酚醛树脂／层状硅酸盐复合材料研究及应用展望

众所周知,纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于10~2nm的复合材料。由于纳米尺度效应,大的比表面积和强的界面相互作用以及独特的物理化学性质,使聚合物/纳米复合材     

纳米层状硅酸盐在轮胎气密层中的应用研究

聚合物纳米复合材料因其分散相的高度精细化和纳米尺寸效应而具有与传统复合材料明显不同的力学性能和功能性能。其中,层状硅酸盐聚合物纳米复合材料又以分散相的高形状系数比而具有更为突出或特异的性能,如高刚性、高强度、高阻隔、高阻燃性等。因此聚合物纳米复合材料自问世以来便受到各国学者和工业界广泛关注。在轮胎气密层橡胶中,可以充分利用纳米层状硅酸盐材料的高阻隔性,从而起到提高气密性的作用。更进一步的应用研究表明,可以通过使用纳米层状硅酸盐填充橡胶作为气密层,在不损失气密性的情况下,减少气密层厚度,从而降低轮胎重量,实现原价节俭和滚动阻力降低的双重效果。     

纳米复合材料分散相粒度分布评价

提出了一种纳米复合材料分散相粒度分布评价方法．该方法首先建立了分散相粒度分布模型。然后将纳米复合材料TEM图像二值化后与平行线阵列叠加，再提取纳米复合材料TEM图像中分散相颗粒图像与平行线交叠的信息，经过处理得到分散相的粒度分布参数，并评价分散相的粒度分布．将该方法实际应用于环氧树脂一纳米SiO2复合材料粒度分布评价，验证了该方法的可行性．     

SnO2/Si-NPA 复合薄膜气敏传感材料的酒敏特性研究

应用匀胶旋涂和退火处理的方法将纳米级SnO2和具有规则阵列结构和多孔结构的硅微米/纳米结构复合体系硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)进行很好地复合,对复合材料的电阻酒敏特性进行了测试.结果表明,SnO2/Si-NPA与Si-NPA相比对酒精具有更高的灵敏度和更好的长期稳定性SnO2/Si-NPA良好的酒精敏感性能被归因于复合薄膜材料既保持了衬底材料独特的微纳双重结构,又保证了SnO2能够发挥其在传感方面的作用,即高灵敏度来自干其巨大的比表面积对酒精分子的物理吸附和材料对酒精分子化学吸附.通过工艺条件的进一步改进以及气体标定系统和信号检出系统进行配套设计与优化,可望开发出性能优异的酒敏传感元件.     

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。     

纳米复合La9.33Si6O26/Ce0.85Bi0.15O1.925氧离子导电体的制备及其导电性能

将以聚乙烯醇为聚合剂的空间俘获合成法与共沉淀法相结合制备85% La9.33Si6O26-15% Ce0.85Bi0.15O1.925纳米复合氧离子导电体.通过X射线衍射方法分析试样的相组成和晶粒尺寸,利用交流阻抗测试研究材料的氧离子导电性.研究结果表明:所用合成方法能制备La9.33Si6O26 和Ce0.85Bi0.15O1.925两相共存的纳米复合材料,纳米复合粉体的平均晶粒尺寸为35 nm,纳米复合烧结块体材料的平均晶粒尺寸为70 nm;通过纳米复合技术能显著提高材料的氧离子导电性;在600 ℃时,纳米复合材料的氧离子导电性比纯La9.33Si6O26的导电性提高2个以上数量级.     

氧化石墨烯/铅复合材料的合成

石墨烯是最薄的二维材料,具有极大的比表面积,可以作为纳米颗粒的基底.将氧化石墨烯和金属纳米颗粒进行复合,发挥二者的协同作用,是一种拓展和增强这2种材料性能的优选方法.本文将乙酸铅引入分散在水中的氧化石墨烯体系,获得了负载铅纳米复合材料,发现在该体系中氧化石墨烯的还原性也得到了发挥.      

仿生增强制备聚乳酸基骨组织工程复合材料

依据仿生原理制备了纳米羟基磷灰石聚乳酸(nHA-PLA)复合的骨框架材料.此复合材料中的主要成分是纳米羟基磷灰石,纳米相的羟基磷灰石就是天然骨中主要的无机相.在保持高孔隙率(90%)的同时,复合材料的抗压性能达到2.07 MPa,高于单纯的聚乳酸框架材料(为0.89 MPa).分离成骨细胞并在三维框架材料上培养,用扫描电镜进行观察,复合材料具有很好的细胞贴附性能.仿生制备的三维纳米羟基磷灰石聚乳酸复合骨框架材料,无论从结构还是性能上,都是骨组织工程中的优选材料之一.     

氨基改性Fe3O4@SiO2核壳结构的DNA吸附特性

采用溶胶-凝胶法,以平均粒径20 nm的Fe3O4纳米颗粒为种子,在碱性环境下催化正硅酸乙酯(TEOS)水解制备Fe3O4@SiO2核壳结构纳米复合粒子;并采用前接枝方式在40℃水浴温度下,APTES为硅烷偶联剂,制备氨基功能化Fe3O4@SiO2纳米复合材料;通过透射电镜和红外光谱仪对材料的形貌和结构进行表征,并通过凝胶电泳,生物分光光度计等实验手段研究材料氨基改性前后对质粒DNA的吸附性能.研究结果表明:氨基改性后的纳米复合材料比没有改性的材料对质粒DNA具有更加良好的吸附性能,改性后的材料在吸附量和吸附速率上均有大幅度提高,且随着材料的用量加大,其最终的吸附效果也更好,并且由于材料良好的磁性能,使得被吸附的DNA能够更有效更方便地被回收.     

TiO_2纳米片/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容器性能

以无定形TiO_2粉体为前驱体,利用水热反应制得TiO_2纳米片,后与氧化石墨复合并还原得到TiO_2纳米片/石墨烯(rGO)复合电极材料。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行表征。结果表明,TiO_2纳米片是由粒子聚集而成,在复合材料中,TiO_2纳米片进入到了石墨烯片层之间,增加了复合材料的比表面积。循环伏安(CV)、恒电流放电(CP)和循环寿命测试表明,TiO_2/rGO纳米复合电极材料在三电极体系中,电流密度为1A·g~(-1)时,比电容高达240.9 F·g~(-1)。2 000次循环后仍保持初始电容68%,表现出优秀的超级电容器电极材料性能。     

聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能

聚合物基纳米复合材料PNC以其宏观复合材料无法替代的优势日益获得学术界和企业界的青睐。材料在纳米尺度上的复合，将产生高性能化和功能化。这里着重分析和讨论了聚合物基纳米复合材料的制备方法以及材料的优异性能。     

聚合物／层状无机物纳米复合材料研究进展

从聚合物／层状无机物纳米复合材料的类型和制备方法、结构与性能表征等方面,总结了聚合物／层状无机物纳米复合材料的研究进展。利用插层复合原理制备各种聚合物／层状无机物纳米复合材料,赋予材料独特的结构,更优异的力学,热学,电磁和光学及其气体阻隔性能,具有重要的科学意义和应用前景。     

填充补强剂在橡胶基质中分散状态的研究

将透射电子显微镜 (TEM)与扫描电子显微镜 (SEM )结合在一起, 系统观察了氧化锌、碳酸钙、陶土、粘土、炭黑、白炭黑等填料在丁苯橡胶中的分散状态,也考察了粘土 /橡胶纳米复合材料中粘土晶层的分散情况。发现各种填充补强剂在橡胶中均存在着几种层次的分散结构,混炼过程会进一步粉碎粒子,粉碎程度的大小依赖于分散相的内聚强度和结构特征。直接混炼也会造成粘土晶层一定程度的剥离,从而在基质中产生一些纳米尺度的分散质。大多数纳米复合材料包括原位聚合制备的纳米复合材料中,分散相都存在着一定程度的聚集体,不可能达到理想的均匀的分散,含量越高,聚集体数目越多。分散相的界定依赖现有仪器的分辨率。据此,也重新给出了纳米复合材料的定义:只要在某一分辨率下,分散相粒子的尺寸至少应有一维≤100nm,同时其质量分数或体积分数应达到 80 %以上。并认为炭黑和白炭黑增强的橡胶均属于纳米复合材料。     

二氧化铅/石墨烯电极的制备及其电化学性能

采用沉淀结合法,制备二氧化铅/石墨烯(β-PbO₂/rGO)复合材料.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和比表面积分析仪研究该复合材料的结构、形貌和比表面积,利用电化学测试技术研究β-PbO₂/rGO复合电极和纯β-PbO₂电极的电化学性能.结果表明:在复合材料中,纳米β-PbO₂较均匀地分散在rGO片表面,β-PbO₂/rGO复合材料比纯β-PbO₂具有更大的比表面积;复合电极因具有更多的反应活性位点,电化学反应速度较快;在不同的电流密度下,β-PbO₂/rGO电极的质量比容量比纯β-PbO₂电极高,证明复合电极具有比纯β-PbO₂电极更好的电化学性能.     

聚碳酸亚丙酯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

通过熔融插层法制备了聚碳酸亚丙酯(PPC)/有机蒙脱土(OMMT)复合材料。XRD分析表明:PPC/OMMT复合材料形成了插层型纳米复合结构。相对于纯PPC材料,纳米复合材料的拉伸性能和抗冲击性能得到了显著提高,但复合材料的断裂伸长率降低。当OMMT含量为6%时,PPC/OMMT纳米复合材料具有最优的力学性能和最高的玻璃化温度。     

聚合物/层状无机物纳米复合材料研究进展

从聚合物/层状无机物纳米复合材料的类型和制备方法、结构与性能表征等方面,总结了聚合物/层状无机物纳米复合材料的研究进展.利用插层复合原理制备各种聚合物/层状无机物纳米复合材料,赋予材料独特的结构,更优异的力学,热学,电、磁和光学及其气体阻隔性能,具有重要的科学意义和应用前景.     

弹性体纳米复合材料力学行为的连续介观模拟

结合介观动力学方法和弹簧格子模型,研究了基于软-硬两种嵌段的嵌段共聚物纳米复合体系的力学行为,结果显示软、硬组分之间的应力传递与结构密切相关,而纳米颗粒的加入会改变其应力分布,并且纳米粒子的选择性分布对体系的力学响应有重要作用。在海岛结构中,纳米颗粒分布在硬组分分散相可以在提升体系硬度的同时保持体系的高延展性。该连续模拟方法为寻找具有合适力学性能的弹性体纳米复合材料提供了指导。     

纳米复合永磁材料的趋近饱和定律方法研究

纳米复合永磁材料由硬磁性相和软磁性相在纳米尺度内复合而成。实验室制备材料由于矫顽力大幅度下降而不能使其既具有软磁性相的高饱和磁化强度又具有硬磁性相的高矫顽力。研究材料的矫顽力机理是提高材料性能的关键。分析了传统的趋近饱和定律对纳米复合材料的适用性及具体方法，为利用趋近饱和定律（LATS）计算复合磁性材料的有效各向异性常数，进而为研究材料的矫顽力机理提供了理论基础。     

新型蜂窝结构Si/Co3O4复合材料的研究

本文通过超声分散、水热生长和煅烧方法制备了新型蜂窝结构Si/Co3O4复合负极材料,在此基础上研究其复合结构与电化学性能的关系。采用X射线衍（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的物相、微观形貌进行表征,并采用电化学手段对其性能进行测试。结果表明:硅纳米颗粒主要分布于Co3O4蜂窝孔洞结构的内层;相比于纯Si负极材料,蜂窝结构Si/Co3O4复合材料具有更好的结构稳定性、倍率性能和循环性能,首次放电比容量为1475 mAh g-1,第二次维持在851 mAh g-1,经过75 次循环后放电比容量仍有 802 mAh g-1,较第二次比容量损失率仅为0.17%/周,这主要是归因于硅纳米颗粒和Co3O4之间存的空隙为Si负极嵌锂过程中的体积膨胀提供了空间,有效缓冲Si负极的体积变化。     

聚碳酸亚丙酯／有机蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

通过熔融插层法制备了聚碳酸亚丙酯（PPC）／有机蒙脱土（OMMT）复合材料。XRD分析表明：PPC／OMMT复合材料形成了插层型纳米复合结构。相对于纯PPC材料，纳米复合材料的拉伸性能和抗冲击性能得到了显著提高，但复合材料的断裂伸长率降低。当OMMT含量为6％时，PPC／OMMT纳米复合材料具有最优的力学性能和最高的玻璃化温度。