聚合物基磁性复合材料

综述了聚合物基磁性复合材料的组成、制备、用途,介绍了作者的最新研究情况,并研讨了今 后聚合物基磁性复合材料的发展、应用前景及制备方法的发展方向。

聚合物基磁性复合材料组成及应用

功能复合材料是指具有力学性能外,还具有一种或者多种特定功能的材料。而磁性材料是重要的功能材料之一,广泛应用于信息技术、生物技术、国防建设等高科技发展领域^([1])。本文通过对聚合物基复合材料的基本概念、组成和应用进行全面及深入的研究。

聚合物基磁性功能复合材料研究进展

磁性功能复合材料是现今功能复合材料的一个前沿领域,尤其聚合物基磁性复合材料具有质轻及可设计性强等优点,在功能复合材料领域发展迅猛。本文综述了近几年聚合物基磁性功能复合材料的发展方向和研究结果。

聚合物基陶瓷化复合材料的研究进展

聚合物基陶瓷化复合材料具有有机高分子材料和无机陶瓷的优异性能,可在高温下变成多孔结构和冲击陶瓷层,陶瓷层可阻碍热量传递,隔离可燃物与氧气的接触,因此具有很好的阻燃和耐火作用,是一种新型耐火和耐高温材料。介绍了聚合物基陶瓷化复合材料的组成及其陶瓷化机理,综述了聚合物基陶瓷化复合材料的分类,包括橡胶类陶瓷化复合材料、乙烯聚合物基陶瓷化复合材料、环氧树脂基陶瓷化复合材料、酚醛树脂基陶瓷化复合材料等。未来的研究重点主要集中在提高陶瓷填料与树脂基体的相容性、制备高效阻燃剂和高效陶瓷化体系的设计上。

考虑颗粒团聚影响的聚合物基复合材料温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型

聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而,随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

聚合物基MOFs复合材料抗菌研究进展

金属有机骨架(MOFs)是一类备受瞩目的新兴材料,在抗菌领域有着广泛的应用。将聚合物与MOFs进行复合制备聚合物基MOFs(PolyMOFs)复合材料,不仅可以增强MOFs的稳定性、机械强度等,还可以进一步扩展其应用范围。该文重点综述了PolyMOFs复合材料在抗菌方面的研究进展,概述了功能性MOFs的制备和主要抗菌机制,以及PolyMOFs复合材料的制备方法;总结了具有抗菌功能的PolyMOFs复合材料在医疗健康、食品保鲜、空气净化、水污染防治、纺织品防护领域的应用;最后对具有抗菌功能的PolyMOFs复合材料目前在抗菌领域面临的挑战和未来包括特定功能增强、制备工艺优化和应用领域拓展等方面的发展方向进行了展望。

功能填料表面修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能影响研究进展

对于自身不具备电磁屏蔽性能的聚合物材料而言,加入功能填料是赋予其屏蔽性能的主要方法。然而,简单的填充并不能达到上述目的,填料表面的功能化修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能具有重要影响。文中总结了填料表面功能化修饰的主要方法,包括化学镀、表面炭化、包覆聚合物、表面接枝和表面生长金属有机骨架(MOF)等,讨论了各种表面修饰对聚合物基复合材料性能产生的改性效果及最终对电磁屏蔽效能的影响,并对相关研究的未来发展提出了建议。

优化填料结构增强聚合物基复合材料的导热性能

聚合物基复合材料是重要的热管理材料之一,然而聚合物的本征导热系数较低,添加导热填料是提高其导热系数的主要方法。研究填料本征结构对其复合材料导热性能的影响规律,进而提高填料的利用效率是获得高导热复合材料的关键。根据“拓扑优化-简化-验证”的研究思路,以复合材料的高导热性能为目标,基于拓扑优化得到具有最佳导热性能的填料结构,并对其结构进行简化,借助有限元模拟、红外热像仪等对复合材料的导热性能进行验证。结果表明,当填料的形状是两端较大、中间较小的哑铃状时,复合材料呈现出最佳的定向导热性能。该研究结果为高效导热填料的结构设计提供了一种新的思路。

聚合物基复合材料用预处理秸秆纤维的研究进展

近年来,秸秆纤维在生物基复合材料的研发中备受关注。秸秆纤维具有丰富的物产资源和广阔的应用前景,但纤维表面含有大量羟基,与非极性聚合物基体的复合界面相容性较弱,导致其复合材料整体性能不佳。该文详细综述了秸秆纤维预处理的方法,包括物理法、化学法、生物法、物理化学联合法和其他预处理法,讨论了秸秆预处理方法对聚合物基复合材料性能的影响,比较了不同秸秆预处理技术的优缺点及应用前景,在此基础上对秸秆纤维预处理研究进行了展望,以期为新型复合材料的设计和开发提供参考。

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

端氨基超支聚合物功能化磁性复合材料对Cu^(2+)和甲基橙的吸附研究

合成端氨基超支聚合物(HBPA)后与"一锅法"合成的氨基修饰磁性纳米微球通过戊二醛交联得到多氨基功能化磁性纳米吸附剂。通过傅里叶红外光谱、XRD光谱和热重分析表明端氨基修饰磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@HBPA)成功制备。探讨了Fe_3O_4@HBPA吸附剂对模拟废水中Cu^(2+)和甲基橙的吸附性能。Fe_3O_4@HBPA对Cu^(2+)和甲基橙的吸附时间为120min,温度30℃,吸附剂用量为10.0mg,pH=5.0时对Cu^(2+)的吸附效果最佳,pH大于5,对甲基橙吸附效果都较佳。Fe_3O_4@HBPA吸附剂对Cu^(2+)和甲基橙吸附速率较快,在10min左右就基本达到吸附平衡,温度对Cu^(2+)和甲基橙的吸附影响不大。结果表明端氨基超支聚合物修饰的磁性纳米吸附剂对Cu^(2+)和甲基橙具有较好的吸附能力。

“先进聚合物基复合材料”专题序言

先进聚合物基复合材料是以聚合物为基体,以其他材料作为增强体制成的材料。这类复合材料不仅具备优异的力学性能,如高强度、高模量、良好的抗疲劳性和耐腐蚀性,还具有轻质、易加工和设计自由度高等特点。这些优势使其在航空航天、汽车工业以及兵器船舶等领域的材料轻量化方面发挥了重要作用,极大地满足了先进装备对高效率和低能耗的要求。因此,先进聚合物基复合材料在国防工业和国民经济各部门中占据了重要的战略地位,是现代科技重点发展的高新技术材料之一。为进一步推动先进聚合物基复合材料的应用,一方面,可以通过优化生产工艺和改进材料配方,以降低生产成本并提升材料的整体性能;另一方面,亟须探索新型聚合物基复合材料,如自修复复合材料和生物基复合材料,以推动先进聚合物基复合材料向更高的性能水平发展。

聚合物基MXene光热复合材料的应用研究进展

过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新兴的二维纳米材料,具有组成可调、结构可控和优异的光热转换性能。MXene可吸收太阳光,并将其高效转换为热能,为太阳能的有效利用提供了新途径。将MXene加入聚合物基体中,不仅可赋予聚合物基复合材料优异的光热性能,而且可提升MXene的稳定性。该文总结了MXene及聚合物基MXene光热复合材料的制备方法,介绍了聚合物基MXene光热复合材料的光热转换机理,综述了聚合物基MXene光热复合材料在海水淡化、个人热管理、光热抗菌和光热治疗方面的应用研究进展;针对聚合物基MXene光热复合材料在实际应用中所面临的MXene难以绿色安全生产、易氧化和在聚合物基体中分散性差等挑战,对其未来的发展方向进行了展望。

聚合物改性水泥基复合材料公路路面快速修补技术探讨

为了研究聚合物改性水泥基复合材料在农村公路路面快速修补施工中的应用效果,以实际农村公路修补工程为例,进行了基于聚合物改性水泥基复合材料的路面快速修补技术的应用分析。采用水泥、丁苯乳液、粉煤灰等多种原材料,依据水泥基复合材料填隙率指标,确定材料的最佳配合比,并完成聚合物改性水泥基复合材料制备;将其作为路面修补材料,选择高压注浆快速修补施工技术完成路面快速修补施工;并对路面的耐磨性以及强度进行分析。结果表明:路面修补效果良好,耐磨度均在65以上,修补后路面的耐磨性较好,路面结构的电镜扫描结果中存在非常密实的纤维状网络结构,极大地提升水泥基材料密实性,保证了路面修补后的抗折强度。

新型聚合物基复合材料脱模剂的制备与性能分析

基于传统脱模剂在各类应用场景中受诸多限制而导致脱模效果不稳定、对材料表面产生影响等问题的情况下,开发新型脱模剂就显得尤为关键。其中,新型聚合物基复合材料脱模剂通过在传统复合脱模材料上改进相关材料化学成分能够显著提升脱模效率。本文对聚合物基复合材料脱模剂的类型与应用、新型聚合物基复合材料脱模剂的制备进行分析,并对自增强技术的应用进行探讨。

聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工技术的应用实践研究

随着材料性能要求的提高,轻量化、强度高以及多功能化成为研究的重点。利用3D打印技术,设计师能将多种功能结构直接集成于复杂的几何形状中,打破了传统制造方法的束缚,开辟了设计创新的新纪元。因此,研究和探索聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工方法对于推动材料科学的创新和制造业的转型至关重要。文章概述了聚合物基微纳米功能复合材料和3D打印技术的内涵,分析了聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工要点,并探讨了在各个领域内的应用,以促进材料的性能提升和应用拓展。

多层结构聚合物基复合电介质材料储能特性研究进展

聚合物电介质材料由于其成本低、击穿强度高、可靠性高等优点被广泛用于电力系统。但是聚合物电介质材料放电能量密度较低,难以满足新一代小型化电容器的需求,多层结构具有能够协同提升介电常数和击穿强度的优势,解决聚合物电介质介电常数与击穿强度之间的矛盾问题,实现具有优异储能特性的聚合物基电介质材料。文中综述了近年来多层结构聚合物基复合材料的研究进展,分析了多层结构中的极化与击穿现象,并详细讨论了聚合物基多层结构和无机层与聚合物基层结合的多层结构设计,归纳了一些能够提升多层结构聚合物基复合材料储能的方法。例如通过增加界面、优化多层结构中的填料分布以及构建过渡层的方法来提升储能特性。最后,对近年来多层结构聚合物基复合材料的进展进行了总结,并提出了未来的发展方向以及需要解决的关键问题。

剑麻纤维增强聚合物基复合材料

剑麻是一种价廉质轻、具有高比强度和比模量的天然纤维 ,可用作聚合物复合材料的增强材料。本文作者总结了近年来剑麻 /聚合物复合材料的研究进展 ,介绍了剑麻的结构与性能、表面改性方法及其复合材料力学性能的影响因素等 。

聚合物基纳米复合材料的研究进展

首先对聚合物基纳米复合材料进行了简单的归类 ,然后按分类介绍了各种聚合物基纳米复合材料的研究情况 ,对复合材料的制备方法、结构与性能特征及潜在的应用前景进行了扼要的总结。

填充型聚合物基复合材料的导电和导热性能

研究了高密度聚乙烯为基体、炭黑和炭纤维为填料复合体系的导电和导热性能。发现当导电填料的含量达到渗流阈值时,复合材料的电导率急剧升高;而在渗流阈值附近,其热导率未出现突变。这表明电导渗流现象不完全是由导电粒子通过物理接触生成导电链所致。其导电机制是相当数量的导电粒子相互发生隧道效应。