耐高温聚合物基储能电介质材料的研究进展

聚合物基电介质材料因其击穿强度高、加工性能优异和成本低廉等优点而被广泛应用于金属化薄膜电容器。目前使用最普遍的储能电介质材料为双向拉伸聚丙烯,但是其存在放电能量密度低、耐温性能差等缺陷,已经无法满足现代电力电子系统微型化和集成化的发展要求。因此提高聚合物基电介质材料的储能密度和耐高温性能是储能电介质材料领域的主要挑战。该文综述了近年来新型耐高温聚合物基电介质材料在介电储能领域中的应用进展。首先,介绍了电介质材料的充放电原理,以及决定电介质材料储能密度的关键物理参数;其次,从高玻璃化转变温度、交联作用、电荷陷阱引入及带隙调控3个方面分类介绍了聚合物基耐高温储能电介质的最新研究进展;最后,对耐高温聚合物基储能电介质的发展进行了总结与展望。

氨基酸功能化二硫化钼/环氧树脂复合材料耐水性能的研究

环氧树脂因其优异物理化学性能在各种高新领域得到了重要发展。近年来随着材料科学在某些极端环境下的需求越来越多,对提高环氧树脂的耐水性需求日渐迫切。本文首先制备了氨基乙酸(Gly)改性二硫化钼(MoS_(2))纳米片,然后用其改性环氧树脂,制备了Gly-MoS_(2)/环氧树脂复合材料。对其结构、微观形貌、力学性能、热机械性能和吸水率等指标进行表征。研究结果表明:(1)成功制备了目标产物,经氨基乙酸剥离和改性的MoS_(2)纳米片在树脂基体中分散更均匀,在保证适宜的横向尺寸的同时厚度更薄,与基体树脂相容性更好。(2)随着纳米片添加量的增加,树脂体系水煮后的常温和高温剪切强度、拉伸强度和抗冲击强度均有提升。这是由于改性后纳米片在基体中分散均匀,且与环氧基形成更稳定的海岛结构,从而提升了材料本身的耐水性。(3)热机械性能测试表明,Gly-MoS_(2)纳米片对增强材料水煮后的耐温性有着重要的作用。吸水率测试表明,Gly-MoS_(2)极大地改善了环氧树脂的耐水性能,并且随着Gly-MoS_(2)纳米片的增加,吸水率随之降低。其中1.00%Gly-MoS_(2)/环氧树脂体系的耐水效果最好,水煮192 h后最终吸水率仅为1.2%。

耐高温腈基聚合物及复合材料研究进展

耐高温腈基聚合物是通过邻苯二甲腈类单体在高温下的加成聚合反应而得到的一系列高性能热固性树脂的统称,因此也被称为邻苯二甲腈树脂。由于其具备优异的高温力学性能、热(氧)稳定性、耐腐蚀性、阻燃性及良好的加工性能,邻苯二甲腈树脂在航空航天、船舶制造、微电子工业等高科技领域内展现出广泛的应用前景。首先简要介绍了邻苯二甲腈树脂的基本结构与热聚合机理;其次重点阐述了不同结构的邻苯二甲腈单体在固化剂作用下的热固化行为,明确了邻苯二甲腈树脂结构与性能的关系;随后分别介绍了邻苯二甲腈树脂的结构改性、加工性能、纤维增强复合材料的制备与性能研究、邻苯二甲腈聚合物的电磁功能化技术途径;最后简要分析了耐高温腈基聚合物及复合材料目前所面临的技术瓶颈并展望了未来的发展方向。

高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究

介绍了一些常见的高性能耐高温聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其新进展,包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等。并讨论了不同种类的填料,如纤维、固体润滑剂、无机化合物以及无机纳米粒子对高性能耐高温聚合物基复合材料摩擦系数及磨损率的影响,许多研究结果表明,适量填料的加入能提高聚合物基复合材料的耐磨性能,特别是填料的协同作用对降低复合材料的摩擦系数及磨损率有更大的帮助。

耐高温聚合物及其复合材料的摩擦学性能研究进展

综述了聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯酯(Ekonol)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)等几种耐高温聚合物及其复合材料的摩擦学性能的研究现状;并分析了不同种类的填料,如聚合物混合填充、固体润滑剂、纤维、无机化合物以及无机纳米粒子等对耐高温聚合物基复合材料摩擦学性能的影响,许多研究结果表明,适量填料的加入能改善聚合物基复合材料的摩擦学性能,特别是几种填料的协同作用对改善摩擦学性能有更明显的效果。

美军开发出可耐300℃高温的聚合物基复合材料部件

近日，美国空军研究实验室与NASA格伦研究中心和路易斯维尔大学合作，开发出3D打印耐高温聚合物的方法。研究人员采用浸渍了碳纤维丝的高温热固性树脂和选区激光烧结工艺，成功打印出可承受高于300℃的耐高温聚合物基复合材料部件。

典型环境因素对聚合物基复合材料力学行为影响的研究现状与进展

随着聚合物基复合材料在飞行器结构中的大量应用,复合材料的力学行为演变规律及损伤失效问题越来越受到人们的高度关注。环境损伤效应作为材料在服役过程中不可避免的问题,使深入研究环境因素对复合材料力学行为的影响具有重要的理论与工程价值。文中对近年来不同环境因素对聚合物基复合材料力学行为的影响进行了综述,重点探讨了在高温、湿热、真空热循环条件下,聚合物基复合材料力学行为的研究结果与状况,以期为聚合物基复合材料在新型飞行器上的应用提供有益的参考。

树脂基复合材料用耐高温水溶性模具材料性能研究

本文采用了耐高温水溶性胶粘剂制备了水溶性模具,通过调节水溶性模具材料各组分配比,研究了水溶性模具的溶解性能和压缩性能,从而确定了制备水溶性模具的最佳工艺条件。另外还对水溶性模具的热性能、热膨胀系数、干燥时间、耐温性等性能进行了研究。研究结果表明:此种水溶性模具材料耐温达220℃,溶解性能和压缩性能能满足树脂基复合材料成型的要求,制备出的复合材料具有空隙率低(空隙率小于0.7%)等优点。

石墨烯-羧基化碳纳米管水泥基复合材料的高温力学性能研究

测试了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管(G-CNT)水泥基复合材料在25、200、400、600℃下的质量损失、抗压强度和抗折强度。结果表明:400℃以内,添加G-CNT复合材料后水泥基复合材料的残余力学性能显著提高,对质量损失的影响较小,水泥基复合材料的耐高温性能提高;400℃时,掺入0.10%CNT和0.05%G的水泥基复合材料的抗压强度仅下降了21.43%;400~600℃时,结合XRD和SEM结果可知,水泥基复合材料的微观结构严重破坏,力学性能显著下降;G5C10组为最佳配比,25~400℃时,在最佳配比下,G、CNT复掺后可以延缓或抑制因为高温爆裂引起的微孔隙和裂缝的扩散,形成致密化结构,进而提高水泥基复合材料的耐高温性能。

耐高温高导电聚合物复合材料

1导电填料的表面改性方法采用丙酮溶剂化、高温气相氧化、硫酸氧化等方法对石墨导电填料的表面改性，并探讨了不同的改性方法对聚合材料导电性的影响。结果表明：这几种方法均能改善填料在聚合物基体中的分散性，提高复合材料的导电性，其中以高温气相氧化法改性效果最佳，这是由于高温膨胀导致石墨微粒层间距急剧扩大，使树脂基体更容易插入，增强了石墨与PI树脂之间的相容性，宏观表现为导电性提高。

美国开发出3D打印耐高温聚合物复合材料的方法

美国空军研究实验室与美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心,以及路易斯维尔大学合作,开发出了3D打印耐高温聚合物材料的方法.该方法采用浸渍了碳纤维丝的耐高温热固性树脂和选区激光烧结工艺,目前已成功打印出了可承受300℃高温的聚合物基复合材料部件,未来可用于制造涡轮发动机部件或发动机排气管周围的高温区域部件,有望应用于美国空军B-1B枪骑兵和F-15战斗机等装备.

耐高温聚合物基自润滑轴承材料的摩擦学研究进展

综述了聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和聚醚醚酮等4种耐高温聚合物基自润滑轴承材料的发展现状和摩擦学研究进展,重点讨论了耐高温聚合物基自润滑轴承材料摩擦磨损性能及其磨损机理,同时对未来发展提出建议。

碳/芳基乙炔聚合物复合材料的烧蚀性能

芳基乙炔聚合物 (PAA)具有很好的耐热性能 ,其玻璃化转变温度为 32 7.6℃ ,起始热分解温度为 5 0 3℃ ,最大热分解温度为 6 6 3℃ ,90 0℃时的残碳率高达 84 % ;且用芳基乙炔做基体材料 ,用碳布做增强材料的碳 /芳基乙炔聚合物复合材料的平均线烧蚀速率为 0 .0 0 7mm/s ,低于相应的碳 /酚醛复合材料的烧蚀速率 ,可作为新型耐烧蚀材料使用。

聚合物基复合材料表面防护涂层的研究现状与展望

聚合物基复合材料相比金属等传统材料,其耐高温性能、抗固体颗粒冲蚀磨损性能等不足,导致聚合物基复合材料在高新技术领域、高温磨损等复杂工况中的应用受到严重制约。研究表明,在聚合物基复合材料表面制备功能性防护涂层,是一种有效提高或改变复合材料表面性能的途径。在介绍聚合物基复合材料基本性能特点的基础上,系统总结梳理了热喷涂、冷喷涂和溶胶-凝胶法,共3类5种国内外在聚合物基复合材料表面制备功能防护涂层的表面技术。梳理总结了不同表面技术沉积聚合物基复合材料表面3类主要的防护涂层(耐高温涂层、抗固体颗粒冲蚀磨损涂层、导电涂层)的侧重点,如电弧喷涂、冷喷涂主要在聚合物基复合材料表面沉积金属涂层。通过全面对比分析各种技术制备涂层的机理、性能、优缺点,以及涂层的失效原因,指出如何保持基体预处理过程中的表面完整性、如何提高涂层与基体的结合强度、如何有效沉积陶瓷涂层等,既是聚合物基复合材料表面防护涂层研究工作中的关键技术问题,同时也是后续研究中的重点工作。

耐高温陶瓷基结构吸波复合材料研究进展

陶瓷基结构吸波复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等诸多优点,是解决武器装备热端隐身问题的关键材料,具有重要应用前景和战略意义。本文介绍了陶瓷吸波材料的微观-宏观多级设计方法,综述了掺杂改性碳化硅陶瓷、钡铁氧体陶瓷、聚合物转化陶瓷(PDCs)、3D打印多孔陶瓷及陶瓷蜂窝、连续纤维增强陶瓷基复合材料(CFCMC)等新型陶瓷基复合材料的最新研究进展,展望了结构吸波一体化的陶瓷基复合材料的发展趋势,提出微观-宏观多级结构设计的纤维增强陶瓷基复合材料将是未来高温隐身材料领域的重要发展方向。

硅基陶瓷前驱体用于耐高温连接材料研究进展

硅基陶瓷前驱体聚合物具有与一般高分子聚合物相似的加工工艺特性,并可在高温下转化为陶瓷材料,在航空航天等领域有着广泛的应用。与传统的机械连接、焊接等连接技术相比,硅基陶瓷前驱体应用于耐高温连接材料具有工艺简单、应力分布均匀、连接温度低等优势。陶瓷前驱体用于连接材料可分为两种情况:经固化及高温热解处理后再使用的连接材料称为耐高温连接剂;固化后不经热解而直接使用的连接材料称为耐高温胶粘剂。本文对包括聚碳硅烷、聚硅氮烷和聚硅氧烷在内的硅基陶瓷前驱体用作耐高温连接剂和耐高温胶粘剂的研究进展分别进行了概括总结,并对其优缺点进行了分析,最后指出了硅基陶瓷前驱体用于耐高温连接材料研究仍存在的问题和今后的发展方向。

耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。

耐高温复合材料的主动冷却实验和数值计算研究

高超声速吸气式发动机面临着严重的热防护问题,同时还存在着燃料和冷却剂不匹配的问题,必须使用耐高温材料与主动冷却相结合的冷却策略。针对一种使用陶瓷基耐高温复合材料的主动冷却模式开展了实验和数值研究,该多层材料主动冷却模式结合了主动冷却和耐高温复合材料的优点。基于这种主动冷却模式设计了一种多层材料组成主动冷却实验装置。利用燃气发生器提供的高热流环境对主动冷却实验装置开展了实验研究,并建立了一维非稳态复合结构的传热模型,模拟了不同材料组成的多层复合结构中的非稳态温度场。研究表明:基于C/SiC复合材料的多层材料主动冷却结构在高温高热流环境中的冷却能力较强,可以在使用较少冷却剂的条件下使发动机壳体内部的温度保持在可靠工作的范围内,说明使用基于耐高温复合材料的主动冷却模式是解决高超声速吸气式发动机热防护问题的新途径。

高温复合材料基体树脂聚芳基乙炔综述

聚芳基乙炔是一类由乙炔基芳烃聚合而成的高性能树脂 ,是下一代耐高温复合材料用树脂基体 ,本文介绍了聚芳基乙炔所用单体及其合成。

先进聚合物基复合材料疲劳性能测试与分析方法的研究现状

随着复合材料在航空航天等重要领域的广泛使用,复合材料的疲劳性能备受人们关注。环境损伤效应作为材料在服役过程中不可避免的问题,使深入研究环境因素对复合材料疲劳行为的影响具有重要的理论与工程价值。对多种疲劳模拟试验方法和疲劳性能的分析研究手段进行了归纳分析,总结了材料性能和高低温、湿热、热循环等多种环境因素对复合材料疲劳性能的影响,以期为今后复合材料疲劳性能的研究提供有益的参考。