添加改性纳米碳和碳化硅颗粒对芒硝相变材料吸光、透光性能的影响

【目的】研究改性纳米碳颗粒和碳化硅颗粒对芒硝相变复合材料吸光性能和透光性能的影响。【方法】改性纳米碳粉和改性纳米碳化硅粉与芒硝相变材料结合,制备纳米颗粒芒硝复合相变材料,讨论不同波长对复合相变材料吸光、透光性和分散稳定性的影响;分散稳定性利用鞘流法图像仪对纳米颗粒进行分析,稳定性通过在50℃和室温下进行7 d静置后观察确定;采用积分反射仪分析相变材料吸光、透光性。【结果】鞘流法图像分析发现,改性纳米碳粉和改性纳米碳化硅粉形貌结构基本无变化且没有团聚现象,静置观察发现没有出现纳米颗粒分层和团聚现象;添加质量分数分别为0.1%、 0.5%、 1.0%的改性碳粉后,相变材料对紫外光的平均吸光度提高20%-35%,可见光的平均透过率下降26%-35%,红外光(波长为800-1 500 nm)的透光率下降10%-42%;分别添加相同质量分数的改性碳化硅后,相变材料对紫外光的平均吸光度提高22%-26.6%,可见光的平均透过率下降20%-29%,红外光(波长为1 500-2 700 nm)的透光率提高8%-29%。【结论】改性纳米颗粒在芒硝基相变材料中具有良好的分散性和稳定性;通过在传统芒硝基相变材料基础上添加不同含量的改性纳米颗粒,获得的纳米颗粒芒硝基相变材料对不同波长光的吸光率和透光率的基础性数据,为高性能纳米颗粒芒硝相变材料快速光热响应的研究打下基础。

高层建筑纳米硅粉防火耐热混凝土应用性能研究

为探究高层建筑纳米硅粉防火耐热混凝土应用性能,对不同纳米硅粉掺入量条件下的混凝土实验试件尺寸变化、质量变化和耐压强度变化记录和分析。结果表明在混凝土当中掺入纳米硅粉能够有效促进混凝土材料抗高温变形性能的提升、减少混凝土质量损失、提高试件耐压强度,纳米硅粉防火耐热混凝土抗高温变形性能强、致密性强、耐压强度大,具备极高应用性能。

太阳能级纳米硅粉制备技术及发展概况

纳米硅粉作为一类新兴的硅材料,在太阳能电池组件中具有广泛的应用。系统地阐述纳米硅粉的制备方法,介绍各种制备技术的研究现状,从原材料选取、原材料利用率、操作安全性、产品纯度、产率、环保性等方面深入分析了各制备方法的利弊,指出目前急需开发一种具有较高综合优势的制备纳米硅粉的新方法,感应等离子技术有可能是纳米硅粉制备的一种新途径。

高纯度纳米硅粉的制备及其在水中的分散工艺研究

采用直流电弧等离子体蒸发法制备高纯度纳米级硅粉,利用X射线衍射、X射线荧光分析、氮氧分析仪、透射电子显微镜和相应的选区电子衍射等测试手段对样品物理化学性质进行表征。采用紫外分光光度计法研究超声时间和不同的分散剂及其加入量对纳米硅粉在水介质中分散效果的影响。结果表明:制备出近球形、立方晶型结构的纳米硅粉,粒径分布窄,其纯度达到99.93%(质量比)。随着超声时间和分散剂浓度的增加,分散效果呈现先增大后趋向平稳的趋势,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对纳米硅粉在水介质中的分散效果最好。纳米硅粉在水介质中较好的分散工艺为:在pH=6、超声功率为560 W的情况下,CTAB加入量为4%,超声时间为80 min。分散后的硅粉比未分散的硅粉首次放电比容量提升14.93%,达到了2640 m Ah/g,首次库伦效率达到34.92%。

纳米镍包覆氮化硅粉体的制备和磁性能研究

利用一种简单的无催化化学镀法制备了纳米镍晶粒包覆氮化硅陶瓷的复合粉体。通过不同的反应PH值和搅拌工艺对比获得了较为均匀的包覆。利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对包覆粉体的物相及显微形貌进行表征分析。磁性能测量表明包覆粉体具有良好的铁磁性能和磁各向异性。

催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.

掺纳米二氧化硅的RPC单轴受压力学性能

为研究不同骨料、纳米二氧化硅和钢纤维掺量对活性粉末混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、横向变形系数等基本力学性能参数及应力应变关系的影响规律,在MTS试验机上对活性粉末混凝土棱柱体试件进行了单轴受压试验。试验结果表明:纳米二氧化硅的掺入可有效地提高活性粉末混凝土的抗压强度和峰值应变,在0.16水胶比下其轴心抗压强度可达172MPa;标准砂对活性粉末混凝土抗压强度及变形能力的贡献比普通河砂大;在较小水胶比条件下,钢纤维掺量的增加反而会降低活性粉末混凝土的抗压强度,但对峰值应变的提高有一定贡献。

硅橡胶的改性研究

综述了近年来硅橡胶的改性研究,主要阐述了硅橡胶和其他橡胶共混改性,纳米SiOx改性室温硫化硅橡胶和矿物微粉增强硅橡胶性能。

SiC/纳米TiN水基复合料浆特性及喷雾干燥

以四甲基氢氧化铵(TMAH)为分散剂,纳米TiN、亚微米SiC粉体为原料,分别制备单组分水基料浆及复合料浆,分析了SiC/纳米TiN复合料浆的分散稳定机制以及喷雾干燥行为.研究结果表明,TMAH在纳米TiN、SiC颗粒表面形成特征吸附,通过静电作用和空间位阻协同作用提高颗粒的分散性;当pH=8、TMAH加入量为0.75wt%时,复合浆料分散稳定,喷雾干燥制备的SiC/纳米TiN复合粉体流动性好,且分布均匀.

硅基纳米含能亚稳态复合物Si@PVDF/CL-20的制备及热分解特性

为提高复合纳米金属材料的能量利用率,采用静电喷雾工艺制备了不同硅质量分数(20%、30%和40%)的亚稳态含能分子间复合物Si@PVDF/CL-20,采用氧弹燃烧仪测试了不同质量比PVDF/CL-20复合物的燃烧热;采用SEM分析了PVDF/CL-20复合物的形貌特征,以及Si含量对Si@PVDF/CL-20复合颗粒形貌的影响;通过同步热分析仪DSC-TG研究了不同硅含量含能复合物的热行为,并计算了其热分解动力学参数。结果表明,当PVDF/CL-20质量比为1∶6时,放热量达到了最大值,可作为包覆纳米硅粉的最优含能复合物组成比例;SEM分析发现,当硅质量分数为30%时,其复合颗粒(即Si-30%@PVDF/CL-20)的球形度最好;随硅含量增加(如60%和80%),硅沉积现象逐步加重,此时很难形成球形度较好的复合颗粒;DSC分析发现,硅质量分数为20%时,低升温速率下即可发生剧烈失控化学反应。随着硅含量进一步增加,硅粉对PVDF/CL-20复合物的分解影响较小;由Friedman方法计算得出不同硅含量复合物Si@PVDF/CL-20的表观活化能分别为470.6、182.1、91.7 kJ/mol,其中Si-20%@PVDF/CL-20分解反应物理过程不遵循单一动力学机理,Si-30%@PVDF/CL-20和Si-40%@PVDF/CL-20分解过程则可用成核和核生长模型描述。

过程控制剂对球磨法制备纳米硅粉的影响

分别以去离子水、正己烷、无水乙醇为过程控制剂,采用机械球磨法制备纳米硅粉。探究了极性溶剂与非极性溶剂作为过程控制剂对于球磨法制备纳米硅粉的化学组成、粒度、微观形貌、分散性、物相组成的影响。结果表明,采用无水乙醇和去离子水作为过程控制剂时,羟基基团可以有效的改善粉体的团聚现象。但随着硅粉细化至纳米级别时,水中的氢氧根离子会使部分纳米硅粉转化成硅醇,从而加剧团聚。当乙醇用量为3mL/g,球磨48h后,可以稳定制备出粒度分布为30～50nm,分散性良好,X射线衍射图谱无杂峰,球形的纳米硅粉,且其表面生成了2nm左右的亚稳态SiOx层。相对与工业上采取的气相法合成纳米硅粉,本研究探索了物理法合成纳米硅粉的可行性。

新型纳米硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉,并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2712mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615mAh/g和917mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。

静电纺丝工艺制备Si@PVDF纳米结构含能材料

采用静电纺丝工艺制备了理想化学计量比的Si@PVDF纳米结构含能材料,并与超声物理混合法所制备的Si/PVDF纳米复合含能材料进行了对比分析。形貌表征显示所制备的Si@PVDF纤维表面光滑,纳米硅粉在PVDF中分布均匀;在10K·min-1升温速率下,Si@PVDF的反应起始温度(482.15℃)与反应峰值温度(495.58℃)均略低于Si/PVDF(484.26℃,498.25℃),二者反应热相当。在定容燃烧实验中,Si/PVDF不能自持燃烧,而Si@PVDF可以自持燃烧,25 mg装药量下,燃烧最大压力0.379 MPa,平均升压速率15.95 MPa·s-1,燃烧持续时间79 ms。

激光诱导化学气相沉积法制备纳米氮化硅及粉体光谱特性研究

研究了激光诱导化学气相沉积法制备纳米氮化硅的工作原理,提出了减少游离硅的措施,利用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米氮化硅粉体。实验证明,纳米氮化硅粉体具有很多奇异物理性能和光谱特性。

纳米碳酸钙和硅微粉组合对环氧树脂建筑结构胶的性能影响

通过在环氧树脂中添加硅微粉和纳米碳酸钙的方法,研究了单独添加和组合添加硅微粉和纳米碳酸钙对不同固化剂含量的改性环氧树脂建筑结构胶试件抗压强度、拉伸强度和弹性模量的影响。研究结果表明:当固化剂占比不同时,改性环氧树脂建筑结构胶试件的最佳组合填料含量不同,当固化剂占比为1/2和1/3时,改性环氧树脂建筑结构胶试件的最佳组合填料含量分别为5%和7%;相较于固化剂占比1/3的试件,固化剂占比为1/2时,组合填料为5%~7%时改性环氧树脂建筑结构胶试件可以取得较好的强塑性和较高的弹性模量。

纳米硅/导电聚合物复合负极的制备与性能

以商业低成本铝硅合金粉为硅源,利用酸蚀法制备纳米硅(Si)颗粒,通过原位聚合法制得3种纳米硅/导电聚合物复合材料:硅/聚吡咯(Si@PPy)、硅/聚苯胺(Si@PANl)和硅/聚3,4-乙烯二氧噬吩(Si@PEDOT)等导电聚合物包覆不仅可为硅颗粒提供导电网络,而且能够缓冲硅颗粒在充放电过程中的体积膨胀以500mA/g妁电流,在0.005-1.500V充放电,Si@PPy、Si@PANI和Si@PEDOT的首次可逆比容量分别为1526mAh/g、845mAh/g和592mAh/g,第100次循环的比容量分别为1265mAh/g,610mAh/g和558mAh/g,平均库仑效率约99%,比容量与循环性能较未包覆的纯硅得到改善.

纳米碳酸钙和硅微粉改性环氧树脂结构胶的力学性能研究

试验通过控制环氧树脂结构胶填料种类和掺量,以纳米碳酸钙、硅微粉及两者按1:1组合的组合物作为填料对常用的环氧树脂结构胶进行改性,分析不同填料掺量对环氧树脂(对)结构胶力学性能的影响规律。研究结果表明,纳米碳酸钙对环氧树脂结构胶的抗压性能有一定改善,高掺量的纳米碳酸钙对环氧树脂的拉伸性能没有促进作用;硅微粉能显著改善环氧树脂结构胶的工作性能,对其抗拉强度和抗压强度有很大程度的提高;纳米碳酸钙和硅微粉的组合能产生叠合效应,改性后环氧树脂结构胶的抗压强度提高更为显著,拉伸强度也有明显的提高。

激光诱导六甲基乙硅胺烷制备氮化硅纳米粉体

针对激光气相合成氮化硅纳米粉体的性能与成本的矛盾,在对激光合成反应物的研究与分析的基础上,选择廉价、无氯硫、对CO2激光有强吸收、易于处理的有机硅烷反应物六甲基乙硅胺烷(HMDS)作为价格昂贵、难以处理的硅烷(SiH4)的替代反应物,进行了激光合成氮化硅纳米粉体的研究。

感应等离子法制备纳米硅粉工艺初探

采用感应等离子蒸发冷凝法制备了不同粒径范围的纳米硅粉,并对其物理性能进行研究,重点分析了送料速率与冷却气流对粉末粒度的影响。实验结果表明:在其它工艺参数不变的前提下,纳米硅粉的粒径会随着送料速度的增大而变大,随冷却气流的增大而变小。所制备的纳米硅粉纯净度较高,颗粒形貌呈球形或近球形,且具备较窄的粒度分布。

感应等离子制备纳米硅粉的工艺及性能研究

采用感应等离子制备技术制备了纳米硅粉,对不同原料粒度及工艺参数对纳米硅粉粒度的影响进行了探究。结果表明,在其他工艺参数不变的前提下,纳米硅粉的粒度随原料粒度降低呈先降低后不变的趋势,随冷却气流增大而降低,随送粉速率增大呈先增大后不变趋势,随等离子功率增大而降低。根据影响规律,选定最优工艺参数,对制备的纳米硅粉进行性能表征,其中粉体形貌呈表面光滑的球形或类球形颗粒,颗粒尺寸基本处于50~100nm之间;对粉体的杂质含量进行测定,主要杂质含量为0.064%,与原料硅粉相比,降幅达34.7%。