耐磨涂层用SiC/PI复合薄膜的碳化研究

目的拓宽碳化硅增强聚酰亚胺（SiC／PI）复合薄膜在耐磨涂层领域的应用。方法利用流延成膜法制备SiC／PI复合薄膜，在氮气氛围中对复合薄膜进行600～1000℃的碳化处理，并对碳化后的薄膜进行SEM．XRD及FTIR等测试．分析碳化过程中组织结构的变化。结果由于SiC纳米颗粒起到物理交联点的作用．复合薄膜的热稳定性和残碳率得到提高，同时也具有了断裂塑性特征。随着碳化温度升高，复合薄膜六角碳层结构逐步完善。PI在碳化中，芳核自由基聚合成环数更多的分子，且SiC与PI的界面处产生Si—O键。结论碳化过程中，SiC纳米粒子与PI作用形成微弱的化学键合，改善了碳膜的界面结合情况．使得其耐热性得到提高。

碳管长径比对MWNTs/PI复合薄膜介电性能的影响

采用混酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWNTs),在不同处理时间下得到不同长径比的碳纳米管,并通过扫描电镜(SEM)对碳纳米管的形貌进行观察。以不同长径比的碳纳米管掺杂改性MWNTs/PI复合薄膜。运用体积排斥理论和渗滤理论预测分析了碳纳米管长径比对MWNTs/PI复合薄膜渗流阈值和介电常数的影响,并实测了MWNTs/PI复合薄膜的渗流阈值和介电常数,分析了理论预测与实测结果差异的原因。

PI/SiO_2复合薄膜导热性能理论预测和实验验证

在对复合材料导热性能的多种预测模型进行理论分析和对比研究的基础上,应用自行研制的亚微米/微米薄膜材料热性能测试仪和差示扫描量热仪(DSC)对聚酰亚胺(PI)及其复合薄膜PI/SiO2的热扩散率和比热进行了实验研究,通过导热系数实测值和模型预测值的对比,显示预测模型中考虑填充颗粒尺寸分布的Sorin模型预测值与实验值更为吻合。理论预测和实验研究均表明,在20～160℃温区内,PI/SiO2的导热系数随着SiO2添加量的增加和温度升高呈现明显增大的趋势。

原位一步法制备PMDA/ODA基PI/Ag复合薄膜

采用PMDA/ODA-AgAc/TFAH体系,用原位一步法制备了具有一定反射性和导电性的表面银膜化的PI/Ag复合薄膜,并对影响薄膜制备的各种因素以及薄膜亚微相态与其性能之间的关系进行了研究。实验中wAg=0.13的薄膜反射率达29.5%,而且经过轻微抛光后具有了导电性,表面电阻率为100Ω/sq。同时,金属化后的复合薄膜很好地保持了母体聚酰亚胺的机械性能。

聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜在电晕放电下的老化过程及击穿特点

为探讨电晕放电对复合薄膜绝缘的损伤过程,参照GB/T 22689—2008标准,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FTIR)研究了PI/Al_2O_3薄膜在电晕放电下老化至击穿的整个过程。实验结果表明:随着电晕放电时间的延长,电晕破坏区的表面被破坏的越来越严重,表面的有机物逐渐减少,氧化铝越来越多,膨松的氧化铝在表面形成了连续覆盖层。电晕老化击穿后形成的击穿孔为20μm左右的圆形孔洞,定位击穿孔的位置发现击穿孔并不在电晕放电破坏的区域内,而在中心处不易散热的区域,这说明电晕老化击穿并不是传统的电击穿和电化学击穿引起的,而是由于电晕放电产生的热量积累引起材料发生了热击穿。

磁控溅射在PI/石墨烯基体上制备氧化锌薄膜

聚酰亚胺(PI)/石墨烯复合薄膜兼备了可挠曲性及透明、导电性,可作为柔性透明导电电极用于柔性电子器件中。但附着于PI上的石墨烯易划伤,使其导电性变差。本文采用脉冲直流磁控溅射法,以PI/石墨烯为基体,镀制保护石墨烯的氧化锌薄膜。分别采用原子力显微镜、X射线衍射仪、台阶仪、霍尔效应仪及紫外-可见分光光度计检测PI/石墨烯/ZnO复合薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜厚度及导电、透光性能。结果表明,PI/石墨烯/ZnO复合薄膜结构致密,氧化锌以(002)为择优取向,最低方阻为1.9×104Ω/sq,略低于石墨烯的方阻,可见光区平均透光率达80%。

聚酰亚胺薄膜在电晕放电下击穿特点分析

为探讨电晕放电引起聚酰亚胺(PI)薄膜绝缘老化的原因,利用扫描电镜(SEM)分别研究了纯PI薄膜和PI/Al_2O_3复合薄膜在电晕放电下老化击穿的特点,并通过重复电晕老化击穿实验统计了薄膜击穿位置出现的规律。结果表明:电晕老化击穿后纯PI薄膜和PI/Al_2O_3复合薄膜均形成了直径约为20μm的圆形击穿孔,统计击穿孔的位置发现大多数击穿位置集中在特定的圆心区和边缘区,只有少数击穿发生在电晕破坏环上,说明电晕放电对薄膜的破坏并不是引起薄膜最终老化击穿的主要原因,电晕放电产生大量的热量在薄膜上积累引发的热击穿导致薄膜最终发生了热老化击穿。

PI/ZnO-UV/类Fenton光催化降解甲基橙废水

采用超声-离子交换法制备PI/Zn O复合薄膜,采用SEM、EDS、XRD、XPS、UV-vis DRS、TGA等对其形貌、结构进行表征。结果表明,复合薄膜表面以六方纤锌型纳米Zn O存在,颗粒均匀、无团聚现象,复合薄膜的可见光吸收范围增加,保留了原有PI的耐高温性能。考察了溶液初始p H、H_2O2用量、紫外光强度、光催化时间等因素对PI/Zn O-UV/类Fenton光催化降解反应的影响。结果表明,以50 m L,10 g/m L的甲基橙模拟废水为目标产物进行光催化性能试验,取PI/Zn O复合薄膜(10 mm×30 mm),调节初始p H为3.5,30%的双氧水投加量为0.06 m L(约1滴),紫外光强度300 W,空气流速为0.03 MPa/s,60 s后降解率可达到98.5%以上。

基于聚酰亚胺的柔性湿度传感器制备及研究

文中以聚酰胺酸(PAA)为前驱体,通过热处理工艺可得聚酰亚胺(PI)薄膜,添加氧化石墨烯(GO)合成PI/GO复合薄膜及后续电极制备得到基于聚酰亚胺的平行板电容式柔性湿度传感器。在此基础上深入研究了叉指电极式和平行板式构型、PAA旋涂转速、PAA酰亚胺化温度、GO喷涂量对湿度传感器性能的影响,最终得到的湿度传感器具有良好重复性、快速的响应恢复时间,最大湿滞仅为3.8%RH,且具有优异的柔性性能,在可穿戴柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。

方波脉冲下纳米氧化铝掺杂对聚酰亚胺介电性能的影响

为了研究方波条件下纳米Al2O3对PI膜介电性能的影响,将粒径为60 nm的Al2O3纳米粒子作为无机填料添加到PI基体中,制作了掺杂量质量分数为1%,2%,5%,7%,10%的PI薄膜。测量了PI/Al2O3薄膜耐电晕性能和介电温度谱以及介电频谱,并用SEM镜观察了放电前后PI/Al2O3薄膜微观形貌。研究结果表明:Al2O3纳米粒子的掺入提高了复合薄膜的耐电晕性能;PI/Al2O3复合薄膜的相对介电常数(εr)与介质损耗正切(tanδ)值随着Al2O3含量升高而升高,其tanδ值随着频率的增加先减小后增大,在200 Hz处有最小值。在同一频率下,PI/Al2O3薄膜εr和tanδ表现出对温度的依赖性,tanδ在70℃与170℃附近出现两个峰值;且随着Al2O3含量的增高,tanδ介电峰向高温方向移动。PI基体中高分子链缠结在纳米粒子周围,纳米粒子所引入的界面以及在聚合物中表现的"钉扎效应"是影响PI/Al2O3复合薄膜介电性能的主要原因。

方波脉冲下纳米氧化铝掺杂对聚酰亚胺表面放电特性影响

聚酰亚胺薄膜(polyimide,PI)以其卓越的介电性能广泛应用于变频电机匝间绝缘,纳米掺杂能改善PI膜的绝缘性能。为研究方波条件下纳米Al_2O_3对PI膜表面放电特性的影响,文中将粒径为60nm的Al_2O_3纳米粒子作为无机填料添加到PI基体中,制作了掺杂量为1%,2%,5%,7%,10%的PI薄膜。测量了PI/Al_2O_3薄膜耐电晕性能和局部放电次数随温度的变化,用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察了放电前后PI/Al_2O_3薄膜微观形貌。利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)测试了复合薄膜老化前后的化学键情况。研究结果表明:纳米Al_2O_3在PI基体中弥散分布,PI/Al_2O_3复合薄膜的红外吸收峰与纯PI膜基本一致,但吸收峰深度有所加强。老化4h后PI/Al_2O_3分子链上的C-O-C(醚键)以及C-N-C(酰亚胺环)消失,其余化学键吸收峰有所减弱;Al_2O_3纳米粒子的掺入提高了复合薄膜的耐电晕性能并减少了局部放电次数。并且温度的上升会导致局部放电次数减少。表面放电导致的化学键断裂是复合薄膜降解的主要原因,纳米粒子所引入的两相界面以及其优良的导热性能提高了复合薄膜的绝缘性能。

纳米氧化铝掺杂对高速动车组牵引电机绝缘性能的影响

聚酰亚胺薄膜(polyimide,PI)以其卓越的介电性能广泛应用于高速动车组牵引电机匝间绝缘,而方波脉冲下的局部放电是牵引电机绝缘失效的主要原因之一。纳米填料对改善PI膜绝缘性能有很大帮助。为了研究方波条件下纳米Al_2O_3对PI膜绝缘性能的影响,本文将粒径为60nm的Al_2O_3纳米粒子作为无机填料添加到PI基体中,制作了掺杂量为0%、1%、2%、5%的PI薄膜。测试了复合薄膜的介电常数,并对复合薄膜进行了表面放电试验。用扫描电子显微镜观察了PI/Al_2O_3薄膜破坏的微观形貌。利用纳米复合三层结构解释了纳米粒子对于PI膜绝缘性能的影响。研究结果表明:纳米粒子均匀分布在PI基体中,Al_2O_3的掺入提高了复合薄膜表面电导率以及介电常数;复合薄膜耐电晕特性随着Al_2O_3纳米粒子含量增加而上升。Al_2O_3纳米粒子会在复合薄膜中产生大量的有机-无机界面以及复合结构,影响了电子在介质中的作用机理,导致PI膜绝缘性能发生改变。