原位制备低掺杂高导热聚酰亚胺纳米复合薄膜研究

导热聚合物材料广泛应用于各种电子设备和航空航天工业的热管理领域。添加高导热填料能改善聚合物材料固有的低导热系数,但高添加量会导致力学性能下降,限制其实际应用。因此,提高聚合物材料的导热系数并控制填料占比,以保留其良好的加工性与轻质性,成为该领域研究的热点。聚酰亚胺因其电绝缘性强、高热稳定性和优异的力学性能备受关注,然而,高填料占比会导致高成本和材料脆性等问题,难以满足实际生产需要。石墨烯以其大比表面积和优异导热性能,是导热填料的理想选择。提出了一种低含量(质量分数1%—5%)小片还原氧化石墨烯的掺杂策略,通过原位聚合制备聚酰亚胺导热复合薄膜。结果表明,利用改进Hummers法和差速离心法后还原制备的小片还原氧化石墨烯形成了有效的高导热碳纳米网络,显著提高了聚酰亚胺复合薄膜的热稳定性、力学性能和导热率。与纯聚酰亚胺薄膜相比,制备得到的SRGO/PI-3薄膜弹性模量提高了20.0%,SRGO/PI-5薄膜硬度提高了19.5%且导热率提高了3.35倍。这种低含量小片还原氧化石墨烯的掺杂策略,有望实现的高导热聚酰亚胺复合薄膜的大规模工业化制备和应用。

掺杂nc-Si∶H膜的电导特性

采用常规 PECVD工艺 ,以高纯 H2 稀释的 Si H4 作为反应气体源 ,以 PH3作为 P原子的掺杂剂 ,在 P型 ( 1 0 0 )单晶硅 ( c- Si)衬底上 ,成功地生长了掺 P的纳米硅膜 ( nc- Si( P)∶ H)膜 .通过对膜层结构的 Raman谱分析和高分辨率电子显微镜 ( HREM)观测指出 :与本征 nc- Si∶H膜相比 ,nc- Si( P)∶ H膜中的 Si微晶粒尺寸更小 (～ 3nm) ,其排布更有秩序 ,呈现出类自组织生长的一些特点 .膜层电学特性的研究证实 ,nc- Si( P)∶ H膜具有比本征 nc- Si∶ H膜约高两个数量级的电导率 ,其 σ值可高达 1 0 - 1～ 1 0 - 1Ω- 1· cm- 1.这种高电导率来源于 nc- Si( P)∶H膜中有效电子浓度 ne的增加、Si微晶粒尺寸的减小和电导激活能 ΔE的降低 .采用 nc- Si( P)∶H膜和 P型 c- Si制备了异质结二极管 ,其反向击穿电压值可高达 75V,而反向漏电流却仅有几个 n A。

纳米硅薄膜研究的最新进展

纳米硅薄膜（ｎｃＳｉ∶Ｈ）是一种新型低维人工半导体材料，它具有新颖的结构特征与独特的物理性质。综合评述了这种材料在制备方法、结构特征、输运性质和发光特性等方面的最新研究进展，并指出了今后的发展方向。

用分子动力学方法预测硅纳米薄膜的热导率

采用非平衡分子动力学方法,基于优化的集成势函数COMPASS力场,预测了室温下(300K)硅纳米薄膜的热导率.模拟结果表明:厚度约4~10nm的硅薄膜的热导率在3.06~7.28 W/(m·K)范围,并且随着膜厚的增加而增大,表现出明显的尺度效应.在所计算的薄膜厚度范围内,硅纳米薄膜的热导率与薄膜厚度呈现近似线性变化的关系.应用气动理论对产生的尺度效应进行了初步的理论分析,当薄膜厚度在几纳米到十几纳米时,有效声子平均自由程与膜厚有关,不再等于体材料的平均自由程.同时也将本文的预测结果与其他研究者采用Stillinger-Weber势所进行的模拟结果进行了比较.为分子动力学方法在低维材料热物性方面的研究提供了有益的参考.

ZnO∶Si透明导电薄膜厚度对其光电性能的影响

目的研究ZnO∶Si薄膜厚度对其生长速率、结晶度、光透率和电阻率的影响。方法用直流磁控溅射系统在玻璃基片上沉积不同的时间,获得5个厚度不同的ZnO∶Si薄膜样品,对比研究了其薄膜生长取向和结构特性、微观形貌、电学参数及透过率曲线。结果 5个ZnO∶Si薄膜样品都为多晶膜,具有单一的(002)衍射峰,沿垂直于基片的c轴方向择优生长。当薄膜厚度从207.6 nm增加到436.1 nm时,薄膜的晶粒尺寸增大,晶化程度提高,电阻率变小;膜厚增至497.8 nm时,薄膜的晶化程度反而降低,电阻率增加。在可见光范围内,5个薄膜样品的平均透过率都高于91.7%。结论膜厚对ZnO∶Si薄膜的电学性能有较大影响,对光学性能的影响则较小。

纳米导电纤维填充硅橡胶的性能

在乙烯基甲基硅橡胶（ＶＭＱ－１１０）中加入自制的纳米乙炔导电纤维（Ｎａｎｏ），可制备出性能良好的导电橡胶。实验表明，在ＶＭＱ－１１０中加入ｌ０～３５份Ｎａｎｏ，其混炼胶的导电性能接近导电乙炔炭黑混炼胶，且混炼胶柔软，加工性好；当Ｎａｎｏ用量大于３０份时，硫化胶的Ｐｓ小于１０３Ω，加入５０份ｐｖ降至１０Ω·ｃｍ；随着Ｎａｎｏ用量增加，硫化胶的硬度、拉伸强度都增加，扯断伸长率呈线性下降。

超顺排碳纳米管/硅橡胶复合材料各向异性的电学性能和力学性能

采用直接浸润法制备了具有不同层数的超顺排碳纳米管(SACNT)薄膜与硅橡胶的复合材料,使碳纳米管薄膜能够在硅橡胶基体表面均匀分散。测量了SACNT薄膜/硅橡胶复合材料在各个方向的导电性能和力学性能,研究了影响复合材料导电性和力学性能的因素。实验结果表明:SACNT薄膜/硅橡胶复合材料的导电性和杨氏模量都随着碳纳米管薄膜厚度的增加而增加,且具有显著的各向异性。垂直于碳纳米管排列方向的电阻率平均比平行方向的大一个数量级。当碳纳米管层数为240层时,平行于碳纳米管排列方向的杨氏模量为116.9 MPa(比纯硅橡胶基体增加了142倍),而垂直方向的杨氏模量仅为1.23 MPa(比纯硅橡胶基体增加50%),两者之间相差近100倍。结果表明,可以通过选择不同的参数,获得具有特定导电性和杨氏模量的SACNT薄膜/硅橡胶复合材料,并在实际中加以应用。