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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。 ...
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利用温差发电的热电水泥基复合材料可以实现热能与电能的相互转换来降低城市环境温度和资源消耗,但热电转换效率过低及易受环境影响等问题制约了它的大规模应用。针对这个问题,本文提出了在高Seebeck系数的硼掺杂碳纳米管(Boron-doped carbon nanotubes,B-CNTs)基础上,添加高导电的膨胀石墨(Expanded graphite,EG),通过B-CNTs和EG多尺度混杂协同作用,整体提高水泥基复合材料的功率因数,相比于未添加膨胀石墨的水泥基复合材料功率因数提升了10倍,为1.49μW·m-1·℃-2。冻融循环后的EG-BCNTs/水泥复合材料导致孔隙率增加和水分的存在,引入了固-固、液-固等高密度缺陷界面,使载流子散射强度增加,出现水泥基复合材料冻融循环Seebeck系数强化现象。当冻融循环15次时,10.0wt%EG-5.0wt%BCNTs/水泥复合材料功率因数为1.54μW·m-1·℃-2。本文研究为改善热电水泥基复合材料性能及环境条件对于未来可行性应用提供了理论基础。 ...
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目前,在微波吸收的实际应用中,开发阻抗匹配良好,吸收性能优异的吸波材料仍然是一项紧迫且具有挑战性的工作。受传统非遗工艺吹糖技艺的启发,采用葡萄糖作为碳源,掺杂氮化硼(BN)纳米片,通过原位吹塑制备了BN掺杂多孔碳纳米复合材料。在吹塑过程中,通过控制BN的用量,实现对材料阻抗匹配的调节与优化。制备的BN掺杂多孔碳纳米复合材料具有优异的微波吸收性能,最小反射损耗(RL)值为-48.9dB,有效吸收带宽为7.28GHz。优异的吸波性能可归因于掺杂的BN纳米片与原位吹塑形成的多孔结构相互配合,有效地调节了材料的阻抗匹配,在微波吸波领域表现出巨大的应用潜力。 ...
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针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy,EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m-1·K-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m-1·K-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。 ...
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HKUST-1作为一种多孔材料,因其超高的比表面积和孔隙率,在气体捕获和分离方面应用广泛。但是HKUST-1通常以粉末形式存在,在使用过程中通常会出现粉尘、堵塞和力学性能差等问题。为了解决这些问题,以氮化硼(BN)气凝胶作为基体,采用原位生长的方法在其纤维表面生长HKUST-1晶体,制得了块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM和TEM等表征技术对复合材料进行结构和形貌的分析,并对其力学性能、CO2吸附和选择性能进行测试。研究结果表明,通过原位生长的方法成功制备了具有一定的力学性能的块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。其中,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料在50%的应变下材料的压缩强度为32 k Pa。同时,在273 K、1 bar的条件下,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料表现出最佳的吸附性能,吸附量为73 cm3/g,是纯相BN气凝胶的2.3倍。 ...
产业研究
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通过开炼法制备出甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料,研究MWCNT含量对复合材料分散性能、导电性能及电阻-应变响应性能的影响。结果表明:适量的MWCNT能够均匀分散在VMQ中,形成三维隧穿导电网络,使复合材料具备较低的渗流阈值(2.51%,质量分数,下同),较大的传感范围(>200%)及高灵敏度(GF>2 546.16),在多次循环过程中具有稳定的电阻响应信号,特别是在4 000次循环中展现出优异的电阻信号稳定性,同时没有出现肩峰现象。通过隧道效应理论模型分析,解释了电阻-应变响应机理,明确复合材料具有对大变形隔震支座进行实时应变监测的潜力。 ...
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