基于TiN纳米管/纳米花复合结构的超级电容器性能研究

TiO2纳米材料是超级电容器电极材料的研究热点之一。通过钛箔的阳极氧化和磷酸浸泡处理后成功制备出TiO2纳米管/纳米花复合结构。该复合结构经过高温氮化后成功地转变为TiN纳米管/纳米花结构。研究发现,在TiN的高导电性和纳米管/纳米花结构的高比表面积的协同作用下,TiN纳米管/纳米花复合电极显现出优异的电化学性能。当电流密度为0.1 mA·cm^-2时,面积比电容达53.1 mF·cm^-2,而当电流密度增加到10 mA·cm^-2时,面积比电容仍可保持为34.8 mF·cm^-2,显示出良好的倍率特性;经过5000圈的循环稳定性测试后,其容量仍能保持为初始容量的90%,电化学稳定性优异。

纳米TiC浓度对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响

研究了镀液中纳米TiC的添加量对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对镀层的表面形貌和物相进行了表征,并研究了镀层的表面粗糙度、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:当镀液中TiC浓度较低时,复合镀层表现为类似于纯Ni镀层的胞状沉积结构。当镀液中TiC浓度较高时,复合镀层表现为菜花状沉积结构。当纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层表面致密性相对较高,Ni的衍射峰有明显的宽化现象。随着镀液中纳米TiC浓度的升高,复合镀层的磨损质量损失比表现为先下降后上升的趋势,当TiC浓度为8 g/L时,磨损质量损失比最小,为5.436%。当镀液中纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大。结果表明双向脉冲电沉积制备Ni-TiC复合镀层镀液中最佳纳米TiC浓度为8 g/L。

高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构阵列的构筑及其表面增强拉曼光谱的应用

采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列,以此为模板,采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响,进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明:当水热反应温度从25℃升高至100℃时,ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多,同时尺寸随之增大,表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时,ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后,测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G(R6G)两种探针分子的检测极限均为10-11mol·L^(-1),4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系,相关系数R2分别为0.9801和0.9844。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图,得到相对标准偏差(RSD)为8.86%,表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。

金刚石/纳米氧化铝陶瓷复合材料高温高压合成物相结构分析

以正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱体,采用溶胶-凝胶法在金刚石微粉(粒度0.1~4μm)表面包覆一层非晶纳米氧化硅膜层,同时在覆膜层中加入纳米Si粉和纳米Al_(2)O_(3)粉,制备出金刚石/纳米SiO_(2)/纳米Al_(2)O_(3)复合包覆体。采用高温高压(HTHP)技术,将复合包覆材料置于六面顶压机中,以压力5 GPa、温度1100℃~1700℃、保温20 min的条件制备了金刚石-氧化铝陶瓷烧结体。在高温高压合成过程中,纳米SiO_(2)从非晶态转变为晶态,原料纳米Al_(2)O_(3)中的γ-相、θ-相转变为稳定的α-相,同时,SiO_(2)和Al_(2)O_(3)之间形成了Al_(2)SiO_(5)(莫来石)相,由此,通过高温高压下反应原料的结构转变与复合,可以获得致密度良好的金刚石-氧化铝复合材料。

ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料的微观结构和烧蚀性能

为改善C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能,以ZrC纳米粉体和Si粉为反应渗料,采用反应熔渗(reactive melt infiltration,RMI)法制备ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等研究ZrC纳米粉体含量对C/C-SiC复合材料微观结构和烧蚀性能的影响。结果表明:随ZrC纳米粉体含量增加,复合材料的孔隙率增大,而密度变化不大。ZrC纳米粉体一部分弥散分布在SiC基体中,一部分则发生了团聚。烧蚀30 s后,ZrC纳米粉体摩尔分数为6%时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为2.0 mg/s和3.9μm/s。随ZrC纳米粉体含量增加,烧蚀过程中形成的ZrO_(2)含量增多,对SiO_(2)的钉扎作用明显增强,能有效提升C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。

rGO-TiO_2复合纳米花的结构及磁性性能研究

采用水热法和改良的hummers法,制备了形貌良好的TiO_2纳米花和rGO-TiO_2复合纳米花材料。利用扫描电镜、透射电镜、XRD衍射、XRS、Raman光谱对复合材料进行形貌、结构分析,并进行磁性能测试研究。结果表明,rGO-TiO_2复合材料结构为还原氧化石墨烯附着在锐钛矿相TiO_2纳米花表面;内部TiO_2为锐钛矿结晶相,其表面氧化石墨烯中有sp2杂化碳原子形成;rGO-TiO_2复合纳米花饱和磁化强度可以达到(0.338±0.04)A·m^2/kg,这是由于rGO增加了表面缺陷和晶界,以及TiO_2纳米花与还原氧化石墨的协同作用造成的。

金纳米花/氧化石墨烯复合基底的制备及SERS性能研究

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用种子生长法合成了粒径为50 nm的金纳米花,再以制备好的金纳米花和GO为结构单元,通过对比不同配比的AuNSFs/GO复合物,得到了最佳配比,并对该纳米复合材料进行了表征和SERS性能验证。

Nd:Bi_(2)WO_(6)/ZnS纳米复合材料的制备及其光学性能研究

采用简易的化学溶液法结合采用外延生长技术制备Nd:Bi_(2)WO_(6)/ZnS掺杂纳米复合材料。详细地研究了Nd:Bi_(2)WO_(6)/ZnS纳米复合材料的结构、光谱性质和光学性能。通过掺杂的策略,调控了Bi_(2)WO_(6)/ZnS复合结构的光学带隙调控,优化了样品对可见光的利用。当掺杂浓度为5 at%时,样品的禁带宽度最小,对可见光的吸收能力最强,此时产物的光致发光性能最低。

石墨烯和碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文回顾了碳纳米管(CNT)和石墨烯(Gr)增强铜基复合材料的研究进展,探讨了这些复合材料的制备方法、性能提升机制及潜在应用前景。CNT和Gr因独特的物理化学特性,作为铜基复合材料的理想增强相,显著提升了材料的力学性能、导电性和热导率。首先回顾了铜基复合材料的传统制备技术,包括粉末冶金法和机械合金化法,随后介绍了新兴的化学气相沉积(CVD)和电沉积法,这些技术通过直接生长或电化学沉积实现更好的界面结合。对比分析了不同方法的优缺点,指出粉末冶金和机械合金化的成本较低但可能引起增强相分布不均,而CVD法虽能制备高质量材料但成本较高且环境影响敏感。进一步分析了CNT和Gr在铜基体中的分散性及界面结合对性能的影响,强调了良好分散性和强界面结合的重要性。在力学性能方面,CNT和Gr的分散性和界面结合对复合材料的强化机制起着关键作用,包括载荷转移、晶粒细化和Orowan强化等。此外,讨论了CNT和Gr增强铜基复合材料在耐腐蚀性、磨损性能及热管理等方面的应用潜力。尽管存在挑战,但这些复合材料在电力传输、电子器件和航空航天等领域显示出巨大应用前景。未来的研究将集中于微观结构控制、制备工艺创新和多功能复合材料开发,以实现更高性能的工业应用。

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。

MoS2/Au纳米花复合结构的物性研究

二硫化钼(MoS2)作为一种半导体材料,由于它的禁带宽度可调,这使它在光电器件领域有着更好的前景。本文以钼酸钠为钼源,硫脲为硫源,CTAB为添加剂,成功用水热法制备了二硫化钼纳米花。为了增强MoS2性能,我们用热还原法将二硫化钼纳米花与Au纳米粒子复合形成MoS2/Au纳米花复合结构。通过XRD证实了我们所制备的产物是二硫化钼,并且纯度较高无其他杂质。SEM和TEM图谱则表明二硫化钼纳米花是由许多纳米片构成的花状结构,纳米花尺寸为2-3μm,并且成功与尺寸为5nm的Au纳米粒子复合。最后我们对MoS2纳米花及MoS2/Au纳米花复合结构的振动模式进行了拉曼分析,结果表明当MoS2纳米花与Au纳米粒子复合后,其拉曼信号有所增强。

粘土/羧基丁腈橡胶纳米复合材料的结构与性能研究

利用橡胶乳液／粘土纳米晶层互穿技术制备了粘土／羧基丁腈橡胶纳米复合材料，用透射电 子显微镜证实和描述了其纳米分散相结构，用动态粘弹谱仪测量和研究了其动态力学性能和分子热运动特 性．研究了这种纳米复合材料的力学性能、各向异性、耐磨性、气密性和溶胀性等性能，剖析了粘土晶层的 补强机理和分散机理、结果表明，复合材料中粘土的精细分散结构使材料具有较好的力学性能，如拉伸强 度和撕裂强度，耐溶胀性能。

WC-Co非金属-金属纳米复合结构的形成与控制

制备了CoWO4/WO3 复合氧化物前驱体粉末和WC -Co非金属 -金属纳米复合粉末 ,研究了制备过程中从氧化物前驱体结构到非金属-金属纳米复合结构的赋承状态变化规律 ,以及原位反应的相变规律 .论述了纳米复合粒子、纳米复合结构的形成机理 .结果表明 :WC -Co复合粉末的一次粒径为 2 0～ 5 0nm ,其中的硬质相WC和粘结相Co具有纳米尺度的复合结构 ,组分和粒度分布极为均匀 ,适于制备高强。

Al_2O_3基复合材料中纳米SiC对微观结构的影响

本文从烧结温度、基体晶粒大小、断裂方式、SiC在基体中的分布等几个方面研究了纳米SiC颗粒的加入对Al2O3微观结构的影响．用非均相沉淀工艺制备的纳米SiC-Al2O3复合粉体，具有Al2O3颗粒包裹纳米SiC的特点，提高了烧结温度，明显使Al2O3晶粒变小，并且抑制晶粒异常长大，试样的断裂方式从以沿晶断裂为主转变到以穿晶断裂为主．SiC在Al2O3中分布均匀，大部分位于晶粒内，少部分位于晶界上．这种微观结构有利于力学性能的提高．

插层聚合聚丙烯-蒙脱土纳米复合材料的微观结构形态

使用偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜和广角X射线衍射法研究了插层聚合法制备的聚丙烯-蒙脱土(PP-MMT)纳米复合材料的微观结构和形态发展. 结果表明, 随着插层聚合反应的进行, 较大的初级MMT粒子逐渐剥离成较小的次级粒子. 次级粒子由2～20片的单个MMT片层组成, 其层间充满了PP分子链. 提出了插层聚合过程中PP-MMT复合材料的形态发展模型. 另外, MMT的加入对PP的球晶形态也有重要影响, PP完整的球晶随MMT的加入逐渐变小和趋于扭曲甚至破碎.

插层聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及其结构性能表征

将插层聚合的概念引入烯烃聚合 ,制备了聚丙烯 /蒙脱土 ( PP/MMT)纳米复合材料 .X射线衍射和TEM分析结果表明 ,蒙脱土在聚丙烯基体中达到了纳米级的分散 .动态力学性能研究结果表明 ,在高于 Tg的温度区域内 PP/MMT纳米复合材料的储能模量 ( E )成倍增加 ,加入 8%的蒙脱土 ( MMT) ,PP/MMT的E 提高近 3倍 .PP/MMT的玻璃化转变温度 Tg 有一定程度的提高 ,随蒙脱土含量的增加 ,PP/MMT的热分解温度和热变形温度 ( HDT)

纳米CaCO_3/PVC复合材料结构形态与冲击性能

对改性纳米CaCO3/PVC复合材料进行冲击强度的测试。结果表明,改性纳米CaCO3可提高PVC复合材料的裂缝引发能和裂缝增长能,其中裂缝增长能的提高尤为明显。复合材料的单缺口冲击强度达到81.1kJ m-2。用透射电子显微镜及扫描电子显微镜观察了纳米CaCO3/PVC复合材料的微观结构及断面形态,发现表面改性后纳米CaCO3在PVC基体中达到了纳米级的分散,复合材料的断面产生了大量的网丝状结构。复合材料的微观结构进一步证实了纳米CaCO3对PVC基体的显著增韧作用。

聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成、结构与性能

采用插层聚合法合成了综合力学性能优异的聚氨酯 蒙脱土纳米复合材料 .X 射线衍射结果表明 ,蒙脱土以平均层间距不小于 4 5nm的宽分布分散在聚氨酯基体中 .加入 7 5wt%左右的蒙脱土 ,复合材料的拉伸强度高于纯PU基体的 2倍 ,断裂伸长率则高于纯PU基体的 4倍以上 .TGA分析表明 ,聚氨酯

原位复合法制备层状结构的壳聚糖/羟基磷灰石纳米材料

用原位复合法制备了高性能的壳聚糖 /羟基磷灰石 ( CS/HA)纳米复合材料 .用预先沉积的壳聚糖膜将含有羟基磷灰石前驱体的壳聚糖溶液与凝固液隔离 ,同时控制壳聚糖沉积与羟基磷灰石前驱体转化为羟基磷灰石的过程 ,使其缓慢且有序地进行 .当 p H值改变时 ,质子化的壳聚糖分子链在负电层诱导下有序沉积并形成层状结构与羟基磷灰石原位生成 CS/HA,并实现二者分子级复合 .XRD和 TEM测试证实原位生成的磷酸盐是羟基磷灰石 ,且其颗粒长约为 1 0 0 nm ,宽 3 0～ 5 0 nm. SEM结果表明 ,用原位复合法制备的材料具有层状结构 ,CS/HA(质量比 1 0 0 /5 )纳米复合材料弯曲强度高达 86MPa,比松质骨的高 3～ 4倍 ,相当于密质骨的 1 /2 。

原位反应纳米TiB_2/Cu复合材料的制备和微结构

利用原位反应技术 ,通过控制反应物B2 O3 和石墨的含量制备了原位生长纳米TiB2 增强Cu基复合材料。用XRD ,EDS ,TEM对TiB2 /Cu原位复合材料进行微结构分析 ,研究表明铜基体中弥散分布着 5 0nm的TiB2颗粒 ,并对Cu基体有良好的增强作用。