛酸钡颗粒(BaTiO_(3))掺入到聚氨酯-丙烯酸酯(CN9021NS)中以提高复合材料介电性能;研究了BaTiO_(3)用量对聚氨酯-丙烯酸酯介电性能的影响。结果表明,掺入BaTiO_(3)可有效提高复合材料介电常数,还可有效减小致动器能量损耗;这一成果可有效提高各类软体机器人的机电性能。

Nanostructures on Surface of SrTio₃Single Crystals Treated by Plasma

Modification of a surface of strontium titanate single crystals as pure as doped with Mn (Ni) or Nd (Sm) ions after plasma treatment was studied by combination of scanning electron microscopy and atomic force microscopy techniques. Valence shift method for characteristic X ray lines was used for study of stoichiometry violation and oxidation state of ions on the crystals surface after plasma treatment. One-and two-level ordered systems of unit crystallites sized of about 10-7 – 10-10 m were discovered on samples surface after plasma treatment with energy density of about 5 - 20 (40) J.cm-2. Oxidation state of Ti ions and stoichiometry of the surface changed essentially on background of high stability of strontium ions valence.

疏水改性紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯的制备与性能表征

采用异丙氧基三(乙二胺基-N-乙氧基)钛酸酯(TCA-K44)对纳米二氧化硅进行表面改性,将改性后的纳米二氧化硅(Ti-SiO_(2))视作扩链剂接入聚氨酯主链,制备了一系列改性纳米二氧化硅/水性聚氨酯丙烯酸酯(Ti-SiO_(2)-WPUA)光固化涂料,探究了不同Ti-SiO_(2)含量对Ti-SiO_(2)-WPUA固化膜的表面性能、力学性能、热稳定性、疏水性等性能的影响。结果表明,Ti-SiO_(2)成功地引入了聚氨酯链段中,改性后的Ti-SiO_(2)-WPUA表面变得粗糙,乳液平均粒径变大,固化膜具有更好的疏水性、热稳定性和力学性能,随着Ti-SiO_(2)含量的增加,固化膜的表面更加粗糙,硬度、水接触角、热稳定性均有所增强,拉伸性能和断裂伸长率先升后降,并在添加量为2%时达到最大值。

牛粪碳复合材料对臭氧氧化有机废水催化性能

以牛粪为原料,填加纳米钛酸钙,隔绝空气高温炭化,制备了牛粪基活性炭-纳米钛酸钙复合吸附催化剂,采用红外光谱对材料进行了表征。以热处理废水为例,研究了该复合材料对臭氧氧化高浓度难降解有机废水COD去除性能,考察了吸附和催化条件的影响。结果表明:牛粪在纳米钛酸钙存在下,隔绝空气,450℃炭化1 h,生成活性炭纳米钛酸钙复合材料,该材料对水中有机物具有很强的吸附能力,同时对臭氧氧化也具有催化性能。吸附和催化受水pH值影响不大,当吸附催化剂投加量为10 g·L^(-1),20 mg·L^(-1)臭氧,曝气流量为3 L·min^(-1),处理3 h,结合混凝预处理,废水COD去除率达到73%以上,材料可重复使用5次,当性能有所下降时,可烘干后隔绝空气加热400℃处理1 h,吸附催化剂实现再生。

BaTiO_3纳米晶机械力化学合成

在氮气保护下,采用高能球磨BaO,锐钛矿型TiO2混合粉体,机械力化学法成功地合成了BaTiO3纳米晶,并讨论了反应机制.发现在一定操作参数条件下,粉磨初期为无定形形成期（15h以前）,混合物颗粒粒度减小,晶格畸变,转变为无定形;粉磨中期为固相反应期（15～30h）;BaO与TiO2在机械力的作用下产生固相反应生成BaTiO3,同时BaTiO3晶粒长大;粉磨后期又转入动态平衡期（30h以后）,固相反应基本结束,已生成的BaTiO3的晶粒生长与粉磨引起的晶粒减小处于动态平衡;XRD,SEM;TEM研究表明:合成BaTiO3纳米晶体的晶粒尺寸为10～30nm.

水热条件下钛酸钠盐纳米晶须与纳米管的选择制备

以溶胶、无定形及晶态的TiO2为原料,在合适的温度和氢氧化钠浓度下,水热合成了直径1-2nm的钛酸钠盐纳米晶须和孔径-3.5nm的纳米管。用XRD、TEM、N2吸附-脱附法分别表征了产物的组成、形貌和孔结构。以不同TiO2原料,控制反应液中有机杂质的含量,可得到晶须、纳米管或两者的混合物。

BaTiO_3纳米粉体的制备和性能

采用溶胶-凝胶和溶胶-沉淀的方法合成了立方相纳米BaTiO3粉体．溶胶-凝胶法制备的粉体平均粒径为19nm，颗粒分布均匀、含少量BaCO3．溶胶-沉淀法得到了纯BaTiO3粉，平均粒径为42nm，存在部分团聚．两种方法相比，溶胶-凝胶法的粉体烧结密度较高，介电性能较好．讨论了两种合成方法的晶粒形成机理及对材料微观结构和介电性能的影响．

Bi_(12)TiO_(20)纳米粉体的制备及其光吸收特性研究

以钛酸四丁酯和硝酸铋为原料 ,利用化学溶液分解法制备了Bi12 TiO2 0 纳米多晶粉体 .采用XRD和TEM对其结构和形貌进行了表征 .结合热重 差热 (TG DTA)分析 ,探讨了Bi12 TiO2 0 晶相的形成机理 .通过UV Vis漫反射谱的测定 ,研究了Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体的光吸收特性 .结果显示 ,从组成为化学计量比的前驱液中可以很容易制得纯Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体 ,该Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体呈现了在很宽的波长范围内 (5 6 0～ 385nm )对光的吸收的特性 .

钛酸酯偶联剂改性纳米CaCO_3/PVC的结构和性能

研究了钛酸酯偶联剂改性纳米CaCO3在PVC基体中的分散性,添加了改性纳米碳酸钙的PVC复合材料的力学性能。研究表明:改性后纳米CaCO3的表面性质由疏油变为亲油;改性后的纳米CaCO3在PVC基体中均匀分散,并且与PVC基体之间的结合良好。复合材料的力学性能测试表明:冲击强度得到很大的提高,当m(CaCO3)∶m(PVC)=20∶100时,材料的冲击强度为纯PVC的5倍多,而拉伸强度仅减小3%。

低温燃烧合成钛酸钡及其陶瓷介电性能研究

低温燃烧合成钛酸钡粉体的工艺是一种能够直接在低温合成四方相纳米钛酸钡粉的方法。在硝酸盐和柠檬酸体系中 ,以推进剂化学为理论依据 ,实验得出各反应物间的最佳摩尔配比 ,考察了前驱体溶液pH值等对反应过程和最终产物的影响。应用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等对粉体的结构、形貌进行了分析。结果表明 :在约 2 5 0℃点火燃烧合成生成晶粒度在 5 0nm以下无杂质相的四方相钛酸钡粉。同时对纯钛酸钡陶瓷的介电性质进行了研究 ,结果得到高介电常数的BaTiO3陶瓷 ,其Curie温度为 12 9.32℃ ,峰值为 10 870。

改性纳米TiO_2在丙烯酸内墙乳胶涂料中的应用研究

用钛酸酯偶联剂将纳米TiO2粒子进行表面改性后,加入到内墙涂料中,对普通的丙烯酸乳胶涂料进行改性。实验表明,偶联剂对粒 子的表面结构产生影响并改善其在涂料中的分散情况,添加纳米TiO2粒子使涂料的耐洗刷性、硬度等性能得到较大的提高。纳米TiO2粒子 的掺杂比为2.0％(质量分数)时改性涂料的耐洗刷性提高到原始涂料的7倍以上,硬度提高一个等级。

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3纳米粉体的直接沉淀法合成、结构与介电特性

以TiCl4、BaCl2、SrCl2作为钛、钡、锶源,NaOH作沉淀剂,采用直接沉淀法获得了Ba1-xSrxTiO3系列纳米粉体。经TEM和BET比表面积分析发现,Ba1-xSrxTiO3粉体的形貌为球形。实验发现:BaTiO3掺Sr后,粒径随掺Sr量增加而减小,但都小于100nm。XRD分析证明,Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)粉体晶相皆为立方相,该固溶体为完全互溶固溶体,结果符合Ve gard定律。介电分析表明,BaTiO3掺Sr后,当掺锶量在0%～50%之间,居里点温度随掺Sr量增加线性前移,居里点介电常数都有提高,而室温介电常数随掺锶量先增加后减少,当掺锶量为15%时,钛酸锶钡的室温介电常数达到最高,为6700左右,同时介电损耗都较纯钛酸钡有降低。

TiO_2纳米溶胶在纯棉织物抗紫外整理中的应用

利用溶胶-凝胶技术对纺织品进行功能整理是一种新型的技术,通过该技术在织物上形成具有纳米尺寸的金属氧化物,可赋予织物特殊的功能.采用溶胶-凝胶法制得二氧化钛纳米溶胶,并对白色纯棉府绸织物进行整理,取得了较好的抗紫外效果.

纳米钛酸钡电子陶瓷粉体的制备技术

本文介绍了BaTiO3 粉体主要制备技术及最新进展。指出液相化学合成法是现阶段制备BaTiO3 的主要方法 ,而作为液相法之一的直接沉淀法由于具有设备简单、操作方便、粉体粒径小、颗粒分布窄等优点有着诱人的工业应用前景。北京化工大学教育部超重力工程中心采用超重力法结合直接沉淀法在解决粉体粒径、粒度分布和工业化放大的问题上有了新的进展。

水热合成长叶片状锐钛矿相TiO_2纳米晶

本文以水热法合成的钛酸钠纳米管为前驱物,经过二次水热处理制备出了叶片状纯锐钛矿相TiO2晶体。采用高分辨TEM、XRD对晶体形貌和结构进行了分析。在纯水条件下,TiO2晶体长度达到1～2μm,宽度100～200nm,钛酸钠纳米管全部转化为锐钛矿相TiO2。pH值为11时,除了合成出微米级叶片状TiO2以外,还有少量未反应的钛酸钠纳米管以及由纳米管展开的膜片物,反映了钛酸钠纳米管向纯锐钛相叶片状TiO2转化的中间过程,显示在特定的水热条件下锐钛相TiO和钛酸钠互相转化。

纳米晶钛酸钡粉体制备及陶瓷烧结性能的研究

采用硬脂酸钡和钛酸丁酯为原料的凝胶方法制备了纳米晶钛酸钡粉。ＸＲＤ分析表明晶体为立方相钙钛矿结构，扫描电镜图像显示一次粒子粒径约２０ｎｍ。纳米粉体烧结温度比普通微米粉体烧结温度低，陶瓷显微结构分析表明在陶瓷中晶粒仍保持纳米尺寸，约为１００ｎｍ。所得材料具有良好的热稳定性，在１１９０～１２８０℃的烧结温度范围内，陶瓷体内晶粒无明显长大，且始终维持在纳米尺寸。

静电纺钛酸钡/聚偏氟乙烯纳米复合柔性压电纤维膜

为进一步提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,采用具有铁电性能的钛酸钡(BaTiO_3)纳米颗粒为无机填料,通过静电纺丝技术制备BaTiO_3/PVDF纳米复合纤维膜。借助扫描电子显微镜、全反射红外光谱、差示扫描量热仪、X射线衍射以及脉冲电压测试等仪器对纤维膜的结构和性能进行了表征及分析,探究了不同添加量的BaTiO_3对复合纤维膜结晶结构及压电性能的影响。结果表明:静电纺丝过程中静电力的拉伸和纳米BaTiO_3的成核作用促进了PVDF具有压电性的β晶型的形成;当BaTiO_3质量分数为10%,复合纤维膜的β晶型含量达到90.8%,纤维膜的输出电压值由20 V增加至50 V;制得的BaTiO_3/PVDF复合纤维薄膜具有良好的压电性。

纳米氧化锌的表面改性

在新开发的纳米氧化锌应用中,大多是将氧化锌直接混入有机物中,而把氧化锌直接添加到有机物中有相当大的困难,因此必须对纳米氧化锌进行表面改性。以自制纳米氧化锌为原料,采用钛酸酯偶联剂为改性剂对其进行了表面改性处理。试验发现,改性剂用量是影响改性效果的最重要影响因素,且其用量远远超出普通粉体用量,最后找出了最佳改性条件。借助于TEM、IR等测试手段,对纳米氧化锌粉体改性前后的变化进行了表征与分析。试验结果表明,最佳改性条件为:改性剂用量为40%,改性时间约为30min。