同轴电缆用超疏水二氧化硅@石英纤维复合材料的性能研究

具有低介电常数的SiO_(2)复合材料在低介电和隔热保温材料领域有着广阔的应用前景,但SiO_(2)复合材料在实际应用中存在吸水性强、保存条件苛刻等问题。使用疏水改性剂(六甲基二硅氮烷(HMDS)、硬脂酸、十二烷基硫酸钠)对SiO_(2)@石英纤维复合材料进行改性,研究疏水改性剂类型及质量分数对复合材料疏水性能和介电性能的影响。结果表明,3%的HMDS改性复合材料的疏水改性效果最好(接触角为151.6°),保存240d后接触角最低为132.6°,200℃煅烧后复合材料的介电常数低至1.87。将疏水改性SiO_(2)@石英纤维复合材料制成同轴通信电缆,所得电缆的电压驻波比为1.48,衰减值为1.56dB,特性阻抗为48Ω。疏水改性复合材料具有优异的电缆性能,在通信电缆等领域展示出潜在的应用价值。

SiO_(2)纳米纤维复合材料研究进展

随着纳米科技的快速发展,SiO_(2)纳米纤维复合材料因其卓越的物理化学特性,如高比表面积、优异的机械强度和良好的热稳定性,在材料科学领域引起了广泛关注,此次研究探索了SiO_(2)纳米纤维的合成方法、性能优化策略及其在环境治理、生物医学和能源转换存储等领域的应用。研究过程中,也面临了成本、可扩展性、环境影响和生物相容性等挑战,并提出了相应的解决策略,研究表明,通过持续的研究和技术创新,SiO_(2)纳米纤维复合材料有望在未来的材料科学和相关技术领域中发挥更加重要的作用,为推动社会的可持续发展作出贡献。

PVA纤维和纳米SiO_(2)对水泥基复合材料性能影响研究

通过复掺PVA纤维和纳米SiO_(2)到水泥基复合材料中,研究不同PVA纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和纳米SiO_(2)掺量(1.0%、1.5%、2.0%)下水泥基复合材料的抗折性能、抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能,并利用SEM扫描电镜分析了水泥基复合材料的微观形貌,探讨了PVA纤维和纳米SiO_(2)对各方面性能的作用机理。结果表明:水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度均随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加逐渐增大,当二者掺量均为2.0%时,抗折强度最高为11.34 MPa,抗压强度最高为70.2 MPa。随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加,水泥基复合材料干湿循环后的质量损失率逐渐减小,抗压强度耐蚀系数逐渐增大,当PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量均为2.0%时,质量损失率最低为0.827%,抗压强度耐蚀系数最高为0.995。

溶胶凝胶法制备SiO2气凝胶/石英纤维增强石英复合材料及其性能探析

为合理研究增强石英纤维复合材料性能的方法,为SiO2气凝胶制备提供合理的参考,本文以正硅酸乙醋等作为主要原料,对石英纤维进行一系列的真空浸渍固化处理,通过有效的手段,增强石英复合材料的性能,提升SiO2气凝胶的应用效果。研究表明,在石英纤维复合材料中应用SiO2气凝胶可持续优化材料的使用性能,有效降低复合材料显气孔率和吸水率,提高了材料的憎水性能,改善材料的吸湿性。同时,提高了复合材料的体积密度、力学强度,但又对石英纤维复合材料的介电常数几乎不会产生影响,对损耗角正切的降低也有一定帮助,从而满足实际应用需求。

石英纤维/SiO_(2)复合材料透波罩吸水增重对电性能的影响

受制备工艺的影响,石英纤维/SiO_(2)复合材料透波罩具有较高的比表面积,因此在空气中易吸收水分。本文通过研究吸水对石英纤维/SiO_(2)复合材料试片及透波罩整罩电性能的影响,给出透波率下降与吸水增重的规律;通过对透波罩整罩吸水过程的研究,给出了吸附动力学模型。结果表明:吸水后材料的介电常数变化较小,但损耗角正切呈倍数增加;在20℃~30℃、65%~75%相对湿度环境条件下,透波罩未采取防潮措施时,在2周内达到吸附平衡,平衡吸附量为0.083 kg/m^(2),最大吸水率为6.3‰,16 GHz下透波率下降7%~11%,之后基本保持不变。透波罩整罩吸水过程符合Langergren赝二级吸附动力学模型。基于这些特点,石英纤维/SiO_(2)复合材料透波罩在使用时必须采取一定的防潮措施,以降低材料对空气中水分的吸附能力,保持透波性能稳定。

纳米SiO_(2)和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能

通过18组共90根纳米SiO_(2)和聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料预制切口小梁试件的三点弯曲断裂试验,以起裂断裂韧度和断裂能作为评价指标,探讨了纳米SiO_(2)掺量、PVA纤维体积分数及石英砂粒径对水泥基复合材料断裂性能的影响.结果表明:适量的纳米SiO_(2)和PVA纤维可显著改善试件的断裂性能,在未掺纳米SiO_(2)或纳米SiO_(2)掺量为2.0%条件下,随着PVA纤维体积分数的增加,试件的起裂断裂韧度和断裂能均呈现先增后减趋势,且均在PVA纤维体积分数为1.2%时达到最大值.当纳米SiO_(2)掺量小于1.5%时,试件的断裂性能随着纳米SiO_(2)掺量的增加而提高;当纳米SiO_(2)掺量大于1.5%时,纳米SiO_(2)的掺入对试件的断裂性能有不利影响;随着石英砂粒径的减小,试件的断裂性能逐渐降低.

块状石英纤维/Al_2O_3气凝胶复合材料的非超临界干燥法制备及表征

采用溶胶-凝胶法和常压干燥法以N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)作为干燥控制化学添加剂制备了低密度石英纤维增强Al2O3气凝胶复合材料.通过氮气吸附-脱附实验比较研究了石英纤维对氧化铝气凝胶孔结构参数的影响;采用X射线衍射技术表征了在升温过程中石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料的相结构变化;利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了Al2O3气凝胶基体及其石英纤维复合材料的微观形貌;初步探讨了DMF对Al2O3气凝胶形貌和密度的影响.研究结果表明石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料成块性好,纤维与气凝胶基体结合紧密,石英纤维提高了Al2O3相转变温度,适量的DMF有利于形成均匀凝胶网络结构,减小干燥收缩压力.

SiO_(2)气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO_(2)气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO_(2)气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO_(2)气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO_(2)气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO_(2)气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO_(2)气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。

纳米SiO_(2)/玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的制备和耐久性能研究

首先,利用上浆法,将改性纳米SiO_(2)与玄武岩纤维复合;然后利用手工铺料法,制备了纳米SiO_(2)/玄武岩纤维增强环氧树脂层状复合材料(S-BF/EP)。利用SEM对改性玄武岩纤维和玄武岩纤维/环氧树脂层状复合材料的表面形貌和界面形貌进行了研究;利用FT-IR、TGA和万能力学试验机对复合材料的分子结构、热解性能和耐久性能进行了研究。结果表明,纳米SiO_(2)成功被偶联剂改性,并均匀附着在玄武岩纤维表面,玄武岩纤维表面的粗糙度被有效地改善;S-BF/EP层状复合材料内纳米SiO_(2)对应的Si-O-Si键收缩振动,使得S-BF/EP层状复合材料比空白EP样品多出1107和803 cm-1两个振动峰;S-BF/EP层状复合材料降解温度比EP材料高10℃,其在建筑材料应用方面更有优势;S-BF/EP层状复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别为489和987 MPa,均高于环氧树脂材料样品的368和795 MPa;经过95℃湿热老化后,S-BF/EP层状复合材料抗拉强度和抗弯强度性能损失分别为23.9%和9.6%,明显低于空白EP样品的32.9%和36.6%;断裂面SEM分析表明,S-BF/EP层状复合材料中纤维与环氧树脂基体结合紧密,未发现裂纹或者缝隙。

硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。

溶胶-凝胶Al_2O_3涂层石英纤维增强甲基硅树脂基复合材料的制备

采用溶胶-凝胶法在石英纤维的表面涂敷Al2O3涂层,用AFM对涂敷后纤维的表面形貌进行了研究,并通过束丝拉伸强度的测试优化了Al2O3涂层热处理工艺条件,着重分析了Al2O3涂层对石英纤维增强甲基硅树脂复合材料界面性能的影响。结果表明,Al2O3涂层在500℃下可有效隔绝石英纤维与树脂基体之间的反应,改善复合材料的界面强度,提高复合材料的层间剪切性能。经400、600℃热处理后的Al2O3涂敷石英纤维增强复合材料的层间剪切强度分别为8.2、5.4 MPa,分别是未涂敷复合材料的3.4倍和2.3倍。

碳纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料的制备及保温性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,无水乙醇和去离子水为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了SiO_(2)气凝胶,再以不同含量(0,1%,3%和5%(质量分数))短切碳纤维为增强材料,在胶凝完成后,经过表面改性,采用常压干燥工艺,制备了碳纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料。采用XRD、SEM、FT-IR和孔径测试等方法对制备所得复合材料的微观结构、形貌、孔径分布和导热性能进行了测试分析。结果表明,碳纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料为典型的非晶态结构,属于毛细凝聚特征的介孔材料,碳纤维的掺杂并没有改变SiO_(2)气凝胶的晶态结构;未掺杂碳纤维的SiO_(2)气凝胶的颗粒相互堆搭,掺入碳纤维的SiO_(2)气凝胶颗粒的孔隙明显减小,孔洞结构较为完整,碳纤维的掺入填充了大尺寸孔隙,有助于气凝胶孔径分布区间的收窄,当碳纤维的含量为3%(质量分数)时,颗粒分布最佳;随着碳纤维含量的增加,复合材料的导热系数呈现出先降低后升高的趋势,当碳纤维的含量为3%(质量分数)时,样品的导热系数最低为0.019 W/(m·K)。综合来看,当碳纤维的含量为3%(质量分数)时,复合材料的保温性能最佳,在建筑保温材料领域具有广阔的应用前景。

纳米SiO_(2)改性纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料早期性能及微观结构

为优化纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料(OPC-CSA-ECC)的性能,拓宽纳米SiO_(2)的应用范围,本文系统探讨了纳米SiO_(2)对OPC-CSA-ECC凝结时间、强度和韧性的影响,并结合XRD和SEM分析了体系的微观结构和改性机制。结果表明:纳米SiO_(2)缩短了复合胶凝体系的凝结时间,且掺量越大凝结时间越短;纳米SiO_(2)可提高OPC-CSA-ECC的强度和韧性,纳米SiO_(2)的适宜掺量在1.5%(质量分数),对应的7 d和28 d龄期抗压强度分别为59.1 MPa和85.4 MPa,等效弯曲韧性分别为195.82 kJ/m^(3)和256.51 kJ/m^(3)。纳米SiO_(2)没有改变水化产物的种类,但促进了C-S-H凝胶生成且消耗了部分portlandite晶体。SiO_(2)通过提高基体密实度增大了基体与纤维之间的粘结性能,有助于应变硬化行为的实现。

短碳纤维增韧石英复合材料性能研究

以短碳纤维为初始原料 ,采用溶胶—凝胶技术引入SiO2 组分 ,在一定的热压烧结制度下得到致密Cf/SiO2 复合材料 ;研究了其烧结条件、力学性能、线膨胀及烧蚀性能。实验表明 ,基体保持非晶态 ,可达到 99%的致密度 ;随碳纤维含量的增加 ,弯曲强度 (σf)无显著变化 ,断裂韧性 (KⅠC)先升后降 ;线膨胀系数随碳纤维含量增加而增加 ,该材料具有良好的抗热震及耐烧蚀性能。

石英纤维增强石英陶瓷复合材料制备研究进展

石英纤维增强石英(SiO2f/SiO2)陶瓷复合材料具有优良的力学、介电、烧蚀和热物理等综合性能,是高速导弹天线罩、天线窗的首选材料。本文从石英纤维增强石英陶瓷复合材料的制备方法、石英纤维织物结构及预处理工艺、循环浸渍及后处理工艺、复合材料防潮处理和复合材料的发展等方面简述了国内外的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。

连续石英纤维增强二氧化硅复合材料研究概况

目前,溶胶-凝胶(Sol-gel)法是制备连续石英纤维增强二氧化硅(SiO_2f/SiO2)复合材料的主要方法。本文介绍了影响SiO2f/SiO2复合材料致密化的因素,并综述了SiO2f/SiO2复合材料的研究进展,对SiO2f/SiO2复合材料的制备工艺及防潮涂层提出了几点建议,并展望了该材料的应用前景。

三向石英复合材料的研制

论述了石英纤维 /熔融石英复合材料的制备工艺及后处理工艺对材料密度和力学性能的影响。试验表明 :本工艺可制备出高致密性、力学性能优良、耐烧蚀性及电性能优异。

玄武岩纤维纳米SiO_(2)增强混凝土力学性能试验研究

以玄武岩纤维体积掺量和纳米SiO_(2)取代率为考虑因素,通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度试验,研究了玄武岩纤维与纳米SiO_(2)增强混凝土的力学性能。研究发现:玄武岩纤维的掺入改变了纳米SiO_(2)混凝土的破坏形式;复合掺入玄武岩纤维与纳米SiO_(2)时,混凝土基体的立方体抗压强度、劈拉强度与抗折强度均有一定的提高。纤维体积掺量为0.10%的玄武岩纤维与取代率为1.0%的纳米SiO_(2)共同掺入时,玄武岩纤维纳米SiO_(2)混凝土的立方体抗压强度与抗折强度增强效果最优;当玄武岩纤维体积掺量为0.15%、纳米SiO_(2)取代率为1.5%时,玄武岩纤维纳米SiO_(2)混凝土的劈拉强度增强效果最优,较素混凝土提高了22.97%,基于试验数据建立了玄武岩纤维掺量纳米SiO_(2)增强混凝土的立方体抗压强度预测模型。

纳米SiO_(2)对玄武岩纤维/混凝土高温后力学性能的影响

通过试验研究了普通混凝土(NC)、玄武岩纤维混凝土(BFRC)、掺纳米SiO_(2)的玄武岩纤维混凝土(NBFRC)在不同温度后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能。结果表明:在各个温度下,NBFRC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度均高于BFRC与NC的强度。三种混凝土的抗压强度在400℃时达到最大值,随后逐渐降低,劈裂抗拉强度与抗折强度均随着温度的升高呈现下降的趋势。在常温下,NBFRC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度较NC分别提高了13.2%、22.9%、13.2%;400℃时,较NC分别提高了12.4%、23.3%、21.9%;800℃时,三种混凝土的强度达到最低,此时NBFRC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度仅为常温时的47.8%、29.1%、35.5%。依据试验结果建立的NC、BFRC、NBFRC的相对强度预测模型吻合度较高。

体育器材用碳纤维复合材料制备及力学性能

为提升体育器材相关材料的的强度与力学性能,研究体育器材用碳纤维复合材料的制备方法及力学性能。使用浓硝酸改性碳纤维,同时利用SiO_(2)改性环氧树脂,混合两种材料,配合其他添加物质,制备出碳纤维复合材料。通过试验分析碳纤维用量、预处理温度与时长对复合材料强度影响,测试SiO_(2)使用情况及用量对复合材料力学性能影响,分析聚酰胺用量对该复合材料弯曲强度影响。试验结果显示:碳纤维用量为7%(质量分数),预处理时间为5 h,处理温度为65℃时,复合材料的拉伸强度等力学性能相对理想;SiO_(2)作为改性剂,用量为4%(质量分数)时,复合材料力学性能较好;聚酰胺用量为2.0%时,能够提升测试材料的抗弯强度。