功能化氮化硼光固化导热涂层的性能研究

高导热聚合物涂层在高性能电子器件散热领域具有重要应用价值。通过共混的方式,将不同尺寸、含量的功能化导热填料与光固化树脂复合,制备了可光固化的导热复合涂层。首先,利用丙烯酸化腰果酚作为功能助剂,通过机械球磨,实现不同尺寸六方氮化硼纳米片(CBNNS)的剥离与功能化制备;然后,将2种尺寸的CBNNS作为混合导热填料,制备复合光固化涂层。通过改变涂层中大尺寸和小尺寸CBNNS的比例、调节混合填料的含量,系统研究了填料的尺寸和含量对于涂层性能的影响。结果表明,当大尺寸和小尺寸填料的质量比为7.5∶2.5时,总填充量为20%的复合涂层的热导率(TC)可以达到3.15 W/(m·K),并表现出显著的散热效果。复合涂层导热性能的提升可归因于CBNNS的高热导率、功能化填料与树脂基体的低界面热阻、大尺寸CBNNS的取向、混合填料的协同效应等。

插层剂对纳米膨胀石墨片尺寸的影响

研究了一种制备纳米膨胀石墨的新方法,即在经典可膨胀石墨的层间插入爆炸性插层剂,利用微波诱导爆炸性插层剂瞬间释放能量,达到"爆轰"可膨胀石墨的效应,用于制备尺寸更细小的膨胀石墨薄片。利用X-射线能量散射光谱(EDS)分析石墨层间化合物组成,扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和X-射线光电子能谱(XPS)表征纳米膨胀石墨形貌、尺寸和元素组成。结果表明:硝酸铵和高氯酸铵是较良好的爆炸性插层剂,用新方法制备的膨胀石墨薄片,其化学组成、性质、形貌与经典膨胀石墨薄片相似,其大小(长边约3μm,宽边约2μm)显著小于经典膨胀石墨薄片(长边约6μm,宽边为4μm),其厚度(约50nm)与经典膨胀石墨薄片相当。上述结果表明新方法是一种制备更细小膨胀石墨薄片的简便、有效方法。

大尺寸蒙脱石纳米片渗透水化剥离及调控机制

大尺寸的蒙脱石纳米片对于制备二维蒙脱石功能复合材料具有重要意义。采用原子力显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪等方法研究了蒙脱石在渗透水化过程中的剥离行为,通过电导率分析和分子动力学模拟揭示了渗透水化剥离蒙脱石的机理,蒙脱石的剥片主要是在层间阳离子与外界水之间的渗透压作用下发生,进一步揭示了蒙脱石渗透水化过程中透析水量和悬浮液质量分数调控二维剥离的作用机制。结果表明:在渗透水化过程中,蒙脱石的片层厚度逐渐减小,但其片径尺寸并未遭到严重破坏,从而成功制备了大尺寸的二维蒙脱石纳米片。渗透水化制备的二维蒙脱石的厚度可达到超声剥离的效果,片径尺寸约为超声剥离的2倍以上。

TiO2/石墨烯复合材料的光生电荷分离调控与光催化产氢性能研究

半导体光生电荷分离是光催化过程中的关键步骤之一,其效率极大地影响了最终光催化性能.将TiO2纳米片与石墨烯复合,能够促进TiO2中光生电子和空穴的分离,从而提高其光催化活性.为了研究光生电荷的分离对TiO2/石墨烯复合材料光催化性能的影响,通过调控TiO2纳米片的尺寸来调节TiO2/石墨烯复合材料中光生电荷分离的能力,然后研究其对TiO2/石墨烯复合材料光催化性能的影响.合成了一系列不同厚度的TiO2纳米片,将其与石墨烯复合,并通过光沉积负载Pt纳米颗粒作为助催化剂,用于光催化产氢.实验结果显示,随着TiO2纳米片厚度减小,其与石墨烯形成的复合结构的光催化性能显著提高.这主要是由于TiO2纳米片厚度减小时,光生电子沿厚度方向穿过TiO2纳米片迁移到石墨烯的距离缩短,从而减少了光生电子在迁移过程中与空穴的复合;同时TiO2纳米片厚度减小使其比表面积增大,使得TiO2/石墨烯界面面积增大,从而使石墨烯更好地分离出TiO2中的光生电子,有更多的光生电子到达石墨烯参与催化反应,提高TiO2/石墨烯复合材料的光催化性能.此研究表明通过控制TiO2纳米片的尺寸来调控TiO2/石墨烯复合材料中光生电子和空穴的分离,是显著提高其光催化性能的有效途径.