聚氯乙烯基纳米复合材料最新研究进展

本文综述了聚氯乙烯基纳米复合材料的最新研究进展，介绍了聚氯乙烯基纳米复合材料的制备方法。聚氯乙烯基纳米复合材料集中了聚氯乙烯和纳米填料的优点，具有一系列优良的性能，应用前景广阔。

碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展

随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善,碳纳米管的难分散问题被妥善解决,复合材料的强度有所提高,但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用,并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段,讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响,分析了出现倒置现象的原因,并针对复合材料塑韧性差的问题,提出了调控思路,为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。

纳米增强水泥基复合材料抗氯离子迁移及固化性能综述

先进碳基纳米材料在水泥基材料领域的渗透突破了传统水泥基材料的性能使用局限,是未来高性能水泥基复合材料研究的热门领域。然而,虽然目前关于纳米增强水泥基复合材料水化、微观、力学等性能的研究相对较多,但是针对长期耐久性能,特别是对影响钢筋锈蚀的主要因素氯盐侵蚀方面的研究相对较少,且缺少一定的深度与广度。纳米增强水泥基材料抗氯盐侵蚀性能主要体现在两个方面:一是孔隙层面,通过密实孔隙降低整体孔隙率,增加纳微观毛细孔比例,从而降低外界氯离子侵入迁移速率;二是固化层面,通过孔隙固液交界处水泥水化产物氯离子置换固化作用,吸附并降低孔隙溶液中自由氯离子含量。它们的最终目的都是在结构服役寿命内保证钢筋表面侵入的自由氯离子浓度处于锈蚀临界浓度之下,降低锈蚀风险及维护成本。深入明晰纳米增强水泥基复合材料抗氯离子迁移和固化性能及机理,对建立有效预测模型,指导并推动高抗蚀纳米增强水泥基复合材料设计、制备及应用具有重要意义。本文总结了近年来纳米增强水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能的研究进展,对比分析了不同维度、不同制备手段、不同化学组成等各类纳米材料分别对抗氯离子迁移性能和氯离子固化性能的影响效果及机制,同时对未来纳米增强高抗蚀水泥基复合材料的发展及应用进行了展望。

树脂基导电纳米复合材料电磁屏蔽性能的研究进展

随着5G时代的来临,电磁污染问题日益严重。电磁屏蔽是解决电磁污染的有效方法,已成为人们关注的热点。导电纳米粒子具有优异的导电性及其独特物理特性,其树脂基复合材料可作为轻质高电磁屏蔽效能的电磁屏蔽材料。本文主要介绍了含有导电一维纳米粒子(碳纳米管、银纳米线)和二维纳米粒子(石墨烯、MXenes)的树脂基复合材料在电磁屏蔽性能方面的研究进展,进一步对其发展趋势进行了展望。

生物基纳米复合食品包装材料的抗菌性研究进展

因目前使用的食品包装多是不可降解的塑料制品,造成严重的环境污染,故对于可降解食品包装材料的研制和使用迫在眉睫。生物基纳米复合材料是以生物基聚合物为基质,以纳米物质为分散相组成的一类复合材料。这类材料表现出优异的灵活性、生物相容性、生物降解性和较低的成本效益等特点。本文主要介绍生物基纳米复合材料的组成、分类和性能,总结这类生物基纳米复合材料在抗菌方面的优越性及在食品领域中的应用研究进展。

基于纳米ZnO/聚氯乙烯的复合材料光催化性能研究

本文采用纳米氧化锌与聚氯乙烯溶液共混制备了复合材料前驱体,运用TG-DTA联机分析得到了其分解温度及相关热分解数据;经适当温度煅烧后得到复合材料光催化剂,并用TEM、XRD、FTIR、UV-Vis、ESR对复合材料进行分析表征。在室内普通照明用荧光灯作用下,以甲基橙溶液为催化对象,对复合材料的光催化性能进行了检测,并在相同条件下,与纳米氧化锌、纳米氧化钛及聚氯乙烯直接煅烧产物的光催化性能进行了比对分析;同时研究了pH值对复合材料光催化性能的影响。研究结果表明,复合材料对甲基橙催化降解8min后,甲基橙溶液的降解率接近100%,使用纳米氧化锌、纳米氧化钛和聚氯乙烯直接煅烧产物催化的甲基橙溶液的浓度基本没有变化;溶液偏中性有利于甲基橙的催化降解。

金银合金纳米星/聚氯乙烯柔性表面增强拉曼基底的制备及其对毒死蜱的检测

该文制备了一种金银合金纳米星/聚氯乙烯柔性表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,该基底具有透明度高、灵活性强和SERS增强性能显著的优点,可以快速实现对果蔬表面毒死蜱残留的定性和定量检测。在复合基底制备中,首先优化聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)添加量获得柔性良好的PVC基底,并优化氯金酸/硝酸银体积比制备了形貌鲜明且SERS增强效应显著的各向异性金银合金纳米星(gold-silver alloy nanostars,Au@Ag NSs),其次以拉曼信号分子4-巯基苯甲酸为对象,通过拉曼光谱仪测定其在复合基底上的SERS强度,确定了Au@Ag NSs溶液的最优浓缩倍数,进一步验证了基底的良好SERS效应、重现性和稳定性,最后成功应用于苹果表皮毒死蜱残留的检测。

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶(NR)的复合材料的制备方法,以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性能得到明显改善。经功能化改性后的有机纳米填料可更好与NR基体产生相互作用,给NR的性能带来更优异的补强效果,而混合纳米填料可赋予复合材料更为多样的功能性。同时探讨了NR纳米复合材料在未来的应用发展前景,开发出多种功能化的有机纳米填料及使用混合纳米填料制备性能多样的NR纳米复合材料是该领域未来的研究重点。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其热处理研究

概述了原位自生法和固液复合外加法两种制备纳米颗粒增强铝基复合材料的常用方法及几种辅助制备技术,主要介绍了单相及双相混杂增强铝基纳米复合材料制备技术进展,包括SiC_(p)/Al、TiB_(2)/Al、SiC_(p)+Mg_(2)Si/Al及TiB_(2)+Mg_(2)Si/Al等复合材料。同时阐述了颗粒与Al基体界面问题、纳米颗粒对铝基复合材料固溶与时效行为的影响规律。提出了今后纳米颗粒增强铝基复合材料的研究方向。

PVA纤维和纳米SiO_(2)对水泥基复合材料性能影响研究

通过复掺PVA纤维和纳米SiO_(2)到水泥基复合材料中,研究不同PVA纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和纳米SiO_(2)掺量(1.0%、1.5%、2.0%)下水泥基复合材料的抗折性能、抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能,并利用SEM扫描电镜分析了水泥基复合材料的微观形貌,探讨了PVA纤维和纳米SiO_(2)对各方面性能的作用机理。结果表明:水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度均随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加逐渐增大,当二者掺量均为2.0%时,抗折强度最高为11.34 MPa,抗压强度最高为70.2 MPa。随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加,水泥基复合材料干湿循环后的质量损失率逐渐减小,抗压强度耐蚀系数逐渐增大,当PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量均为2.0%时,质量损失率最低为0.827%,抗压强度耐蚀系数最高为0.995。

纳米碳强化钛基复合材料界面结构与性能优化研究进展

钛及钛合金材料因其密度低、比强度高、耐腐蚀性能好等优异特性,在航空航天、汽车和军事等领域具有广阔的应用前景。近10年来,以石墨烯为代表的碳纳米材料由于具有超高的力学特性和独特的二维结构,广泛用作钛或钛合金基体的增强体。然而,纳米碳源的团聚现象以及严重的界面反应使纳米碳强化钛基复合材料的力学性能提升有限。随着对纳米碳强化钛基复合材料制备方法和工艺的深入探索,在其界面-组织-性能关系和强化机制等方面取得了一系列研究进展。在纳米碳强化钛基复合材料的制备过程中,必须从各个方面(如工艺特点、适用范围和应用要求等)衡量,选择合适的制备工艺,并通过界面结构设计优化来进一步改善基体组织,提高钛基复合材料力学性能。因此,系统性介绍近年来纳米碳强化钛基复合材料的制备工艺和纳米碳材料的表面改性及其应用,并对纳米碳强化钛基复合材料的界面结构调控和强化机制进行分析讨论,指出现阶段其制备、性能优化等方面存在的问题,并对其未来发展趋势进行展望。以期对以后纳米碳强化钛基复合材料的发展和应用提供一定的指导和借鉴。

温度和湿度对纳米石墨烯片水泥基复合材料压敏性能的影响

研究了纳米石墨烯片水泥基复合材料(GNPs/CC)在不同温度和湿度下的压敏性能。研究结果表明:GNPs/CC在20℃下的压敏性能最佳。温度的升高和降低都会导致GNPs/CC压敏性能的削弱,温度升高会导致灵敏因子出现小幅度的波动,但电阻变化率曲线的线性程度基本不受影响;温度降低则会导致灵敏因子大幅度降低,并导致GNPs/CC电阻变化率曲线的线性程度降低。0RH湿度下,GNPs/CC的压敏性能最佳;65%RH的湿度几乎不会改变GNPs/CC的含水率,对其压敏性能无明显影响;98%RH的湿度会使GNPs/CC的含水率快速增加,并导致了GNPs/CC压敏性能的削弱。

原位纳米粒子增强Al基复合材料的微观组织及高温力学性能

以纳米TiO_(2)为添加相,按一定比例添加B_(2)O_(3)和H_(3)BO_(3),采用高能球磨和粉末冶金法相结合的方法制备了体积分数为4%的纳米氧化物粒子增强Al基复合材料,最后在723 K的条件下以16∶1的挤压比制备了复合材料棒材。结果表明,经过4 h的球磨后,可以实现纳米氧化物在Al基体中的弥散分布;经过893 K的真空热压后,添加相与Al基体发生原位化学反应并生成了Al_(2)O_(3)等。当Ti与B物质的量比为1.0∶1.5时,复合材料的力学性能最优;同时,当B元素的先驱体化学成分不同时,复合材料的力学性能差异显著;TiO_(2)+H_(3)BO_(3)/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为507.7 MPa和151.3 MPa,展现出最高的室温力学性能;TiO_(2)+B_(2)O_(3)/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为353.7 MPa和167.1 MPa,展现出最佳的高温力学性能。

碳纳米管水泥基复合材料阻尼性能研究

为了研究碳纳米管不同掺量下水泥基复合材料的阻尼性能和力学性能,采用了动态力学分析仪研究其在不同应变下的阻尼,采用抗压抗折试验测试力学性能变化,并结合扫描电镜及压汞试验,探究力学性能变化原因和阻尼增强的微观机理。研究表明:28 d龄期时,掺量为0.1%的碳纳米管水泥基复合材料的抗折强度相比对照组提高43%,抗压强度下降15%,损耗因子提高55.9%,损耗模量提高8.5%。碳纳米管在水泥基体中可以桥联水化产物,延缓裂缝的发展。表面活性剂TNWDIS的抑制水化和引气作用将导致碳纳米管水泥基复合材料抗压强度的降低。碳纳米管能在水泥基体中建立一种可触发的界面摩擦耗能机制,触发的应变阈值约为0.03‰~0.04‰。

纳米TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料摩擦磨损性能的研究

采用中间合金法制备TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料,通过GCr15钢球与复合材料在室温下干摩擦滑动磨损实验,研究不同含量TiC与载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:TiC颗粒细化了复合材料组织,同时也提高了热处理后复合材料的硬度及耐磨损性能,在TiC含量为0.3%时,复合材料表现出优异的耐磨损性能。通过观察磨损后表面形貌,低载荷下主要磨损类型为磨粒磨损和黏着磨损,随着载荷的提高,氧化磨损和循环力引起的疲劳剥落成为了主要磨损类型。随着TiC颗粒的加入,提高了复合材料的硬度,降低了动摩擦系数,黏着磨损得到了抑制,复合材料的耐磨损性能得到了提高。

纳米氧化铝对油井水泥基复合材料力学性能的影响

低温环境会降低油井水泥基复合材料的水化速率,导致水泥石力学强度发展慢,不能满足固井作业的要求。为提高水泥石早期强度,室内评价了纳米氧化铝粉末对油井水泥基复合材料流变性、失水量和稠化时间等常规性能的影响规律,同时研究了不同含量纳米氧化铝水泥石的抗压强度、抗折强度和抗冲击强度力学性能,并对水泥石进行微观分析。结果表明:纳米氧化铝会增大水泥浆流变性,改善水泥浆浆体稳定性,缩短水泥浆稠化时间,降低水泥浆失水量,在油井水泥基复合材料中应用需要掺入合适的分散剂和缓凝剂。同时,纳米氧化铝可以明显提高水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击强度,对水泥石早期力学性能改善效果显著。使用纳米氧化铝制备的油井水泥石微观结构致密。

纳米碳纤维增韧水泥基复合材料的力学性能和耐久性能研究

以普通硅酸盐水泥P.O 42.5为基体材料,不同掺杂量(0,0.4%,0.8%和1.2%(质量分数))的纳米碳纤维为增强相,制备了纳米碳纤维增韧水泥基复合材料,研究了纳米碳纤维的掺杂量对水泥基复合材料晶体结构、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,纳米碳纤维的掺杂在水泥基复合材料中未出现新的水化产物,但加速了水化反应的进行;纳米碳纤维的“连接”作用使水泥基复合材料的孔结构变得致密,裂纹和孔隙减少;随着纳米碳纤维掺杂量的增加,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度先增大后减小,当纳米碳纤维的掺杂量为0.8%(质量分数)时,水泥基复合材料28 d的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为82.4和13.1MPa;采用单面盐冻法对水泥基复合材料进行抗冻性能测试,发现纳米碳纤维的掺杂改善了水泥基复合材料的抗冻性能,当纳米碳纤维的掺杂量为0.8%(质量分数)时,水泥基复合材料在28次冻融循环后单位面积质量损失量最小为0.114 kg/m^(2)。综合力学性能和耐久性能分析可知,纳米碳纤维的最佳掺量为0.8%(质量分数)。

ZnO纳米晶须的添加对镁基复合材料耐腐蚀性能影响的实验设计

将ZnO纳米晶须作为增强相添加至纯镁中,制备出不同ZnO纳米晶须含量的镁基复合材料,探究了ZnO纳米晶须的添加量变化对镁合金的微观组织和耐腐蚀性能的影响。采用电子扫描电镜对所得复合材料的微观组织进行分析,通过浸泡、失重、析氢以及电化学实验对材料的耐腐蚀性能进行测试。实验结果表明,含0.5%(质量百分数)ZnO纳米晶须的镁合金耐腐蚀性能最好,主要因为其晶粒尺寸细小均匀,且晶须增强相和第二相在基体中分布均匀,形成的腐蚀产物膜不易脱落,对基体起到了较好的保护作用。

用高能球磨制备氧化铁/聚氯乙烯纳米复合材料

运用穆斯堡尔谱、TEM、XRD方法研究了Fe3O4／聚氯乙烯（PVC）粉末高能球磨产物，发现有超顺磁性α-Fe2O3生成，其形成原因可能是聚合物在空气中降解,生成含氧官能团与Fe3O4相互作用.