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纤维增强环氧树脂比重小,比强度高,固化收缩率低,耐腐蚀性能优异,被广泛应用于航空航天等领域。受到特殊加工工艺和电子电力行业散热需求的影响,产品对材料导热性能的要求日益严格。本研究以阻燃聚氨酯开孔泡沫(PUF)为模板,在其中引入纳米氮化硼(BNNS)进行改性,并采用浸渍-热压成型法制得低填充氮化硼-聚氨酯/玻纤/环氧导热复合材料,以研究不同BNNS用量对复合材料热性能和电气性能的影响。结果表明,BNNS原位生长在PUF的三维骨架表面,随着BNNS用量的增加,复合材料的热性能显著提高。当氮化硼纳米片含量为1vol%时,复合材料热导率可达0.53 W/(m·K),提高了103%,同时其线膨胀系数降低了77.6%。当BNNS含量为0.5vol%时,复合材料玻璃化转变温度提升了13.5℃,并具有最佳的热稳定性和力学性能。此外,得益于氮化硼自身优异的绝缘性,复合材料的体积电阻率提升至7.2×1015Ω·cm,且耐电弧性能也有明显提升。 ...
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碳纳米纤维作为一种三维碳纳米材料,可作为铝离子电池正极活性材料的载体形成柔性自支撑复合结构,兼具生长模板、导电基体以及缓冲支撑三重作用,以改善正极活性材料在储铝过程中存在的循环稳定性差、比容量不足以及倍率性能低下等问题。以聚丙烯腈为前驱体制备了氮掺杂碳纳米纤维,分别在700、800和900℃进行热处理。TEM、Raman和ICP-OES结果表明,高碳化温度会增加碳纳米纤维的石墨化程度提高其导电性,但能作为电化学活性位点的缺陷含量也会随之降低。结合EIS测试结果分析表明,900℃碳化的碳纳米纤维由于具有更高的石墨化程度而具有更小的电荷转移阻抗,而800℃碳化的碳纳米纤维由于具有更多的吡啶氮和吡咯氮等缺陷位点而具有更小的扩散阻抗。循环充放电结果显示,800℃碳化的碳纳米纤维在铝离子电池中表现出了最佳的储能性能,这是碳纳米纤维的微观结构、石墨化程度、缺陷浓度等因素共同作用的结果。这一研究成果为铝离子电池正极的设计提供了理论基础和设计依据。 ...
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产业研究
以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。 ...
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