基于电活化聚合物的发电机设计与原理实验研究

为了缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾,本文对电活化聚合物这种清洁、高效的新型能源材料进行了发电研究,仿真设计了基于电活化聚合物的发电装置,并通过实验验证了发电的可行性。     

介电弹性体发电实验研究

介电弹性体功能材料是具有优异性能的新型电场活化聚合物,特别适于针对低频、大变形的能量源而发电的场合。本文依据介电弹性体薄膜材料的结构特征,讨论了介电弹性体材料发电的基本机理,通过实验,分析了发电过程中弹性体材料面积大小对发电效率的影响,为介电弹性体材料在发电中的应用提供了依据。     

电活性聚合物的力学性能及发电应用

依据电活性聚合物机械能向电能的转换机理,研究电活性聚合物发电原理.采用Mooney-Rivlin模型建立了电活性聚合物变形特性的数学模型,分析了材料在不同状态下的力学特性.并分析了电活性聚合物在静电场中的受力情况,能量收集方程及运动学方程.采用丹佛斯生产的电活性聚合物材料,构建电活性聚合物风力发电机实验平台;通过大量的实验研究,分析实验数据和现象,结果证实了电活性聚合物发电的原理.     

导电聚合物/磁性纳米复合材料的制备及其结构与性能

导电聚合物/磁性纳米复合材料的研究是开发同时具有电、磁性能的功能材料的最佳选择之一,是制备电磁屏蔽材料,电磁波吸收剂等功能材料的重要途径。导电聚合物与磁性纳米粒子复合,既可实现电、磁性能的复合,又可通过调节各组元的组成和结构实现对材料电、磁性能的调节。对目前导电聚合物/磁性纳米复合材料的制备原理、方法,复合材料的结构及控制,材料的性能与应用进行了评述。     

聚合物基复合介电材料的研究进展

具有高介电常数、低介电损耗的柔性聚合物基复合材料在电子电气行业和能源等领域有重要的应用前景。本文结合国内外近年来在这一领域的研究成果,对聚合物基高性能复合介电材料的研究进展进行了介绍。根据填料类型的不同,重点讨论了有机填料、介电陶瓷填料和导电填料对聚合物基复合材料介电性能的影响。从填料粒子的结构尺寸、几何形貌,以及填料粒子与聚合物基体之间的界面相互作用出发,探讨了影响复合材料介电性能的因素。在此基础上提出今后的研究要更加关注纳米填料的纳米效应和多组分填料之间的协同作用。     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

高储能密度钛酸钡基复合材料

 高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展,高储能密度介电材料受到越来越多的关注,出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度,其发展的关键是提高储能密度。本文对近年来高储能密度介电材料的研究发展进行了概述,主要讨论了通过对钛酸钡的改性(即掺杂改性、表面包覆改性和复合材料制备)来提高介电材料的储能密度。分析了钛酸钡/聚合物复合材料的制备方法及其介电性能的影响因素,其中,陶瓷填料和聚合物基体2相界面的相容性是复合材料介电性能的重要影响因素。同时,指出了解决BaTiO₃粒子在聚合物基体中的分散问题、填料和聚合物基体的选择以及制备过程中工艺条件的控制都是研究兼具高介电强度和高介电常数复合材料的发展方向。     

高性能聚合物电纺纳米纤维最新进展

近20年来,静电纺丝技术得到了快速发展和应用; 不同材料的电纺纳米纤维(包括聚合物基、金属基、陶瓷基、碳基及其复合材料等)已在能源、环境、生物医学和国防军工等领域得到了泛应用.通常,静电纺丝技术需将聚合物或聚合物前驱体原料溶解于溶剂中或者加热熔融进行电纺加工.然而,芳杂环高性能聚合物(如聚酰亚胺、芳香聚酰胺、聚苯等)由于其主链上的刚性环状结构,既难溶解于普通有机溶剂,也难加热熔融,没有流动性,故难以通过静电纺技术制备其纳米纤维.为了解决这个难题,研究人员努力探索了许多间接方法和途径来制备电纺高性能聚合物纳米纤维,并取得了突破性进展.如通过电纺前驱体法大规模地制备聚酰亚胺纳米纤维、利用热致重排进行分子转化制备了电纺聚苯并二噁唑纳米纤维、利用模板电纺法制备了聚苯基和聚吡咙基纳米纤维等.该文详细介绍了通过静电纺丝技术制备高性能聚合物纳米纤维的最新进展,具体包括聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯撑苯并二噁唑、芳香聚酰胺、聚苯、聚吡咙等芳杂环聚合物纳米纤维.此外,由于聚丙烯腈是制备碳纤维的重要前驱体,也对电纺聚丙烯腈纳米纤维的制备做了简要介绍.     

基于ANSYS的超弹性模型参数确定

电场活化聚合物（DielectricElastomer）属于大变形超弹性材料,基于ANSYS的超弹性模型对试验数据进行了拟合处理,选取出适合描述电场活化聚合物的超弹性模型——5参数Mooney—Rivlin模型、9参数Mooney-Rivlin模型和3次Ogden模型．依据非线性力学理论推导出了电场活化聚合物的工程应力计算公式,并利用单轴拉伸试验数据验证了这些计算公式的正确性．     

铁电复合材料介电性的研究现状

在材料研究领域中,具有电学性能的陶瓷/聚合物复合材料是一种新型的复合材料,其中具有高介电性能的0-3型陶瓷/聚合物复合材料,以其广泛的应用前景已经引起人们极大的关注.作者对近年来有关高介铁电复合材料的介电性研究进行了总结,介绍了具有高介电性能的铁电陶瓷/聚合物复合材料的介电理论模型、制备方法、介电性的影响因素、国内外的研究现状及应用,并展望了其未来的发展趋势.     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。     

导电聚合物的电化学聚合研究进展

电化学聚合是制备导电聚合物材料的有效途径。主要从电化学合成体系方面综述了导电聚合物电化学合成的研究进展,介绍了三氟化硼乙醚（BFEE）及其混合电解质溶液体系、离子液体在导电聚合物电化学合成中的应用。指出了电化学聚合面临的挑战和机遇。     

外电场对材料电子结构的影响

导电聚合物材料因其具备的研究和应用价值而备受人们的关注,这类材料在光、电、磁等诸多领域已显示出其独特的优势,可在许多实际应用中取代传统的金属和非金属材料,导电聚合物因此而成为国际上材料研究和应用领域的一个热点.文中采用量子化学计算中的间略微分重叠哈密顿以及组态相互作用方法,通过对一段聚合物材料分子链在外电场作用下电子结构的变化、电荷转移行为等现象的研究,分析了影响其物理性质的因素,寻找了微观结构与宏观性质之间的相互联系,为材料的实际应用提供理论依据.     

基于介电弹性体面积应变特性的实验研究

电场活化聚合物在直流电场作用下会产生大幅度的应变,通过本次实验研究影响介电弹性体材料激活区(电极涂层区域)面积应变的主要因素,寻找激活区面积应变和这些影响因素之间的关系,进而根据它们之间的关系确定能获得所需激活区面积应变的合适条件.文中对材料分别从单轴预拉伸、均匀双轴预拉伸、非均匀双轴预拉伸等方面作实验分析.     

聚(3,4-乙撑二氧硒吩)及其乙撑取代类似物的研究进展

本文综述了聚(3,4-乙撑二氧硒吩)(PEDOS)及其乙撑取代类似物的结构及单体合成,系统介绍了其发现及研究进展,重点介绍了该类聚合物的制备方法和性能以及在电致变色、电极材料等方面的应用,并对其在未来的发展进行了展望。     

电活性聚合物驱动的仿生变色伪装技术研究进展

 电活性聚合物材料是一种具有电场响应变形的软体智能材料，其质地柔韧，变形过程与生物肌肉类似，被公认为是一种理想的人工肌肉材料。基于电活性聚合物的变色技术具有贴近生物本体特征和适用于复杂结构的应用优势，为新一代变色伪装技术的发展提供了新的方向。介绍了自然界生物的变色机理，比较了避役科生物的结构变色和头足纲生物的化学变色的区别；分析了现有仿生变色技术的现状，发现其中存在变色调控方式复杂、缺少变形适应性的特征；介绍了电活性聚合物电致变形的基本驱动机理，指出了这种类肌肉驱动变色方式存在的先进性和前沿性；比较了几种典型的电活性聚合物的变色技术及其特点，并归纳了现有研究中存在的挑战。该技术的实施有望推动新一代军事伪装装备发展，为具有环境共融特征的机器人提供应用技术支持。     

电场活化聚合物变形特性有限元分析

电场活化聚合物(dielectric elastomer,DE)是一种高分子聚合物薄膜材料,该材料在电场力作用下会产生超弹性变形,且具有非线性特性。文章应用ANSYS有限元仿真分析方法,选取最适用的Ogden模型材料参数作为模型参数,通过对模型其他参数和边界的设定,构建出DE变形机理有限元模型;通过仿真实验对比分析了材料变形特性规律及影响因素,即驱动电压的变化、预拉伸的大小以及电极材料等因素影响着DE应变的响应。有限元仿真分析方法为DE变形机理特性研究提供了一种可行的创新方法。     

产业风暴

<正>新材料 1.大连化物所研发出新型宽温区高温聚合物电解膜近日,中国科学院大连化学物理研究所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源共性核心技术研究组研究员王素力和孙公权团队,在高温聚合物电解质膜方面取得新进展。该工作研发出一类磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜,拓宽了高温聚合物电解质膜燃料电池（HT-PEMFC）的操作温度,为该类电池的实际应用奠定了基础。     

用MARKAL模型研究中国未来可持续能源发展战略

为研究中国未来可持续能源发展战略 ,在对未来社会经济发展进行合理的假设基础上 ,应用中国 MARKAL 模型 ,对 1995～ 2 0 5 0年间中国终端能源消费及构成、一次能源消费及构成、电力构成、二氧化碳排放量等进行了研究。分析了终端能源消费中油气电比重的增加、先进高效的火电机组以及新能源与可再生能源和核能的应用对减排二氧化碳的作用。此外 ,还应用该模型对由煤制油品、煤制氢等满足未来急剧增长的交通运输燃料的需求以及由煤制合成气实现城市清洁能源的大规模应用进行了研究。     

新型导电高分子材料

本文阐述了导电高分子材料的概况,着重论述了结构型导电聚合物的导电机理——类似石墨的导电结构及孤子跳跃理论;叙述了聚乙炔的合成和结构、聚乙炔掺杂以及近年来新开拓的导电聚合物-聚荼、硅-酞菁聚合物及聚噻吩薄膜;介绍了这些结构型导电聚合物可应用于大功率的蓄电池、太阳能电池、电磁屏蔽材料以及电色材料等方面;最后指出当前导电高分子材料的发展方向——既要发展新的结构型导电聚合物又要确立切实的指导理论。