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聚偏氟乙烯基复合材料导热性能的研究进展

复合材料学报 2024年第1期41卷 16-37页

作者：李坤鹏焦文玲何丽萍白俊垒屈怡婷张骁骅丁彬东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

导热复合材料在电子封装、电机材料、电池及换热设备等领域具有广泛的应用价值。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的电气性能、良好的机械强度和耐高温性能,是应用于电子电器、航空航天等行业的理想材料之一,但较低的热导率制约其进一步发展,... 详细信息

导热复合材料在电子封装、电机材料、电池及换热设备等领域具有广泛的应用价值。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的电气性能、良好的机械强度和耐高温性能,是应用于电子电器、航空航天等行业的理想材料之一,但较低的热导率制约其进一步发展,亟待开发PVDF基高导热复合材料。其制备的关键在于如何选择高导热填料、设计导热通路及调控界面热阻。本文在聚合物基导热复合材料的机制、模型、方程及数值模拟等理论知识的基础上,结合PVDF自身晶体结构,介绍目前PVDF基导热复合材料热导率的发展水平,各种填料及制备工艺对其热导率的不同影响程度等内容,从复合策略、网络结构、界面结合等角度综述了高导热PVDF复合材料的最新研究进展。此外,对其未来发展也进行了展望。

关键词：聚偏氟乙烯复合材料导热填料导热通路界面结构

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预热及退火调控诱导聚醚酮酮I型结晶的研究

化工新型材料 2022年

作者：焦梦晓李博澜张凤李言博金赫华张骁骅东华大学纺织学院纺织科技创新中心纺织面料技术教育部重点实验室中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进材料研究部

聚醚酮酮 (PEKK) 具有I、II两种晶型结构，其中晶型I为稳态晶体，晶胞尺寸大，而晶型II尺寸较小，热稳定性较差，对力学的贡献有限。因此，需要调控热压成型工艺促进晶型I的生成，并抑制晶型II。通过模压成型法研究预热及退火处理对诱导...

聚醚酮酮 (PEKK) 具有I、II两种晶型结构，其中晶型I为稳态晶体，晶胞尺寸大，而晶型II尺寸较小，热稳定性较差，对力学的贡献有限。因此，需要调控热压成型工艺促进晶型I的生成，并抑制晶型II。通过模压成型法研究预热及退火处理对诱导I型结晶的影响，结果表明，在熔融温度下充分预热处理后再压制成型，分子链有较高的运动能力，满足晶型I生长的慢成核条件，从而充分诱导I型结晶，并抑制II型结晶。380 ℃预热处理后，PEKK板材的力学性能得到显著提升，拉伸强度和杨氏模量分别达到104MPa和2.61GPa。此外，还发现在中高温区域进行退火处理也会促进晶型II的生长，导致材料的力学性能下降；而增加降温速率，则会提高材料的刚性，初始模量提升至2.80 GPa。

关键词：

炭纤维/聚醚酮酮湿法复合诱导非晶态粘附以增强界面剪切强度的研究（英文）

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新型炭材料（中英文） 2023年

作者：张凤李博澜焦梦晓李言博王昕杨禹阳玉球张骁骅中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室东华大学纺织面料技术教育部重点实验室纺织学院纺织科技创新中心

炭纤维与聚醚酮酮之间的界面粘接是影响其复合材料力学性能的关键因素，因此如何高效地将聚醚酮酮浸透到炭纤维束中尤为关键。本工作基于聚醚酮酮的高溶解性，采用湿法加工策略将其引入到炭纤维表面。聚醚酮酮优异的润湿性保证了其在炭... 详细信息

炭纤维与聚醚酮酮之间的界面粘接是影响其复合材料力学性能的关键因素，因此如何高效地将聚醚酮酮浸透到炭纤维束中尤为关键。本工作基于聚醚酮酮的高溶解性，采用湿法加工策略将其引入到炭纤维表面。聚醚酮酮优异的润湿性保证了其在炭纤维表面的完全覆盖和紧密结合，使微液滴法评估界面剪切强度成为可能。通过溶液浸渍，聚醚酮酮可以完全均匀地填充炭纤维束内部，从而获得较高的层间剪切强度。研究表明炭纤维与聚醚酮酮的最大界面剪切强度和层间剪切强度分别达到107.8和99.3 MPa。这种优异的力学性能归因于理想复合所带来的限域效应，使得聚醚酮酮在炭纤维间形成了非晶态结构，从而显著提高了粘附作用。

关键词：聚醚酮酮炭纤维润湿性非晶态粘附界面强度

对苯/间苯结构比例对聚醚酮酮热力学性能的影响分析

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化工新型材料 2023年第7期51卷 235-239,249页

作者：张凤焦梦晓王昕李博澜张骁骅东华大学纺织学院纺织科技创新中心纺织面料技术教育部重点实验室上海201620

聚醚酮酮(PEKK)机械强度高、耐高温性能优异,作为高性能热塑性复合材料的基体树脂获得了广泛关注。PEKK由二苯醚、对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯制备而成,合成过程中对苯和间苯原料比例的不同,使得其分子链构型产生差异,对PEKK的结晶状态... 详细信息

聚醚酮酮(PEKK)机械强度高、耐高温性能优异,作为高性能热塑性复合材料的基体树脂获得了广泛关注。PEKK由二苯醚、对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯制备而成,合成过程中对苯和间苯原料比例的不同,使得其分子链构型产生差异,对PEKK的结晶状态和动力学性能造成影响,进而影响树脂基复合材料的力学性能。结合PEKK现有的制备、性能等方面的研究进行总结,分析了对苯/间苯比例对PEKK的结晶行为和热力学性能的影响。

关键词：聚醚酮酮晶型结晶动力学性能热力学性能对苯/间苯比例

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预热及退火调控诱导聚醚酮酮Ⅰ型结晶的研究

化工新型材料 2022年第7期50卷 160-164页

作者：焦梦晓李博澜张凤李言博金赫华张骁骅东华大学纺织学院纺织科技创新中心纺织面料技术教育部重点实验室上海201620 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进材料研究部苏州215123

聚醚酮酮(PEKK)具有Ⅰ、Ⅱ两种晶型结构,其中晶型Ⅰ为稳态晶体,晶胞尺寸大,而晶型Ⅱ尺寸较小,热稳定性较差,对力学的贡献有限。因此,需要调控热压成型工艺促进晶型Ⅰ的生成,并抑制晶型Ⅱ。通过模压成型法研究预热及退火处理对诱导Ⅰ型... 详细信息

聚醚酮酮(PEKK)具有Ⅰ、Ⅱ两种晶型结构,其中晶型Ⅰ为稳态晶体,晶胞尺寸大,而晶型Ⅱ尺寸较小,热稳定性较差,对力学的贡献有限。因此,需要调控热压成型工艺促进晶型Ⅰ的生成,并抑制晶型Ⅱ。通过模压成型法研究预热及退火处理对诱导Ⅰ型结晶的影响,结果表明,在熔融温度下充分预热处理后再压制成型,分子链有较高的运动能力,满足晶型Ⅰ生长的慢成核条件,从而充分诱导Ⅰ型结晶,并抑制Ⅱ型结晶。380℃预热处理后,PEKK板材的力学性能得到显著提升,拉伸强度和杨氏模量分别达到104MPa和2.61GPa。此外,还发现在中高温区域进行退火处理也会促进晶型Ⅱ的生长,导致材料的力学性能下降;而增加降温速率,则会提高材料的刚性,初始模量提升至2.80GPa。

关键词：聚醚酮酮模压成型结晶力学性能

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碳纳米管纤维的物理性能与宏量制备及其应用

纺织学报 2018年第12期39卷 145-151页

作者：李清文赵静娜张骁骅中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123

为更好地了解碳纳米管纤维的发展情况,综述了近年来碳纳米管纤维在物理性能及其宏量制备等方面的研究进展。从碳纳米管纤维的制备出发,分析了碳纳米管纤维的成形方式及力、电、热等物理性能增强方法,介绍了碳纳米管纤维的宏量制备发展过... 详细信息

为更好地了解碳纳米管纤维的发展情况,综述了近年来碳纳米管纤维在物理性能及其宏量制备等方面的研究进展。从碳纳米管纤维的制备出发,分析了碳纳米管纤维的成形方式及力、电、热等物理性能增强方法,介绍了碳纳米管纤维的宏量制备发展过程,总结了目前存在的问题,阐述了碳纳米管纤维作为结构功能一体化材料的优势、应用情况及潜在应用领域,并根据目前行业现状对下一步的主要发展方向提出设想并进行了展望。最后提出,碳纳米管纤维作为最具有产业化潜力的纳米纤维材料之一,有望应用于航空航天、车辆、船舶等领域,可为未来我国军用和民用领域的结构功能一体化材料提供强有力的材料和技术支撑。

关键词：碳纳米管纤维力学性能电学性能热学性能宏量制备

基于碳纳米管纤维生长锌钴双金属氧化物纳米线森林的高能量纤维状超级电容器（英文）

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新型炭材料 2019年第6期34卷 559-568页

作者：杨钊杨禹吕春祥张永毅张骁骅刘予宇上海大学可持续能源研究院/理学院上海200444 中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室山西太原030001 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123

随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林... 详细信息

随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林设计高能量纤维状超级电容器,利用锌钴双金属氧化物和碳纳米管纤维的协同效应显著提高复合纤维的电化学性能。使用聚氯乙烯薄膜和聚乙烯醇/氯化锂凝胶电解质与复合纤维组装全固态纤维状对称超级电容器,并测试其电化学性能。组装的复合纤维比电容达到112.67 mF·cm^-2,功率密度0.45 mw·cm^-2时的能量密度为12.68μwh·cm^-2。复合纤维有较好的循环稳定性,以1 mA·cm^-2的电流密度进行10 000次循环,其电容保持率为90.63%。此外,在几种不同弯曲角度下,循环伏安曲线的变化可以忽略不计,说明复合纤维具有良好的柔韧性和力学稳定性。全固态纤维状超级电容器的优异性能为便携式和可穿戴电子产品的发展提供了新的机遇。

关键词：碳纳米管纤维锌钴双金属氧化物纳米线森林纤维状超级电容器

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纳米碳复合材料的结构设计和功能仿生

科学通报 2016年第23期61卷 2544-2556页

作者：余雪平兰竹瑶姜春阳张骁骅李清文中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

高含量纳米碳复合材料能够更好地体现碳纳米管等纳米材料自身的性质.借助自然材料的结构设计和整合思想,使得高含量的纳米碳组装结构体及其复合材料具有结构的合理化、性能的优异化、材料的可控化和应用的高效化,这种方法也将成为未来... 详细信息

高含量纳米碳复合材料能够更好地体现碳纳米管等纳米材料自身的性质.借助自然材料的结构设计和整合思想,使得高含量的纳米碳组装结构体及其复合材料具有结构的合理化、性能的优异化、材料的可控化和应用的高效化,这种方法也将成为未来纳米复合材料发展的重要方向.本文主要介绍了高含量仿生纳米碳复合材料加工过程、结构和界面的仿生设计思想,以及其在仿生智能驱动中的应用进展.

关键词：碳纳米管石墨烯复合材料结构设计仿生驱动

航空航天用复合材料的无损检测和自修复研究进展

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纺织导报 2018年第S1期 92-98页

作者：杨雪勤张骁骅中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

随着科技的发展进步,航空航天领域对于复合材料的需求越来越高,复合材料的无损检测和自修复也逐渐成为研究的热点。文章主要介绍了航空航天用复合材料无损检测和自修复的重要性,总结了现阶段相关技术的研究现状,对近几年快速发展的碳纳... 详细信息

随着科技的发展进步,航空航天领域对于复合材料的需求越来越高,复合材料的无损检测和自修复也逐渐成为研究的热点。文章主要介绍了航空航天用复合材料无损检测和自修复的重要性,总结了现阶段相关技术的研究现状,对近几年快速发展的碳纳米管组装结构及复合材料展开了讨论,并预测了未来无损检测及自修复技术的重点研究和发展方向。

关键词：航空航天复合材料无损检测自修复