聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料的导电导热性能

将聚丙烯(PP)与石墨烯微片(GNP)用双螺杆挤出机进行熔融共混制备PP/GNP纳米复合材料,研究复合材料的形态结构、导电和导热性能。结果表明:复合材料的导电渗流阈值为7%,GNP表现为相互接触,并形成三维导电网络结构,电导率为7.3×10^(-5)S/m,是纯PP的108倍,导热性能也呈现较为明显的上升趋势。当GNP含量进一步增加时,剥离程度没有改变,出现了层状堆积的GNP,导致电性能提高不大,导热性能增幅也放缓。

无机粒子对石墨烯微片/环氧树脂复合材料导电性能的影响

以KNG-CZ030石墨烯(graphene nanoplatelets,GNPs)为导电填料,环氧树脂(E-54)为聚合物基体,2-乙基-4甲基咪唑(2,4-EMI)为固化剂,采用溶液混合和超声分散的方法制备导电复合材料。通过添加无机粒子(Na Cl,Ti O2),研究了无机粒子对石墨烯微片分散均匀性的影响以及对GNPs/E-54复合材料导电性能的影响。实验结果表明:加入Na Cl和Ti O2提高了石墨烯微片在基体中的分散性,降低了复合材料室温体积电阻率,即提高了导电性能;Na Cl/GNPs/E-54和Ti O2/GNPs/E-54复合材料室温体积电阻率为106Ω·m时,石墨烯质量分数分别为0.75%和0.73%,与未添加无机粒子的GNPs/E-54复合材料质量分数0.97%相比有所降低。

聚碳酸酯/石墨烯微片复合材料的制备及其导电性

以3种不同形态碳纳米材料(石墨烯微片、炭黑、石墨烯微片母料)为导电填料,通过熔融法制备相应的聚碳酸酯复合材料。研究不同导电填料和加工工艺对复合材料导电性能的影响。研究结果表明:石墨烯微片,炭黑和石墨烯微片母料填充聚碳酸酯制备复合材料的导电渗滤阀值分别为9%、12%和3%;选择合适的工艺参数,可以有效避免石墨烯微片片状结构在熔体加工过程中被严重破坏,且能均匀分散于聚碳酸酯中而提高复合材料的导电性。

PBT/石墨烯微片复合材料的导热性能和力学性能

采用拉曼光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜对石墨烯微片的结构进行表征,研究了不同形貌的炭基材料(石墨烯微片、碳纤维、炭黑)对聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)/石墨烯微片复合材料的导热性能及力学性能的影响。结果表明,相比于球形和棒状填料,添加片状填料石墨烯微片时,复合材料的渗滤阈值明显减小;并对此现象运用阈值模型理论进行拟合,发现经过修正后Y Agari模型与实验数据符合得很好;添加1%的石墨烯微片就可以使复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高15%、9.6%、16%。

石墨烯微片尺寸对石墨烯纸热导率的影响

石墨烯热导率远高于传统金属薄膜等导热材料,可用作热扩散材料。石墨烯纸由石墨烯微片组装而成,石墨烯微片尺寸大小对其组装方式微观结构以及宏观导热性能等具有重要影响。采用溶液过滤自组装方法制备了分散均匀的氧化石墨烯纸,然后在Ar/H2气氛下对氧化石墨烯纸进行热还原处理,得到了石墨烯纸。结果表明,大尺寸石墨烯微片组成的石墨烯纸结构更加致密、结晶度更高;0.5μm^3μm和50μm^100μm的氧化石墨烯所制备的石墨烯纸的热导率分别为632.8 W/m K和683.7 W/m K,大尺寸石墨烯微片组成的石墨烯纸热导率提高了8%。

石墨烯微片对尼龙6的改性研究

采用共混法制备尼龙6/石墨烯微片(GNPs)复合材料,研究了其导电性能、摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电镜观察分析了材料磨损表面形貌,同时将其结果与炭黑(CB)体系进行了比较。结果表明,PA6/GPNs的渗滤阀值为15%(质量分数,下同),远低于PA6/CB的30%;GNPs的加入降低了材料的摩擦系数和磨损率,并在其含量为10%时达到最佳,分别降低30%和50%;提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度,但冲击强度下降。CB的加入提高了材料的耐磨性、硬度,但摩擦性能、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均下降。

超高相对分子质量聚乙烯/石墨烯微片复合材料的导电行为研究

采用溶液混合、超声波分散的方法制备了超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)/石墨烯微片(GNPs)复合材料,研究了PE-UHMW/GNPs复合材料的导电行为和阻-温特性。结果表明,本方法可以使GNPs在PE-UHMW基体中良好地分散;复合材料表现出典型的导电渗流行为,渗流阈值为2.8%(质量分数,下同);在高于渗流阈值的情况下,PE-UHMW/GNPs复合材料的正温度系数效应(PTC)强度随GNPs含量的增加而减小,在渗流阈值附近复合材料的PTC强度最高;PE-UHMW/GNPs复合材料的阻-温特性重复性较好,多次热循环后PTC强度趋于稳定。

抗氧剂和石墨烯微片对XLPE直流击穿和空间电荷的影响

为研究抗氧剂、石墨烯微片(GNPs)对交联聚乙烯(XLPE)直流介电性能的影响,通过熔融共混法制备了抗氧剂/XLPE、GNPs/抗氧剂/XLPE复合介质,测试了各材料在不同温度下的直流击穿,并对具体实验现象进行分析以及实验验证。通过电声脉冲法测试了其空间电荷分布。研究结果表明,添加所选几种抗氧剂都会降低XLPE直流击穿强度,加入GNPs使复合介质的直流击穿强度进一步降低,但添加GNPs会减小复合介质电导率以及其对温度的依赖性,减小了热击穿发生的概率,使温度对复合介质直流击穿强度的影响降低;添加抗氧剂会增加XLPE内部的空间电荷,添加少量GNPs会改善抗氧剂/XLPE复合介质内部的空间电荷分布状况,添加1.5 phr GNPs(每100份XLPE中加入1.5份GNPs)即可明显抑制复合介质内的空间电荷积聚。GNPs能改善XLPE复合介质内空间电荷分布的原因是减小了介质内部的陷阱深度和密度。

多元多尺寸填料增强聚芳醚腈复合材料——聚芳醚腈/碳纤维/石墨烯微片复合材料

报道了一种简单有效的增强热塑性塑料聚芳醚腈（PEN）力学性能的方法。该方法通过使用碳纤维（CF）和石墨烯微片（GN）实现多元多尺寸协同增强，通过熔融共混挤出造粒，得到力学性能优异的PEN／CF／GN复合材料。与PEN树脂、PEN／GN（5％）和PEN／CF（20％）复合材料相比，PEN／CF（20％）／GN（5％）复合材料的冲击强度分别增加了98．4％、63．6％、29．4％，其弯曲模量达到18．6GPa，分别增加了1．7、4．5、6．4倍。扫描电镜照片显示，微米尺寸CF和纳米填料GN的同时加入减少了基体富集区域和自由体积，增强了界面作用力，能够减少应力集中和帮助应力转移。同时加入CF和GN到聚合物系统中形成聚合物／微米／纳米体系，不仅具有显著的协同增强效应，能为材料设计提供参考，而且采用熔融注塑成型工艺，具有工业化生产前景。

石墨烯微片添加对AZ31镁合金纳米颗粒增强活性钨极氩弧焊接头显微组织及力学性能的影响（英文）

研究石墨烯微片(GNPs)的添加对AZ31镁合金纳米颗粒增强活性钨极氩弧焊(NSA-TIG)焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,与活性化焊接(A-TIG)相比,NSA-TIG接头熔合区的α-Mg晶粒明显细化,且活性剂为TiO_2+GNPs的接头融合区的α-Mg粒径最小。此外,与涂覆TiO_2+SiC_p活性剂的接头相比,涂覆TiO_2+GNPs活性剂接头的熔深并没有明显的变化,但其力学性能(显微硬度和极限拉伸强度)都明显提高。且涂覆GNPs后接头在拉伸时出现了颈缩现象。

贻贝仿生修饰氮化硼/石墨烯微片环氧导热绝缘材料的制备及性能研究

随着电子技术快速的发展,聚合物材料自身较低的热导率已不能满足现代电子器件的散热需求,因此提高聚合物热导率,实现高效率的传热具有重要意义。利用多巴胺优异的包覆性能实现对氮化硼(BN)粉末和石墨烯微片(GNPs)的表面修饰。然后将功能化的BN和GNPs作为导热填料,制备了系列环氧树脂(EP/BN/mBN/m(BN/GNP))导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和含量对复合材料导热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,经多巴胺改性后的BN和GNPs能比较均匀分散于环氧树脂体系中;当添加30 wt%的m(BN/GNP)(1∶1)填料时,复合材料的热导率达到0.61 W/(m·K),与纯环氧树脂材料相比提高了238.9%,且该复合材料仍保持优异的绝缘性能。

石墨烯微片/氰酸酯多功能树脂基体研究

为了制备集导电、导热、低热膨胀系数于一体的功能型氰酸酯树脂,采用石墨烯微片(KNG-150)改性氰酸酯树脂,对改性前后的粘度、电导率、热导率、热膨胀系数、力学性能以及断面破坏形貌进行分析,并通过理论计算和试验测试综合研究了石墨烯微片对氰酸酯热膨胀系数的影响。结果表明:石墨烯微片可以综合提高氰酸酯的导电、导热性能,并降低氰酸酯的热膨胀系数,但是石墨烯微片的加入会造成氰酸酯粘度增大,同时降低其力学性能。

不同片径石墨烯微片/PP复合体系导电导热和力学性能

为了研究不同片径石墨烯微片(GNP)/PP纳米复合材料的导电导热和力学性能,选用了大、中、小3种片径的GNP,并以任意2种按不同比例复配。导电结果表明,中片径GNP在PP基体中分布较好,有利于搭建导电通路,从而提高复合材料的电导率。并且大与中片径GNP复配(2∶8)时,两者"桥接"作用明显,从而形成更完善的导电通路,复合材料的电导率较大。而太小的片径难以相互搭接,不利于搭建导电通路。在导热过程中,大片径GNP在PP基体中团聚严重,团聚体间距大,PP基体阻隔作用明显,而且两相界面存在较大缺陷,从而导致复合材料的热导率较低。在中与小片径GNP复配(8∶2)时,由于中、小片径分散、分布性能较好,小片径填充在中片径间,GNP片层间距较小,复合材料的热导率最大。力学性能表明,小片径GNP分散、分布较好,在PP基体中造成的应力集中较小,复合材料力学性能的提升效果明显优于大与中片径GNP的效果。

石墨烯微片聚丙烯/高密度聚乙烯的复合材料的正温效应

以KNG-150石墨烯微片(GNPs)为导电填料,PP(聚丙烯)/HDPE(高密度聚乙烯)复合体系为基体材料,制备石墨烯微片/PP/HDPE导电复合材料,研究GNPs质量分数,PP/HDPE质量比对材料的正温度系数效应(PTC)强度和负温度系数效应(NTC)强度的影响.结果表明:GNPs质量分数处在渗滤区间6%时,材料的PTC强度达到最大值;PP的加入可以有效地提高材料的PTC强度,同时还抑制了NTC效应;当PP/HDPE质量比为3:7时,效果最佳,此时PTC强度为5.58,NTC强度仅为0.25.

科琴黑和气相生长碳纤维对石墨烯微片/聚丙烯复合材料性能的影响

本文通过熔融共混法制备了多种聚丙烯(PP)基复合材料,研究了添加不同含量石墨烯微片(GNP)的GNP/PP复合材料的导热和导电性能以及科琴黑(KB)和气相生长碳纤维(VGCF)对GNP/PP复合材料导热和导电性能的影响。结果表明,随着GNP含量的增加,GNP/PP复合材料的导热系数不断增加,当GNP含量为60%时,GNP/PP复合材料的导热系数比纯PP(0.096 W/m·K)提高了12倍多;当在GNP含量为10%的GNP/PP复合材料中添加KB或VGCF后,该复合材料的导热和导电性能明显提高;扫描电镜照片表明KB或VGCF分布在GNP团聚体之间的PP基体中,GNP团聚体通过KB或VGCF链接形成通路,使得PP基体中形成了更多和更为完善的导电导热网络。

剪切对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了一种带分流板的挤出机片材机头,以产生高剪切作用,并研究剪切对石墨烯微片剥离、取向形态以及聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料导电、导热和结晶性能的影响。结果表明,带分流板的机头内部最大剪切速率是无分流板机头的10倍,使得带分流板机头制备的材料中石墨烯微片剥离程度更大,且呈高取向形态,这使得聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料的结晶度提高,导电渗流阈值从10%降低至8%,当石墨烯微片含量达到12%时,在不带分流板与带分流板的挤出机片材机头挤出下,热导率分别提高到0.90、1.20 W/(m·K)。

石墨烯微片的尺寸和形态对聚丙烯基纳米复合材料导电导热性能的影响

通过熔融共混法制备了5种不同石墨烯微片(GNP)的聚丙烯(PP)/GNP纳米复合材料,采用电子和光学显微镜等仪器和导电导热等性能测试研究了GNP的尺寸和含量对PP基纳米复合材料导电导热性能的影响。结果表明,同一厚度的GNP片径越大,片层间的接触面积也越大,复合材料导电导热性能越好;同一片径的GNP,片层薄的在PP基体中的剥离程度和分散程度好,相应的PP/GNP纳米复合材料的导电导热性能好;而且GNP含量的改变对PG-100、PG-030和PG-G5导电导热性能的影响是不同的;其中PG-030导电网络最先形成,渗流阈值最低,而PG-G5在高含量时导电和导热率最高。

拉伸力场对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了2种挤出机头以产生不同加工力场,研究了聚丙烯(PP)/石墨烯微片(GNPs)纳米复合材料的微观形态、导电及导热性能,分析GNPs在PP基体中的分布形态对复合材料的性能影响。结果表明,收敛流道产生的拉伸力场对GNPs有剥离分散作用,减少GNPs团聚;加入静态混合器后产生的混沌混炼力场能进一步提高GNPs在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高复合材料的导电导热性能;当GNPs含量为6%(质量分数,下同)时,相比于无静态混合器的拉伸机头,在带静态混合器的拉伸机头挤出下,电导率增大了5个数量级,热导率提高了24.1%。

共混顺序对石墨烯微片在PP/PA6/SEBS共混物中的选择性分布和迁移的影响

研究了聚丙烯(PP)/聚酰胺6(PA6)/氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)/石墨烯微片(GNPs)纳米复合材料在不同共混顺序下的微观形貌、导电及导热性能,分析了GNPs在复合体系中的选择性分布和迁移及其对复合材料性能的影响。结果表明,在PP/PA6/SEBS/GNPs共混体系中,GNPs在界面张力的作用下趋向于分布在PA6中;当GNPs先加入PP中复合,再与PA6共混时,GNPs从PP相向界面处迁移,有利于GNPs在界面上搭建较多的导热网络,从而提高复合材料的导热性能;GNPs的含量为7%时,其热导率最高可达0.83 W/(m·K);SEBS的加入改善了PP和PA6之间的相容性,消除了两相间部分界面空隙。

石墨烯微片水性散热涂料的性能研究

采用溶剂剥离法制备了石墨烯微片,方法简单成本低且环保,适合大规模工业化生产.以制得的石墨烯微片为导热填料,水性环氧树脂和水性聚氨酯为成膜物质制备水性散热涂料,利用红外成像仪和导热系数仪分析其导热散热性能,并测试了散热涂层的机械性能.结果表明,当散热涂层中的石墨烯微片质量分数为15%时,其导热系数可达到0.97 W·m-1·K-1,在55℃和85℃的热源下涂层分别降温7℃和9℃.通过SEM形貌断面图发现随着石墨烯微片的加入使得散热涂层形成了一种有利于热量传递的“岛”—“岛”网络,当含量达到20%时因为团聚现象显著而导致散热效果下降.此外,该散热涂层具有良好的机械性能,应用价值佳.