气相纳米碳纤维填充硅橡胶的流变行为与性能研究

采用常规双辊共混工艺制备了气相纳米碳纤维（VGCF）填充硅橡胶复合材料，考察了VGCF含量对其导电、力学、线性流变行为的影响．结果表明：这种工业化工艺可实现VGCF在硅橡胶中的良好分散．VGCF的添加显著改善硅橡胶的导电和力学性能，改性效果可与碳管相媲美．低VGCF添加量（φ＝2．5 vol％）即可使电阻率降低到105Ω· cm级别；添加3．5 vol％ VGCF可使体系的拉伸强度和断裂伸长率分别提高300％和103％．在低频区，高含量填充体系（φ≥3 vol％）呈现典型的第二平台现象与弹性为主的流变行为，这与体系内部完善的VGCF网络结构形成密切相关．在高频区，复合体系的粘度与纯基体类似，VGCF的加入不影响硅橡胶的加工性能．

气相生长纳米碳纤维的形态控制

报道了在浮动催化系统中,催化剂、促进剂以及苯/氢气比例等因素对气相生长纳米碳纤维形态的决定性作用和不同结构形态纳米碳纤维的选择生长.利用控制催化剂前体和促进剂的含量以及苯与氢气的比例等因素,制备了平直碳纳米管、弯曲碳纳米管、碳珠/纳米碳纤维、纳米碳纤维等不同结构的气相生长纳米碳纤维.实验结果表明,在浮动催化系统中,调节催化剂和促进剂的含量以及苯与氢气的摩尔比等关键性因素可以实现对气相生长纳米碳纤维形态结构的控制.

气相生长纳米碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能

为了改善气相生长纳米碳纤维(VGCNFs)在环氧树脂中的分散性能和界面结合性能,利用两步化学氧化法对VGCNFs表面进行化学改性,制备了VGCNF/环氧树脂复合材料,并对复合材料的力学性能进行了研究。利用傅立叶红外光谱分析仪,透射电子显微镜,场发射电子扫描显微镜及万能材料强力测试仪分别对样品的微观结构和力学性能进行测试分析。结果表明:经过表面处理的VGCNFs在环氧树脂中均匀分散;添加少量VGCNFs的复合材料的拉伸强度和杨氏模量得到了显著提高;拉伸强度在VGCNFs的添加量的质量百分数为8%时达到极值,相比同等添加量的未经表面处理的VGCNFs制备的复合材料的拉伸强度提高了12.2%。

螺旋形纳米碳纤维的电磁波吸收特性分析

根据手征材料的本构方程,讨论了螺旋形手征纳米气相生长碳纤维(VGCF)手征参数ξ与电磁参数ε,μ的关系,并分析螺旋形VGCF几何结构产生的手征特性,与电磁波相互作用时产生电磁交叉极化的耦合吸收电磁波的机理,研究了改善手征材料ξ和性能的方法。结果表明,取螺旋形VGCF半径与螺距比为0.23左右,增加手征体含量可改善手征介质的手征参数,手征体的含量适当、螺旋形VGCF的尺寸与电磁波的波长接近能提高材料的吸波能力。

气相生长碳纤维填充聚苯乙烯的熔体动态流变行为

采用修正的两相模型讨论加工条件对不同体积分数(φ=0～0.05)气相纳米碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)熔体(200℃)频率(ω)依赖性动态流变的影响.与弱剪切条件(190℃;30 r/min-5 min)下所制备的材料相比,VGCF在强剪切条件(190℃;120 r/min-10 min)下所制备材料中分散均匀,"粒子相"应变放大因子Af(φ)较低,而松弛指数n较高.将应变(γ)依赖性G″(ω,φ)应变放大因子Af(φ,γ)与"粒子相"特征模量Gf'(φ,γc),Gf″(φ,γc)引入两相模型,讨论加工条件对γ依赖性非线性流变行为的影响.研究结果表明,两相模型可定量讨论填充熔体动态流变行为.加工条件影响VGCF在基体中的分散性,但不影响"粒子相"弹性贡献Rf'(φ)与n的关系、Gf'(φ,γc)与非线性应变幂律指数x的关系以及Gf″(φ,γc)与非线性应变幂律指数y的关系,说明"粒子相"对填充熔体黏弹性的贡献与其弛豫特性及结构稳定性密切相关。

气相生长纳米碳纤维与聚合物复合材料的性能研究

气相生长纳米碳纤维/聚合物复合材料是一种性能优良的复合材料。与传统的聚合物导电复合材料相比这种材料表现出优良的电学性能,屏蔽效能与热性能。本文首先对气相生长纳米碳纤维的生产、性能做了总体的介绍,然后对影响气相生长纳米碳纤维/聚合物导电复合材料的电学性能、屏蔽效能以及热学性能的因素做了详细的阐述,特别强调了纳米纤维的分散分布程度、填充浓度和纵横比等方面的影响。本文还对熔融聚合、原位聚合和溶液聚合等加工方法对气相生长纳米碳纤维(VGCNF)/聚合物复合材料最终性能的影响进行了综述,着重介绍了影响气相生长纳米碳纤维/聚合物复合材料电学性能的因素,其中最重要的影响因素是加工方法和加工条件。

分散剂对VGCNF/WEP纳米复合膜力学性能的影响

利用乳胶技术制备气相生长纳米碳纤维(VGCNF)杂化水性环氧树脂(WEP)纳米复合膜,通过物理观测及扫描电子显微镜,分析了自制分散剂EP-TDI-TX100(环氧树脂改性TX100的产物)对VGCNF在溶液体系以及在WEP树脂基中的分散特性,并研究了EP-TDI-TX100分散剂改性VGCNF对VGCNF/WEP纳米复合膜力学性能的影响。结果表明:EP-TDI-TX100分散剂能有效提高VGCNF的润湿性和树脂基之间的界面结合力,以及纳米碳纤维在WEP树脂基中的分散情况;另外,随着VGCNF质量分数在VGCNF/WEP纳米复合膜中含量的提高,复合材料的拉伸强度和模量均呈现先提高后降低的趋势。

复合导电剂对富锂固溶体材料性能的影响

研究导电炭黑Super-P和气相沉积碳纳米纤维(VGCF)组成的复合导电剂对富锂固溶体材料性能的影响。导电剂中添加VGCF,可在活性物质的二次颗粒表面形成三维导电网络。随着VGCF含量的增加,材料的倍率性能发生变化。以3 C在2.0~4.8 V放电,比容量随着VGCF含量的增加先增加、后减小,当VGCF含量为50%时为183.6 mAh/g,优于仅使用Super-P的164.4 m Ah/g和VGCF的155.4 mAh/g,对应的电极的电阻率最小,为38.692Ω·cm。