扩散焊接法制备Pb-Al复合电极材料的性能

采用扩散焊接法制备出了Pb-Sn-Al复合电极材料。借助线形扫描伏安法(LSV)、SEM测试手段研究了不同工艺参数对Pb-Al复合材料界面及电化学性能的影响。结果表明,在230℃、2 h或1 h下扩散焊接条件下,得到了界面冶金式结合的Pb-Al复合材料;与液固包覆法制备的电极材料相比,界面结合明显改善;与传统Pb电极相比,槽电压降低40 mV,极化电位降低4%。

MnO_(2)/碳气凝胶复合电极材料的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法,利用可溶性淀粉制备碳气凝胶基体,并通过水热反应将MnO_(2)纳米结构在碳气凝胶(CA)表面原位生长,制得了MnO_(2)/CA复合电极材料,并对该复合材料进行了结构和形貌表征以及电化学性能测试.结果显示,MnO_(2)/CA复合材料相比于纯相的MnO_(2)有着更好的电化学性能.样品M15CA(原料中KMnO 4与CA以15∶1的质量比复合得到的样品)在1 A/g的电流密度下比电容可达202 F/g,电流密度从1 A/g增加至10 A/g时比电容保持率为77.4%,在10 A/g下经过10000次循环后比电容保持率为88.6%.复合材料性能的提升主要归因于CA高的导电性,其与MnO_(2)复合后电极的转移电阻显著降低.另外,CA的三维多孔网络结构有效防止了MnO_(2)的团聚,使得电极材料与电解液更加充分接触、反应活性位点增多.

多步法原位制备TiB2颗粒增强点焊电极用铜基复合材料及其应用

为提高点焊电极的使用寿命,采用多步法制备TiB2增强的铜基复合材料。采用X射线衍射(XRD)、金相显微技术、扫描电镜(SEM)等表征手段对多步法制备的TiB2增强的铜基复合材料物相、微观形貌进行分析。通过对复合材料力学性能指标测量发现,多步法制备所制备的铜基复合材料具有较好的综合力学性能,将多步法制备的铜基复合材料加工成点焊电极,其寿命测试结果相较于其它对比样最高,寿命达到1500个焊点,是普通铬锆铜点焊电极寿命的2.6倍。

球状废轮胎热解炭/二氧化锰纳米片复合电极材料制备及超电容性能研究

高锰酸钾(KMnO_(4))和废轮胎热解炭(AC)在室温下水溶液中发生共沉淀氧化还原反应,制备了球状废轮胎热解炭/二氧化锰纳米片复合电极材料(AC-MnO_(2)),通过改变AC与KMnO_(4)的反应时间控制纳米复合材料的形态以及二氧化锰(MnO_(2))在AC上的负载量。研究结果表明:在1 moL/L Na 2SO_(4)电解液中,反应时间为1 h制备的样品(AC-MnO_(2)-1)比电容为177.4 F/g(1 A/g)。即使在10 A/g的高电流密度下,经过10000次循环后,AC-MnO_(2)-1的电容保持率也达到99.72%。以此纳米复合材料作为正负电极材料组装了对称超级电容器(SSC),1 A/g时的比电容高达80.3 F/g,能量密度为18.0 Wh/kg,功率密度为899.6 W/kg。

超级电容器用MO/C型复合电极材料的制备及性能研究

采用包覆的方法制备出MO/C型复合电极材料,通过X射线衍射(XRD)对复合材料的结构组成进行表征分析,另外通过循环伏安法、计时电位法和交流阻抗技术对复合电极材料在6 M KOH溶液中的电化学电容性能进行考查。结果表明:包覆了过渡金属锰氧化物的复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下比电容最高可达218.3 F/g。此外,MO/C型复合电极材料表现出较好的功率性能,当电流密度增加到5 A/g,其比电容值达到168.0 F/g,其电容保持率为77.0%,表明这是一种很有前景的电极材料。

复合材料结构超级电容器碳纤维电极的制备与改性方法

高性能的碳纤维电极可以应用于更多的电化学装置,拓宽超级电容器的应用范围。通过优化制备和改性工艺,可以降低碳纤维电极的生产成本,从而降低超级电容器的整体成本,使其更具市场竞争力。通过分析复合材料结构超级电容器工作原理,基于氧化处理、电极涂覆和化学气相沉积等手段,探讨了复合材料结构超级电容器碳纤维电极的制备工艺,并提出相应的改进方法。通过分析碳纳米管(CNTs)、石墨烯和金属纳米颗粒等改性材料对碳纤维电极性能的影响,并通过测试对比,证实了复合改性材料对于提升碳纤维电极性能具有显著效果。通过测试分析,以期为未来超级电容器和其他电化学装置的开发提供一定参考。

超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展

碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))作为一种MXene材料,具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能,常被用作超级电容器电极材料。本文结合碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料层状结构的特性,梳理了超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展,重点阐述了Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的结构、性能、制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能;归纳了Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料性能提升的原因,包括增大层间距、提供更多活性位点、提高坚韧性等;最后指出Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的未来研究重点,如探究新的基体母相、丰富刻蚀方法、改进现有复合材料、探究更多更高效的复合材料等。

生物质炭复合rGO电极的制备及其脱盐性能

以废弃玉米芯为原材料,采用水热法制备了一种电容去离子(CDI)电极材料——生物质炭复合还原氧化石墨烯(rGO)。通过单因素法优化了生物质炭的制备条件;采用循环伏安测试、交流阻抗测试、扫描电子显微镜等探究了生物质炭复合rGO与电化学性能的构效关系;考察了生物质炭复合rCO的CDI脱盐影响规律及再生性能。结果表明:当选用ZnCl_(2)为活化剂时,生物质炭复合rGO的比电容最高,为176.58F/g;且比电容与其介孔孔容量、官能团C-C/C=C的含量成正比;在NaCl浓度为250mg/L,电压为1.4V时,生物质炭复合rGO电吸附容量最大,为11.35mg·g^(-1),是生物质炭的2.19倍,且再生性能良好,15次吸附脱附循环后NaCl去除率仍可稳定在初次的99%。因此生物质炭复合rGO是一种绿色高效的CDI电极材料,为提高碳基材料的脱盐性能提供了技术支持,还可以实现生物质废料的绿色回收。

导电复合材料涂覆式全织物基柔性压阻传感器制备

针对目前织物基柔性压阻传感器制备工艺相对复杂、导电材料与织物结合度有限等问题,提出以聚二甲基硅氧烷(PDMS)-多壁碳纳米管(MWCNTs)/炭黑(CB)为导电复合材料涂覆非织造布制备压敏层,采用微滴喷射技术在织物表面直接成形叉指型金属电极,制备织物基柔性压阻传感器的方法。当CB与MWCNTs质量比为3∶2时,对不同MWCNTs填充量下导电复合材料形态及制备的压敏层微观形貌观察,并研究其对传感器灵敏度的影响,最后对制得传感器的性能及应用进行测试。结果表明:导电材料在PDMS中分散均匀,导电复合材料与织物结合紧密;当MWCNTs质量分数为2.5%时,所制传感器灵敏度最高可达0.353 kPa^(-1),检测范围为0~25 kPa,响应/恢复时间为150/200 ms,最低检测限约为49 Pa,具有良好的重复稳定性(约1 600次)。此外,该传感器可识别出手指按压以及手指和腕部弯曲的压力信号,可应用于人体健康、运动等信号监测。

CBC@rGO复合电极材料的制备及其电化学性能

为了研发高效降解水中苯酚的电化学技术,将玉米芯生物质炭(CBC)负载于导电性能好的还原氧化石墨烯(rGO)上,制备得到高性能复合电极材料CBC@rGO。通过循环伏安测试CBC@rGO的电化学性能,通过扫描电子显微镜仪器、BET比表面积及孔径分析仪和X射线光电子能谱分析仪等表征物化性能,探讨CBC@rGO高效降解水中苯酚的影响规律;基于电化学降解实验,获得CBC@rGO对水中苯酚的最佳去除效果。结果表明:CBC@rGO的最大比电容为125.82 F/g(扫描速率为10 mV/s),与其比表面积、总孔容量及F-C-F键强度成正比;0~10 min内,CBC@rGO对苯酚的降解速率(k=0.025 81 L·mol^(-1)·s^(-1))明显高于CBC和rGO。由此,CBC@rGO作为一种绿色高效的电极材料,可明显提高其导电能力并解决石墨烯纳米材料的团聚问题,为水中苯酚的高效去除提供了新的技术和方法。

TEOS-GO掺杂的银基离子聚合物金属复合材料的制备及其致动性能

离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。

Pb-Al层状复合电极材料制备与性能初探

以Pb-Al层状复合电极材料与传统Pb合金电极为研究对象,通过在Pb与Al合金之间引入过渡金属Sn,通过物理场热镀膜及热包覆的方法制备Pb-Sn-Al层状复合电极材料,与Pb合金电极对比研究了其物理性能及电化学行为;测试了电阻分布、质量、电极极化曲线、耐蚀性、槽电压等。结果表明:与传统Pb合金电极相比,其电阻减少24%,质量减轻37.6%,电极极化电位降低2.3%,腐蚀损耗降低90.8%,槽电压降低200mV。因此Pb-Sn-Al层状复合电极材料是一种密度小、导电好、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景。

Bi对Pb-Al层状复合电极材料制备与性能的影响

采用热物理温度场浸镀成Al-Bi双金属层状板材,并利用液固包覆技术制备Pb-Bi-Al层状复合电极材料,借助线性扫描伏安法(LSV)、SEM、抗弯曲性能试验等测试手段对样品的结构与性能进行表征。结果表明,第三组元过渡金属Bi的引入,实现了Pb与Al之间的冶金结合,所制得的Pb-Bi-Al层状复合电极材料与同体积的传统Pb合金电极相比,机械强度提高33.7%,质量减轻11.0%,电极极化电位降低21.8%,且在极化区具有趋近于0的致钝电流。因此,Al-Bi-Pb层状复合电极材料是一种质量轻、导电好、强度高、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景。

ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)纳米复合材料的制备工艺及电化学性能研究

采用水热合成法在泡沫镍基体上生长ZnCo_(2)O_(4)纳米针阵列,并在其表面沉积CoWO_(4)纳米片,进而制备核壳ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)复合电极材料。利用SEM、XRD和电化学工作站表征了电极材料的微观形貌、相结构和电化学性能。结果表明:ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)电极材料的微观形貌呈棒状,CoWO_(4)纳米片紧紧地包裹在ZnCo_(2)O_(4)纳米针的表面,同时其电化学性能在单体的基础上明显提高。ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)复合电极材料具有高比容量,充放电循环性能增强,能有效地解决单体ZnCo_(2)O_(4)材料导电性差和体积膨胀带来的循环稳定性差的问题。

压电纤维复合材料对悬臂结构的作动行为研究

压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)是由美国NASA研发的综合性能优秀的新型压电材料,掌握MFC的力学行为有利于将其投入结构变形控制、减振降噪和健康监测等领域.目前对MFC宏观力学行为的研究中缺乏对作动力与驱动电压直接关系的研究,现有的以MFC为作动器的应用中所使用力电关系的精度有限,不利于将MFC投入更精密的使用场景.针对此问题,文章采用经典板理论,考虑了MFC与受控结构的相对尺寸,推导了MFC对悬臂结构的作动力方程.为兼顾计算的准确性和便利性,建立了考虑MFC叉指电极真实电场的精细有限元模型开展压电静力仿真,给出将MFC叉指电极的弯曲电场简化为匀强电场的修正系数.搭建MFC-悬臂梁结构的实验装置,对有限元模型和作动力公式加以验证.精细模型与简化模型的仿真结果与实验进行对比,总体误差较小,验证了模型和修正系数的可靠性.理论计算与仿真结果对比,误差在1%以内,表明所得作动力预测公式在较大的宽度比范围内均具有较好精度.建立的MFC作动力模型对MFC应用于悬臂结构的变形控制和振动抑制有一定指导意义.

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/MXene复合材料的制备及电容性能研究

MXene材料具有组分灵活可调、电容量较高等优势在超级电容器储能领域备受关注。采用电化学法制得聚3, 4-乙烯二氧噻吩/Nb_(2)CT_(x) MXene (PEDOT/MXene)复合电极材料。结果表明,在扫描速率为30 mV·s^(-1)时,PEDOT/MXene的面积比电容可达250.21 mF·cm^(-2),当电流密度从0.1 mA·cm^(-2)增加到5 mA·cm^(-2)时,PEDOT/MXene的面积比电容保持率为83.5%,远优于PEDOT的64.1%,并且在100 mV·s^(-1)的扫描速率下循环测试1 000次后初始电容保持率可达84%,表现出良好的倍率性能和稳定性。工作为基于MXene基材料构筑高性能电化学储能界面提供了一定的借鉴。

无机酸掺杂聚苯胺/碳纤维复合海洋电场传感器电极

碳纤维电极具有成本低、化学稳定性好、性能可调控等优点,可用于开发高性能海洋电场传感器.利用电化学原位聚合法制备盐酸、硫酸、磷酸掺杂的聚苯胺/碳纤维(PANI/CF)复合电场电极,提高其电化学性能与电场响应性能.结果表明:碳纤维表面生成致密的导电聚苯胺膜,并在循环伏安测试中出现特征氧化还原峰;电化学阻抗分析显示PANI/CF复合电极低频(0.01 Hz)阻抗值至少降低为空白电极的1/118,利于对水下微弱电场信号进行响应.在电场响应性能测试中,盐酸掺杂PANI/CF复合电极电位漂移量最低达1.77 mV/d;能够较好地响应1 mV/10 mHz的低频率低强度电场信号;误差线性度最小值为0.111%,在同类电极中具有最好响应灵敏度.该新型复合电场电极制备方法简单、成本低廉,有助开发新一代低成本、高性能海洋电场传感器.

聚吡咯包覆的硒化铁复合材料电极的制备及其电化学性能

以普鲁士蓝(PB)作为前驱体,通过固相烧结法在氮气环境中制备FeSe_(2)材料,结合聚吡咯(PPy)优良的导电性能,利用原位氧化聚合法包覆聚吡咯,设计出了FeSe_(2)@PPy复合材料。在三电极体系中,以2 mol/L KOH溶液为电解液、FeSe_(2)@PPy复合材料为工作电极、Hg/HgO电极为参比电极,FeSe_(2)@PPy复合材料表现出了优良的电化学性能:在0.5 A·g^(-1)电流密度下的比电容高达1177 F·g^(-1)。同时也测量了FeSe_(2)@PPy复合材料电极的循环性能:在0.5 A·g^(-1)电流密度下,经过3000次充放电测试后比电容保持率为90.5%。电化学测试结果表明该复合材料在超级电容器应用方面具有一定的优势。

复合材料电极微细电火花加工表面微沟槽结构

表面微沟槽结构广泛应用于国防、电池反应堆、集成电路等领域。由Cu箔、CuSn合金箔和Sn箔三类材料构成的Cu-Sn复合材料微电极,可在工件表面获得具有复杂断面轮廓的微沟槽,故提出了Cu-Sn复合材料微电极的制备工艺并将其应用于表面微沟槽结构的微细电火花加工,建立了复合材料微电极的损耗模型,通过实验分析了复合材料微电极电火花磨削成形的过程。以上述研究为基础,采用厚度0.1 mm的Cu箔、厚度0.1 mm的均质CuSn合金箔和厚度0.3 mm的Sn箔制备复合材料微电极,并在180 V加工电压、26μs脉冲宽度和11μs脉冲间隔的作用下,对复合材料微电极进行电火花磨削成形并将其应用于Ti-6Al-4V的微细电火花加工。结果表明:Ti-6Al-4V表面获得了两种类型的微沟槽阵列结构,从而验证了所提工艺的可行性。

银/石墨烯复合材料研究进展

银和石墨烯具有导电导热、抗菌等优异性能,两者复合制备的银/石墨烯复合材料在材料领域受到广泛关注。介绍了银/石墨烯复合材料的合成机理和制备方法,总结了银/石墨烯复合材料在电接触材料、电极修饰材料、传感器、抗菌材料等领域的研究进展及应用情况。