氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。

短纤维-TPU复合材料力学性能理论与实验研究 (Ⅱ)弹性模量理论预测及实验

综合考虑纤维长度分布、纤维取向分布及纤维基质界面结合特性,提出了短纤维热塑性聚氨酯(TPU)复合材料模量预测方程,并进行了实验研究,理论预测方程与实验结果吻合较好。

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs-CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响。结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR-GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散。当pGONRs-CNTs质量分数为0.5%时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08%和提高了46.55%,阻隔性能和力学性能均得到显著改善。

氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备及表征

将不同维度纳米填料同时复合,采用纵向氧化切割MWCNTs法制得不同含量比的氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(GONRs-CNTs)2种维度纳米材料复合体,随后将上述填料加入到TPU基体中制得GONRsCNTs/TPU复合材料薄膜.采用FTIR、XRD、TG、XPS、TEM和FE-SEM研究了不同反应条件下所得GONRsCNTs复合体的结构及性能,并结合复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸测试以及表面形貌观察,研究了GONRs与CNTs的协同作用、二者的含量比对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响.研究表明,GONRs与CNTs的协同效应明显优于MWCNTs,同时当所加GONRs-CNTs复合体中GONRs与CNTs的含量比约为67∶33时,GONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低51.3%和提高29.3%,阻隔性能和力学性能均得到明显改善.

层叠状功能化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得层叠状功能化石墨烯纳米带（SF-GNRs）/热塑性聚氨酯（TPU）复合材料薄膜。采用FTIR、XRD、XPS、TEM和FE-SEM对SF-GNRs的结构进行表征,并结合复合材料薄膜的氧气透过率、体积电阻率测试及表面形貌观察,研究了不同质量分数的SF-GNRs对TPU复合材料薄膜阻隔和抗静电性能的影响。结果表明：所得高比表面积SF-GNRs在TPU基体中分散良好;当SF-GNRs质量分数为1.0%时,SF-GNRs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率相比纯TPU薄膜降低了67.76%,阻隔性能得到明显改善;当SF-GNRs质量分数达到1.0%～1.5%时,SF-GNRs/TPU复合材料薄膜出现了电渗流行为,表现出优良的室温导电性能。

宽频强吸收阻抗渐变结构设计与制备

复合结构被广泛应用于吸波材料设计,然而,宽频、高效的吸收性能需求给结构材料的研制带来了挑战。本文基于熔融沉积成型3D打印技术,以超导电炭黑(CB)/热塑性聚氨酯(TPU)为原料,设计了一种阻抗渐变的结构型吸波材料。根据多层结构反射率计算公式,结合有限迭代分析方法,构建阻抗渐变结构理论分析模型,推导结构等效电磁参数、输入阻抗、反射率的计算方法。所设计的阻抗渐变结构在2~18 GHz范围内可实现−10 dB的反射损耗,其中,在2.68~18 GHz范围内,达到了−20 dB的强反射损耗。分析阻抗渐变结构的电场、磁场和功率损耗,进一步阐述单元结构的微波吸收机制。实验结果与仿真结果较吻合,本文为宽频、高效的一体化吸波结构设计提供了一种技术途径。