玄武岩纤维纳米改性对增强环氧复合材料绝缘与力学性能的影响

使用纳米氧化铝对玄武岩纤维进行表面改性,采用层压法制造改性玄武岩纤维/环氧树脂复合材料(BFRP),并研究纳米Al_(2)O_(3)含量对改性复合材料绝缘与力学性能的影响。结果表明:质量分数为1.0%的纳米Al_(2)O_(3)改性的玄武岩纤维复合材料(1.0K-BFRP)界面改性效果最佳。与未改性的复合材料相比,1.0K-BFRP的介质损耗因数降低了38.13%,沿面闪络电压提高了42.96%,击穿电压提高了33.96%,表现出更加优越的绝缘性能;拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度分别提高了26.46%、48.19%、66.06%,玻璃化转变温度提高了4.49℃。

纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

改性纳米氧化镁交联聚乙烯复合材料的制备及其电气性能研究

为提高交联聚乙烯(PE-XL)绝缘性能,以聚乙烯(PE)为基体,以改性后的MgO(MgO-NH_(2))为填料进行复配交联制备了PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料,对其热老化前后的电绝缘性能进行了研究,并与未改性的MgO交联聚乙烯复合材料(PE-XL/MgO)进行了对比研究。通过直流击穿强度、空间电荷和直流电导率来研究复合材料的绝缘性能。与未老化PE-XL/MgO相比,未老化PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料的直流击穿强度提高了20%,异质空间电荷积累可以忽略不计。热老化后,PE-XL/MgO和PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料的直流击穿强度分别较热老化前降低了38%和20%。此外,将MgO表面改性后制备的PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料比PE-XL/MgO具有更低的直流电导率。PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料在未老化条件下表现出较好的性能,且对热老化可能引起的劣化表现出更强的抑制作用。

改性纤维素纳米晶/PBAT复合材料的制备与性能

针对聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)力学性能和阻隔性能不佳的问题,采用醇-水溶液法制备了硅烷偶联剂改性的纤维素纳米晶(MCNC),将其作为填料与PBAT熔融共混获得MCNC/PBAT复合材料,考察了MCNC含量对复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,MCNC抑制了PBAT分子链运动,降低了PBAT的结晶度,MCNC的质量分数为1%时,PBAT的结晶度降低至5.8%,另一方面,MCNC又可以通过异相成核促进PBAT结晶,显著提升了PBAT的结晶温度。少量MCNC可以在PBAT基体中均匀分散,增加复合材料的热稳定性,当MCNC的含量较高时,MCNC发生团聚,复合材料的热稳定性下降。当MCNC的质量分数为0.5%和1%时,复合材料的断裂伸长率由未加MCNC的446%升高至502%和478%;继续提高MCNC的添加量,MCNC/PBAT复合材料的断裂伸长率低于纯PBAT,这主要是因为高浓度的MCNC与PBAT间形成的刚性渗透网络结构增强了材料模量,降低了材料韧性。与纯PBAT相比,当MCNC的质量分数为1%时,复合膜的O2透过量和水蒸气透过量分别下降了31.1%和37.6%。

碳纳米管及其改性复合材料分析

随着科技的飞速发展,碳纳米管作为一种具有优异性能的材料,逐渐受到了广泛关注。碳纳米管具有良好的导电性、高热导率、高强度、高弹性模量以及耐腐蚀等特性,然而,碳纳米管在应用过程中也存在一些问题,如分散性差、界面亲和力低等。为了解决这些问题,此次对碳纳米管及其改性复合材料进行分析,以期为相关人员提供帮助。

颗粒尺寸和形态对3D打印PLA/SiO2纳米颗粒复合材料性能的影响

目前有关PLA/SiO2纳米颗粒复合材料的研究主要聚焦在某一种SiO2纳米颗粒在不同含量的条件下对PLA基体性能的影响,但是有关于纳米颗粒的尺寸和形态对PLA基体性能影响的研究尚未涉猎到。本研究的目的是利用经过疏水处理的不同尺寸与形态的SiO2纳米颗粒制备聚乳酸(PLA)/SiO2纳米颗粒复合材料,研究SiO2纳米颗粒尺寸和形态对复合材料力学性能的影响。结果表明:纯PLA聚合物对比SiO2纳米颗粒/PLA复合材料,添加了150nm球形SiO2纳米颗粒的复合材料在拉伸强度上得到了提高,添加了150nm不定形SiO2纳米颗粒的复合材料在弯曲强度上得到最大提升,复合材料的冲击强度与纳米颗粒的形状有关,球形SiO2纳米颗粒对PLA基体的冲击强度影响不大,而不定形SiO2纳米颗粒对PLA基体的冲击强度有一定的强化作用。此外,无论是球形还是不定形颗粒,在尺寸为150nm时,复合材料的韧性都会有所提高。

石墨烯负载银基纳米颗粒复合材料的制备与性能分析

本研究旨在开发一种新型石墨烯负载银基纳米颗粒(AgNPs/rGO)复合材料,并分析其制备过程和材料性能。通过采用化学还原法,将银离子还原形成银纳米颗粒,并负载在还原氧化石墨烯(rGO)表面,制备出一种具有优良导电性和抗菌性的复合材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱(Raman spectroscopy)对复合材料的结构和形态进行了详细分析。通过对AgNPs/rGO复合材料的物理和化学特性进行评估,我们研究其在催化剂、传感器和生物医用材料等领域的应用潜力。研究结果表明,该复合材料展示出良好的稳定性、高导电性和显著的抗菌效果,特别是对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出高效的抗菌活性。这些性能的提高归因于石墨烯和银纳米颗粒之间的协同效应。AgNPs/rGO复合材料的制备为开发多功能纳米复合材料提供了新的思路,并为其在电子、生物医学和环境科学等多个领域的应用奠定了基础。

纤维素纳米晶改性及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究

采用酸水解法从微晶纤维素中提取纤维素纳米晶(CNC),再分别用硅烷偶联剂和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化剂对纤维素纳米晶进行改性,然后采用浇铸成膜法制备纯环氧树脂膜、含量为5%CNC、偶联改性CNC(K-CNC)及其TEMPO氧化改性CNC(T-CNC)/环氧树脂(EP)复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、热重分析仪和万能材料试验机对试样表面薄膜形貌结构、透光性能、热学性能、机械性能进行测试。结果表明:加入T-CNC及其K-CNC的EP复合材料,断面比纯EP膜更加粗糙,裂纹增加。加入CNC及改性后的CNC,EP复合材料的透光率有所降低,T-CNC/EP复合膜的透光率为83.9%,降低幅度最小,K-CNC/EP膜的拉伸强力为38.37MPa,拉伸强力最大,K-CNC/EP膜弹性模量为513.89MPa,和纯EP膜相比,其弹性模量增加了36.8%,T-CNC/EP及K-CNC/EP复合膜的热分解温度分别增加了7℃和10℃,热稳定性得以改善。

氟橡胶纳米复合材料的制备研究进展

氟橡胶作为一种特种橡胶,具有耐高温、耐酸、碱和盐等腐蚀性化学介质的优势。为了进一步改善其耐高温、导热和力学性能等方面的性能,用纳米材料改性氟橡胶成为一种有效的方法。近年来,纳米材料作为具有多功能性的填料,在氟橡胶改性研究中的应用越来越广泛。纳米材料的加入能够有效提升氟橡胶的物理化学性能,同时赋予氟橡胶功能性,延长氟橡胶服役寿命。本文综述了以石墨烯、碳纳米管、玄武岩纤维和其他纳米材料为填料的氟橡胶纳米复合材料的研究进展以及制备方法,并对氟橡胶纳米复合材料的设计、制备以及应用进行展望。

ZDMA改性Si_(3)N_(4)制备ZDMA@Si_(3)N_(4)/EPDM复合材料及性能研究

以羧酸锌盐二甲基丙烯酸锌(ZDMA)为改性剂,湿法改性处理陶瓷纳米氮化硅粉体(n-Si_(3)N_(4)),制备ZDMA@Si_(3)N_(4)/EPDM复合材料,研究ZDMA@Si_(3)N_(4)对复合材料力学性能、耐磨性能及耐油性能的影响。实验结果表明,ZDMA对Si_(3)N_(4)具有很好的表面有机化改性效果,改善了其在EPDM基体中的分散性,同时结构中不饱和键与橡胶大分子链形成共硫化,有效提高了复合材料的交联密度和极性,二者具有良好的协同作用。当ZDMA@Si_(3)N_(4)添加量为15 phr时,ZDMA@Si_(3)N_(4)/EPDM复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别提高24.2%和42.8%,阿克隆磨耗磨损体积由0.52 cm^(3)/1.6 km降低至0.14 cm^(3)/1.6 km,100℃*70 h耐热油质量变化率由102%降至87%。

植物纤维增强树脂基复合材料界面纳米化改性的研究进展及应用

植物纤维是一种来源广、价格低的可生物降解材料,以植物纤维代替传统的合成纤维增强复合材料可有效缓解环境压力。然而,植物纤维与树脂基体的界面不相容限制了植物纤维增强复合材料(PFRP)的广泛应用。对PFRP进行界面改性可以有效增强其界面结合,从而提高复合材料的综合性能。传统的物理改性和化学改性对植物纤维自身有一定损伤,影响复合材料的力学性能。因此,本文综述了近年来国内外PFRP界面纳米化改性的研究进展,首先介绍了植物纤维的物理构造与化学组成,其次详述了PFRP界面纳米化改性方法,最后总结了界面表征方法和应用,并对今后PFRP界面纳米化改性的相关问题提出建议。

纳米颗粒对十四烷相变材料热物理性质的影响

以十四烷作为基液,纳米颗粒Al_(2)O_(3)、CuO、MgO和多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂,分别制备质量分数为1%、2%、3%、4%和5%的十四烷纳米复合相变材料,并对其进行形貌结构表征和热物理性质研究。结果表明:纳米颗粒的加入使相变温度变化不大,潜热值降低了0.66%~14.43%;热导率明显提升,并且随着纳米颗粒质量分数的增加而增加;纳米复合相变材料在50℃以上才会出现分解,高于应用范围;与纯十四烷相比,纳米复合相变材料的相变时间明显缩短。最佳纳米颗粒为MWCNT,最佳质量分数3%,热导率0.1897 W/(m·K),潜热值199.7 J/g,可作为一种潜在的相变蓄冷材料。

石墨烯/多壁碳纳米管复配改性对天然橡胶复合材料应变传感性能的影响

通过溶液共混法将不同配比的石墨烯/多壁碳纳米管(GE/MWCNT)添加到天然橡胶(NR)中,制备了具有电阻-应变响应特性的GE/MWCNT/NR复合材料。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)表征了纳米碳填料在NR基体中的分散情况,研究了不同GE和MWCNT配比对材料力电性能的影响规律,通过傅里叶变化红外光谱分析了NR复合材料中纳米碳填料与基体之间的相互作用。结果表明,GE与MWCNT以及橡胶分子链之间的结合力促进了填料在基体中的分散,使复合材料的电阻/应变响应稳定性、灵敏性以及单调性明显优于不含GE的材料,并确定了GE与MWCNT复配比为1:1时,材料各项性能最优。

纳米碳/铝复合材料的制备、界面改性与增强机制研究进展

以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳是发展结构功能一体化铝基复合材料的理想增强材料,但纳米碳分散难、与铝润湿差及不良的界面结合等限制了增强效果。针对此问题,介绍了纳米碳/铝复合材料熔融铸造和粉末冶金制备方法的改进及新发展的制备技术,从表面化学改性、涂层及纳米粒子修饰方面总结了纳米碳表面处理与增强铝基复合材料的研究现状。基于纳米碳/铝的界面结合机制,综述了表面改性前后反应和扩散型界面的形成过程及它们与机械锚结型界面对载荷传递的影响、改善途径;分析了纳米碳/铝复合材料研究中涉及的主要增强机制、影响因素和增强效果,并展望了提升该复合材料结构与功能性能的研究重点。

纳米TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料摩擦磨损性能的研究

采用中间合金法制备TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料,通过GCr15钢球与复合材料在室温下干摩擦滑动磨损实验,研究不同含量TiC与载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:TiC颗粒细化了复合材料组织,同时也提高了热处理后复合材料的硬度及耐磨损性能,在TiC含量为0.3%时,复合材料表现出优异的耐磨损性能。通过观察磨损后表面形貌,低载荷下主要磨损类型为磨粒磨损和黏着磨损,随着载荷的提高,氧化磨损和循环力引起的疲劳剥落成为了主要磨损类型。随着TiC颗粒的加入,提高了复合材料的硬度,降低了动摩擦系数,黏着磨损得到了抑制,复合材料的耐磨损性能得到了提高。

预氧化温度对纳米SiC颗粒增强镁基复合材料组织及性能的影响

目的研究预氧化处理对纳米SiC颗粒增强的SiCp/AS81(Mg−8Al−Sn)复合材料显微组织和力学性能的影响,分析其作用机理,最终得到适宜的SiC预氧化温度。方法采用粉末冶金法制备纳米SiC颗粒增强的SiCp/AS81(Mg−8Al−Sn)复合材料,采用相关仪器设备,对不同温度预氧化处理后的SiC颗粒、AS81和0.50%−SiCp/AS81复合材料物相进行分析,观察其显微组织,并对相关力学性能进行测试。结果当对SiC颗粒进行不同温度预氧化处理后,SiC颗粒逐渐钝化,并在预氧化温度达到785℃及以上时,SiC外表层逐渐被SiO2包覆且在985℃时完成完全包覆;AS81复合材料和不同温度预氧化处理的0.5%−SiCp/AS81复合材料的物相组成都主要为Mg和Mg17Al12,785℃及以上温度预氧化处理后的0.5%−SiCp/AS81复合材料中的Si元素都呈均匀分布;0.5%−SiCp/AS81复合材料的硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率都高于AS81复合材料,且随着预氧化温度的升高,0.5%−SiCp/AS81复合材料的显微硬度、抗拉强度和屈服强度先增大后减小,在预氧化温度为885℃时取得最大值。结论预氧化温度为885℃时,SiC颗粒外包覆的SiO2可以增强与AS81的界面结合力,有助于提升0.5%−SiCp/AS81复合材料的强塑性,0.5%−SiCp/AS81复合材料适宜的SiC预氧化温度为885℃。

基于银纳米颗粒/铜纳米线复合材料的电化学无酶葡萄糖传感器

以抗坏血酸为还原剂在均匀的铜纳米线(CuNWs)表面将硝酸银还原,成功制备出不同负载量的Ag纳米颗粒均匀生长在铜纳米线(AgNPs/CuNWs)上的复合材料.利用循环伏安法检测AgNPs/CuNWs修饰电极对葡萄糖的电催化性能,发现Ag颗粒负载量质量分数为5.57%时具有最佳的电流响应,同时对葡萄糖分子表现出良好的电催化活性,灵敏度高达693.1μA(mmol/L)^(-1) cm^(-2),宽线性范围0.01~4.18 mmol/L,低检测限为3.4μmol/L(S/N>3),对血液中的一些干扰物具有出色的抗干扰性,并具有超过两周的高稳定性.此无酶葡萄糖传感器表现出良好的稳定性和高选择性,在电化学无酶葡萄糖检测中具有良好的应用前景.

海泡石改性制备磁性纳米复合材料对Pb(Ⅱ)去除的研究

在天然粘土矿物中,海泡石具有独特的纳米棒状和层链状结构,从而具备较大的比表面积和孔体积,在环境污染修复领域逐渐受到关注.在本研究中,首先以海泡石为原材料通过酸碱化处理制备了SiO_(2)-Mg(OH)_(2)复合材料,再通过磁铁矿的负载,制备出一种新型的具有磁性的、高比表面积含镁纳米复合材料(SiO_(2)-Mg(OH)_(2)-Fe_(3)O_(4)),在此基础上,研究了新型复合材料对水体中Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,与海泡石原样相比,所制备的含镁纳米复合材料(SiO_(2)-Mg(OH)_(2)-Fe_(3)O_(4))表现出较大的比表面积和良好的磁性,其对重金属Pb(Ⅱ)去除容量为257.6 mg/g.纳米磁性复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合拟一级动力学模型;吸附热力学模拟显示,磁性复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附符合Freundich模型.综合海泡石基磁性纳米复合材料制备过程简捷和良好的磁分离性,所制备的复合材料在环境领域具有良好的应用前景.

家蚕丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的构建及其应用的研究

家蚕丝素蛋白是天然生物大分子,具有良好的生物相容性、可控的降解性以及优异的机械性能,能够作为高分子材料在生物医学、光学、电子等多个领域进行应用。与此同时,无机纳米颗粒因其小尺寸与多功能特性,在化工、材料、医学等多个行业发挥重要的作用。将丝素蛋白与无机纳米颗粒结合,构建复合材料能够发挥两者的优势,获得特殊的性能,拓展材料的应用范围。近年来,基于丝素蛋白与无机纳米颗粒的复合材料被广泛研究,新的功能特性被挖掘,应用形式多样,这对于提升蚕丝蛋白的应用价值具有重要意义。本文综述了丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的研究进展,包括复合材料的类别、材料的复合形式、复合材料的应用,并对丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的发展做出展望。

贵金属纳米颗粒/MOFs复合材料的电催化应用与挑战

金属有机框架(MOFs)作为一种新颖的多孔纳米晶体材料,具有高比表面积、结构多样性和组分可调性的特点,这使得MOFs材料在电催化领域引起广大学者的研究兴趣。通过在框架内负载金属纳米材料,可以进一步拓展MOFs的潜在应用。MOFs材料一方面能够有效地调控金属纳米颗粒的结构与形貌,另一方面提供限域环境或者界面结构,进而能够抑制金属纳米颗粒在催化反应中的溶解、被毒化等不良影响。得益于此,金属纳米颗粒/MOFs复合材料有望突破当前电化学催化材料稳定性差、成本高、催化活性低的瓶颈,为电化学催化剂的设计、合成、应用注入新的活力。本综述中,我们对金属纳米颗粒/MOFs复合材料的合成策略进行了总结。此外,我们着重分析MOFs与金属纳米颗粒两个组分之间的协同效应,并阐明其结构特性、活性位点及其性能之间的关系。最后,我们展望了金属纳米颗粒/MOFs复合材料在电催化领域面临的挑战与机遇。