碳化硅纳米线/聚偏氟乙烯复合材料的制备与性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luck_chiachang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
具有各方面优异性能的介电复合材料是发展高质量介电电容器的关键,如何提高介电复合材料的介电性能和储能性能等引起了研究者们的广泛关注。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,碳化硅纳米线(Si CNWs)、核壳结构碳化硅纳米线@二氧化硅(Si CNWs@Si O2)和四针状氧化锌晶须(T-Zn Ow)为填料,通过溶液共混相转换法及热压工艺制备出一系列的Si CNWs/PVDF二元复合材料、Si CNWs@Si O2/PVDF复合材料和Si CNWs/T-Zn Ow/PVDF三元复合材料。探究介电纳米填料的表面修饰、核壳结构及多元双纳米填料对PVDF基复合材料的微观结构、宏观介电性能和储能性能等的影响。实验结果表明,硅烷偶联剂KH550和KH570分别成功改性Si CNWs和T-Zn Ow;通过一步法热氧化工艺成功制备出具有典型核壳结构的Si CNWs@Si O2纳米线,Si O2壳层的厚度随着Si CNWs热氧化时间的延长而增大,当Si CNWs热氧化时间为10 h,Si O2壳层的厚度为6.5 nm;采用相转换法和热压处理成功制备一系列的Si CNWs/PVDF二元复合材料、Si CNWs@Si O2/PVDF复合材料和Si CNWs/T-Zn Ow/PVDF三元复合材料,所有纳米填料与PVDF基体成功复合;当Si CNWs掺杂量较大时,Si CNWs/PVDF二元复合材料出现明显的团聚现象,核壳结构Si CNWs@Si O2纳米线和多元双纳米填料Si CNWs与T-Zn Ow的引入,有效地提升纳米填料在聚合物基体中的分散性。对比纯PVDF,Si CNWs的引入大幅度提高了复合材料的介电常数,但是其介电损耗和电导率较大。将核壳结构纳米填料和多元双纳米填料掺杂到PVDF基体中,使得复合材料在保持高介电常数的同时,不同程度的降低了介电损耗和电导率,同时复合材料的击穿强度也有较大的提升。纯PVDF和系列Si CNWs/PVDF二元复合材料的储能密度较低,在纳米填料掺杂量为25 wt%时,将Si CNWs热氧化时间为10 h的核壳结构Si CNWs@Si O2纳米线和Si CNWs与T-Zn Ow配比为1:1的多元双纳米填料嵌入到PVDF基体中,25wt%Si CNWs@Si O2/PVDF(10 h)复合材料和25wt%Si CNWs/T-Zn Ow/PVDF(1:1)三元复合材料在极限电场强度下获得的最大放电能量密度分别为0.111 J/cm~3和0.099 J/cm~3,获得的放电效率分别为53.06%和61.84%,有效提升了复合材料的储能性能。
其他文献
金属-塑料异质材料的使用普遍性取决于界面处的连接强度。通过金属表面处理可以有效提高异质材料界面强度。本文借鉴于贝类生物的贝壳-闭壳肌连接结构,采用solidworks绘图软件设计出铝合金基体及其不同的表面结构,采用选择性激光熔融技术制备铝合金实体,结合热压方法实现了铝合金-聚醚醚酮异质材料的连接。对铝合金表面结构的抗压性能、热压参数、连接界面的紧密程度、结合强度等进行研究,同时探讨了结合机理和断裂
学位
环氧树脂(epoxy resin,EP)作为具有优良性能的热固性树脂,广泛用于电子封装及印刷电路管领域。电子元器件朝着微小化、集成化和高频化方向发展,对环氧树脂的散热性能提出了更高的要求,利用无机纳米材料改性环氧树脂一直是研究热点。氮化硼(boron nitride,BN)具有多种优良性能,如高导热性、低热膨胀系数、高电绝缘性、良好的尺寸稳定性及化学稳定性等。通过引入表面改性BN可以提高与EP的相
学位
Cu基纳米材料因其丰富度高、成本低以及独特的化物属性被应用于传感领域。然而,大部分非酶电化学传感器,检测范围较窄,成本较高,在灵敏度和选择性有待提高。通过改变Cu基纳米材料的形貌以及形成异质结构是改善其传感特性的有效方法。首先,本文提供一种高纯度的六边形Cu纳米片(Cu NSs)的制备方法,通过控制Cu纳米晶的熟化时间和柠檬酸铜的还原速率,实现Cu NSs的2维结构的调控。由于2维Cu纳米材料独特
学位
纳米晶金属材料相较于传统的粗晶金属材料,在热学、力学和电学等方面表现出许多独特的性质,但其在室温条件下塑性较差,成形极限低,成形困难且容易产生加工缺陷。尽管在高温下表现出超塑性使材料能获得较大的变形,但随着温度的升高,材料发生晶粒长大及表面氧化,使其失去原有的优异性能,这极大地限制了材料的应用。为解决上述问题,本文将脉冲电流引入到纳米晶金属材料的成形工艺中,在较低温度下对电沉积制备的纳米晶Ni箔进
学位
高熵合金作为一种颠覆传统设计理念的超合金,由于性能卓越,在工业应用领域有广阔的前景。因此,自高熵合金诞生的那一刻开始,就吸引了广大科研工作者巨大的关注和广泛的研究,成为材料领域的研究热点。虽然高熵合金在短短的十几年间发展十分迅速并且取得了开创性的成果,甚至相关研究得到了各国政府部门的鼎力支持,但是高熵合金的研究仍然处在初级阶段,人们对于高熵合金的合金化机理、变形机制、扩散机制和强化机制等内容,以及
学位
聚合物基纳米复合材料由于具有良好的可加工性、机械柔韧性、较高的击穿强度等优点,已在电容器、传感器和电磁干扰屏蔽等现代电子设备中得到了广泛的应用。通常,为了获得具有较高介电常数的聚合物基复合材料,会向聚合物基体中引入纳米填料。然而,随着填料的增加,纳米粒子容易团聚,这会导致复合薄膜介电损耗的增加和击穿场强的降低。为了解决上述问题,本文利用含氨基、苯环、异氰酸酯基以及环氧环己基官能团的硅烷偶联剂对KT
学位
随着科技和工业的快速发展,许多新兴产业的出现导致了大量的工业废弃物被排入到地下水中,严重危害了人类健康和赖以生存的水资源生态环境。以太阳能作为主要能量来源的半导体光催化技术由于其具有节能、高效以及不会产生二次污染等特点,被认为是处理目前水污染问题最为理想的技术手段之一。然而,以二氧化钛(Ti O2)为代表的传统光催化剂由于其光谱响应范围有限且光生载流子分离效率不高,限制了光催化技术在环境修复领域中
学位
微电子封装领域逐渐向着高密度化和集成化的方向发展,对相关材料的导热和介电性能也提出了更高的要求。本文以四丁基溴化铵改性的氧化石墨烯(TGO)和KH550改性的Al2O3为填料,结合原位聚合和静电纺丝技术,制备E-TGO/PI和E-TGO/Al2O3/PI纤维膜。将两种纤维膜经浸渍并热亚胺化处理,制备I-TGO/PI和I-TGO/Al2O3/PI复合薄膜。对填料和复合材料的结构和形貌进行了表征,并研
学位
目的 预防性护理在急性脑血管病患者下肢深静脉血栓预防中的效果。方法 随机将2022年4~10月我院收治的60例急性脑血管病患者分为30例对照组和30例观察组,分别给予常规护理和预防性护理,对比两组患者下肢深静脉血栓发生率、凝血指标、股静脉血流速度、下肢疼痛、下肢周径、护理满意度及生活质量。结果 观察组下肢深静脉血栓发生率明显比对照组低(P <0.05);观察组干预后TT、APTT、PT比对照组高,
期刊
随着智能可穿戴设备行业的快速发展,传感电子器件的研究逐渐成为人们关注的热点。传统的传感器多以刚性材料作为基体,这类传感器具有灵敏度较低,质地较硬难以与人体贴合等缺点,为了实现产业的升级,迫切需要开发出可以克服上述缺点的新型柔性传感器。水凝胶作为一种高含水量的具有三维交联聚合物网络结构的弹性材料,已成为了柔性传感器基体的可靠候选材料。但传统的水凝胶机械强度低,易于失水等缺点严重阻碍了其在柔性电子领域
学位