Evaluation of Dielectric Properties of CCTO-BT/Epoxy Composites for Electronic Applications

In the current study,the calcium copper titanate(CCTO)/epoxy,barium titanate(BT)/epoxy and CCTO-BT/epoxy composite samples with variable volume fractions of CCTO and BT are fabricated using hand lay-up and compression moulding process. The composite samples are characterized for the frequency dependence on dielectric properties,conductivity,impedance spectroscopy and electrical modulus.X-ray diffraction(XRD)representation of CCTO-BT/epoxy composite samples confirmed the presence of both CCTO and BT ceramic samples separately. The dielectric characteristics of hybrid CCTO-BT/epoxy composite samples with CCTO∶BT ratio of 40∶60, 60∶40,and 50∶50 was found relatively better than those of single ceramic filler reinforced epoxy composites. AC conductivity analysis shows improvement in the results of hybrid filler-filled CCTO-BT/epoxy composites in comparison with single filler-filled epoxy composite.50∶50 CCTO-BT/epoxy composite shows the best AC conductivity value of~ 2.2 ×10^(-5) ohm^(-1)·m^(-1) at a higher frequency of 1MHz. The impedance analysis confirms the higher insulating properties for hybrid 40∶60 and 60∶40 CCTO-BT/epoxy composites with respect to the single and other hybrid ceramic epoxy composites. The analysis suggests the hybrid CCTO-BT/epoxy composites to be adopted as a potential dielectric material for energy storage devices and other electronic applications.

C/SiC陶瓷基复合材料研究与应用现状

碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温、耐磨等综合性能,已成为重要的热结构材料体系之一,目前已成功应用于航空发动机热结构部件、飞行器热防护系统、制动系统以及核结构部件等。本文主要综述了C/SiC陶瓷基复合材料在制备方法和应用领域的研究进展,介绍了一系列具有代表性的C/SiC复合材料的制备方法,重点关注多种制备方法相结合的混合工艺,概述了C/SiC复合材料在航空航天热结构和热防护、刹车材料、空间相机结构等领域的应用,展望了更优异的混合制备工艺以及针对不同应用要求的复合材料新体系,以便为今后C/SiC陶瓷基复合材料的进一步研究提供参考。

陶瓷-尼龙纤维水泥基复合材料力学性能研究

研究了单一陶瓷纤维、单一尼龙纤维及陶瓷尼龙混杂纤维水泥基复合材料的力学性能．结果表明：单一陶瓷纤维在３％体积掺量时，２８ｄ抗压强度可提高４４％左右，抗折强度可提高７％～８％，抗冲强度可提高约１６％；０．０５％体积掺量的尼龙纤维使砂浆干缩开裂减小３０％～４０％；０．５％～２％体积掺量的尼龙纤维使砂浆抗冲强度提高到２～３倍．陶纤和尼纤体积掺量分别为２％～３％和０．２５％～１％的混杂纤维水泥基复合材料在拌和物流动性可取的情况下抗压、抗折、抗冲综合性能较好．

溶胶-凝胶技术制备材料的进展

本文总结了溶胶-凝胶技术发展阶段,评述了不同溶胶-凝胶过程机制特征。着重介绍了溶胶-凝胶技术在制备块状、纤维、薄膜与涂层、粉末和复合材料方面目前的发展状况。

金属陶瓷复合涂层的激光熔覆与无裂纹的实现

鉴于传统的激光熔覆金属陶瓷复合涂层技术主要存在2方面不足:其一,熔覆效率低,导致大面积熔覆时成本昂贵;其二,由于激光熔覆本身的特点,即快速加热与快速凝固,在激光熔覆过程中,热应力极易诱导熔覆层开裂。基于此,综述了国内外激光熔覆金属陶瓷复合涂层的研究进展,指出其存在的主要问题,并提出了激光感应复合快速熔覆的新方法,即感应预热基材的同时快速激光熔覆。该方法不仅可使熔覆效率大大提高而且获得了无裂纹的金属陶瓷复合涂层。

固体材料的断裂力学行为中的分维特性研究之进展

要评述了分形几何学的理论基础及其应用的研究进展，报道固体材料力学行为中分形维数的测定方法及其原理，对具有单相结构、复相结构、多层次微观复合结构以及仿生结构的几类先进陶瓷断裂分维机制作了详细讨论，提出采用仿生结构和多相微观复合结构设计是获取陶瓷高韧性的有效途径。并对分形学在今后研究工作的应用提出了建议和期望。

不同类型颗粒混合增强铁基复合材料的磨损性能

采用电流直加热动态热压烧结工艺制备陶瓷颗粒增强铁基复合材料,研究高体积分数(25%,30%,35%)下,单一类型颗粒(SiC,TiC,TiN)及混合类型颗粒(TiC+TiN,SiC+TiN,SiC+TiC)作为增强相对铁基复合材料磨损性能的影响。结果表明:单一类型粒子强化时,TiNP/Fe复合材料的耐磨性最好,TiCP/Fe次之,SiCp/Fe最差。混合粒子作为增强体时,(TiC+TiN)P/Fe复合材料磨损性能显著优于其对应的单一颗粒增强材料;其中粒子含量为30%时,(TiC+TiN)P/Fe复合材料磨损性能提高最大,其磨损量比TiCP/Fe降低了51.9%,比TiNp/Fe复合材料降低了44.1%,体现出可贵的混合增强价值。(SiC+TiC)_P/Fe和(SiC+TiN)P/Fe复合材料的磨损性能分别处于对应的两个单一颗粒增强材料之间。磨损表面观察表明,耐磨性好的(TiC+TiN)P/Fe复合材料的磨损机理为磨粒磨损,而(SiC+TiC)_P/Fe和(SiC+TiN)P/Fe复合材料除磨粒磨损外还存在明显的疲劳磨损现象。

晶须与颗粒混合增强陶瓷基复合材料的相平均应力及微区应力分布特征分析

采用三维有限元法在MSC-MARC软件中模拟不同性质的晶须和颗粒混合增强陶瓷基复合材料时微区应力分布特征,并计算增强相及基体平均应力。结合Eshelby夹杂理论和Mori-Tanaka方法推导增强相及基体的平均应力的理论公式,将两种方法所得的结果进行比较。结果表明,理论模型与有限元法得到的各相平均应力非常吻合,不同形状的增强相分担的应力差异很大,晶须增强相能够分担大部分的平均应力,对降低基体应力、提高多相混合增强陶瓷基复合材料的强度起主要作用。数值模拟结果同时给出微区应力场分布特征,显示晶须位置变化和晶须弹性模量变化对微区应力分布均有一定影响,有利于对多相增强复合材料进行失效分析。颗粒增强相具有调节晶须分布位置,有效改善微区应力分布特征的作用。

低介电常数陶瓷复合基板材料

复合陶瓷材料具有较低的介电常数，可与Ｃｕ、Ａｇ导体共烧得到多层基板。这种基板适合于ＬＳＩ高速、高集成度的要求。本文介绍了复合陶瓷基板材料的特征及降低介电常数的措施。

陶瓷/纤维复合装甲抗弹吸能机理及影响因素

陶瓷/纤维复合材料防弹装甲已广泛应用于单兵、装甲车辆、舰船、武装直升机等的弹道防护领域,在轻量化和高防护方面显示出明显优势。本文从陶瓷面板和复合材料背板弹道吸能角度讨论了陶瓷/纤维复合装甲的抗弹机理。并以此为依据,综述了陶瓷面板、复合材料背板、界面黏结层等因素对陶瓷复合装甲抗弹性能的影响规律。展望了陶瓷复合装甲的发展方向,为陶瓷复合装甲结构和功能优化设计提供理论依据。

陶瓷/树脂/纤维超混杂复合材料的界面控制

以具有不同表面状态的泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备了陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料,研究了界面控制对超混杂复合材料界面粘结强度的影响.结果表明,对于泡沫SiC陶瓷骨架,在表面生长多孔过渡层或表面堆积SiC颗粒等方法可提高树脂陶瓷之间界面的粘结强度.通过良好的界面控制,可显著提高复合材料的弯曲强度和弯曲模量,模量的提高比强度的提高幅度更大.偶联剂处理使高硅氧纤维与树脂基体的粘结强度增加,从而提高复合材料的弯曲强度.

低成本PIP工艺制备陶瓷基复合材料研究进展

聚合物浸渍裂解(Polymer infiltration pyrolysis,PIP)工艺简单,可以净尺寸成型复杂构件,在陶瓷基复合材料制备中有着广泛的应用。但是其先驱体合成工艺复杂、陶瓷产率低、价格昂贵,且PIP工艺周期长,使得生产成本高昂,影响其发展和工程化应用。从陶瓷先驱体的低成本研发与高效率的致密化工艺两部分对陶瓷基复合材料的低成本制造进行了综述。

激光诱导氧化辅助微细铣削TiB2基陶瓷复合材料试验研究

陶瓷复合材料具有高硬度、高弹性模量、耐磨、抗化学腐蚀等诸多优异性能,在航空航天、微电子、汽车、切削刀具和生物医学等领域具有广泛应用前景,但其微细铣削加工中存在铣削力高、刀具磨损严重等问题。本文提出了一种激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工方法,并用该方法制备了TiB2基陶瓷复合材料微结构。在激光辐照下,TiB2基陶瓷复合材料氧化生成具有一定厚度的、疏松易去除的氧化层;在此基础上,利用微细铣削工艺依次去除氧化层、热影响层和少量基体材料,以获得高加工效率和加工质量。主要研究了铣削深度和每齿进给量对铣削力和表面粗糙度的影响规律,结果表明,随着铣削深度和每齿进给量的增大,铣削力逐渐增大;在铣削深度为2μm、每齿进给量为0.3μm/z时,已加工表面粗糙度最小,Sa为0.06μm;随着铣削深度和每齿进给量的增大,材料去除方式先后经历弹性滑动摩擦、延性模式和脆性模式三个阶段。

聚合物复合固体电解质材料研究进展

固体电解质是发展高安全、高能量密度全固态锂电池的重要材料基础。由聚合物相与无机相复合形成的聚合物复合固体电解质,兼具聚合物轻质、柔性,以及无机材料高强度、高稳定性等优势,是最具应用潜力的固体电解质材料。目前,制约聚合物复合固体电解质实际应用的主要瓶颈问题为其室温离子电导率较低。综述了目前关于聚合物复合固体电解质离子传导机制的科学认识以及提升其离子电导率的方法,分析了先进表征工具在揭示聚合物复合固体电解质离子传导机制方面的应用潜力,并展望了聚合物复合固体电解质未来的发展方向和工作重点。

抗冲击仿珍珠母陶瓷/金属复合板设计及其性能分析

陶瓷是常用的冲击防护材料,但其容易发生脆性破坏,在单独使用时抗冲击性能不佳,常需与金属等其他延性材料复合使用。模仿珍珠母的“砖-泥”式微观结构,以陶瓷片为“砖”、金属为“泥”,设计了仿珍珠母陶瓷/金属复合板。通过数值模拟分析了仿珍珠母复合板的抗平头弹冲击性能,将其与陶瓷板以及常见的陶瓷/金属层叠板进行了对比。结果表明:从弹体剩余速度来看,仿珍珠复合板的抗冲击性能显著优于陶瓷板,在金属体积比较小时也明显优于层叠板,但仿珍珠母复合板和层叠板的抗冲击性能差别随金属体积比的增加有缩小趋势;从保持结构完整性来看,仿珍珠母复合板也优于纯陶瓷板和层叠板,具有更好的抗多次冲击能力。仿珍珠母复合板的抗冲击性能优势主要来自侵彻过程的中间阶段,在侵彻过程后期、弹体接近靶板背面时,层叠板由于有背板对陶瓷碎片的约束作用,能提供相对更大的侵彻阻力。为了利用层叠板的这一优点,进一步设计了以仿珍珠母复合板为面板、金属板为背板的混合结构。通过对混合结构的抗冲击性能数值模拟,发现混合结构能得到比单独的仿珍珠母复合板更高的抗冲击性能,且存在一个中等大小的金属体积比使其抗冲击性能最大化。

用溶胶-凝胶法合成有机/无机复合材料

用溶胶—凝胶法把有机单元和无机单元键合起来,产生了新型杂交高分子陶瓷材料的可能性。有机单元可用于无机骨架材料的结构改性,在无机网络上产生新的功能,显示非常有用的应用前景。

影响激光感应复合快速熔覆碳化钨金属陶瓷层的因素分析

研究了激光感应复合快速熔覆(LIHRC)碳化钨金属陶瓷层的影响因素。结果表明,随着感应预热温度的增加,激光感应复合快速熔覆的效率增加;基材类型对激光感应复合快速熔覆的效率也有较大影响,这主要是由基材的热物理性能参数(如熔点、电阻率与磁导率)决定;随着激光比能与基材感应预热温度的增加,复合层的稀释率增加;随着粉末面密度的增加,复合层的稀释率降低。此外,在激光感应复合快速熔覆过程中,复合粉末的利用率不仅与激光工艺参数、感应预热温度有关,还与WC颗粒的含量以及粘结金属的种类有关。