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纳米填料调控对极性聚合物纳米复合材料的性能影响

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功能材料 2023年第8期54卷 8071-8084页

作者：徐玉姣欧阳文陈福林盛苏湖北师范大学物理与电子科学学院湖北黄石435002

电介质材料具有高稳定性以及高功率密度,但是能量密度较低,因此提高其能量密度是一个长期的挑战。将无机组分引入聚合物基质中形成聚合物复合材料是一种新兴的电容式储能介质材料,由于可以综合陶瓷填料的大介电常数与聚合物的高击穿电... 详细信息

电介质材料具有高稳定性以及高功率密度,但是能量密度较低,因此提高其能量密度是一个长期的挑战。将无机组分引入聚合物基质中形成聚合物复合材料是一种新兴的电容式储能介质材料,由于可以综合陶瓷填料的大介电常数与聚合物的高击穿电场而备受关注。综述了高能量密度铁电聚合物复合材料的重要研究方向和最新进展。主要介绍了填料尺寸、填料形状、填料取向、填料空间结构以及填料的表面改性等对复合材料介电性能、击穿强度和能量密度的综合影响,并且重点介绍了其内部影响机制。

关键词：能量密度复合材料纳米填料铁电聚合物

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纳米填料对多功能阻燃涂料性能的影响

涂料工业 2024年

作者：吕仲菲唐宇建王俊杰尹广军立邦涂料(中国)有限公司

多功能阻燃涂料可以涂覆在多种金属基材表面，在锂离子电池发生热失控时，有效隔绝热量传递、控制火势走向、延缓热扩散，保护基材的同时也为锂离子电池的安全应用保驾护航。设计开发了一系列由纳米填料，如石墨烯、碳纳米管及无机硅酸... 详细信息

多功能阻燃涂料可以涂覆在多种金属基材表面，在锂离子电池发生热失控时，有效隔绝热量传递、控制火势走向、延缓热扩散，保护基材的同时也为锂离子电池的安全应用保驾护航。设计开发了一系列由纳米填料，如石墨烯、碳纳米管及无机硅酸盐纳米管，改性的多功能阻燃涂料。实验结果表明：无机硅酸盐纳米管改性的阻燃涂料，可以在降低体系颜基比的同时，提高涂层的耐冲击性、绝缘性能（直流6 000 V，通电60 s，漏电流<1 mA）和阻燃隔热性能（1 000～1 300℃火焰灼烧30 min，非涂层面最高温度为349℃）。

关键词：锂离子电池热失控绝缘阻燃涂料隔热纳米填料多功能

纳米填料的分散以及界面作用对橡胶复合材料动态性能的影响

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科学通报 2016年第31期61卷 3359-3370页

作者：翁佩锦吴思武郭宝春华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

绿色轮胎与传统轮胎相比,具有滚动阻力小、生热低、耐磨等优异的特性,突显出了低碳环保、绿色节能的优势.因此,绿色轮胎的研究和开发具有十分重要的意义.为了使橡胶复合材料性能满足绿色轮胎的要求,纳米填料的填充对其性能具有关键性作... 详细信息

绿色轮胎与传统轮胎相比,具有滚动阻力小、生热低、耐磨等优异的特性,突显出了低碳环保、绿色节能的优势.因此,绿色轮胎的研究和开发具有十分重要的意义.为了使橡胶复合材料性能满足绿色轮胎的要求,纳米填料的填充对其性能具有关键性作用,因此,利用新型纳米填料提高橡胶的动态性能,如抗湿滑性、滚动阻力、耐磨性以及生热等成为了学术界及工业界研究的热点之一.然而,影响橡胶复合材料动态性能的因素较复杂,本文主要从填料的分散以及填料与基体间的界面相互作用展开,探讨不同改性方式对传统纳米填料(如炭黑、白炭黑等)和新型纳米填料(如石墨烯、黏土等)在橡胶基体中分散状态的影响,以及填料分散和填料-基体界面相互作用对橡胶复合材料动态性能的影响.

关键词：纳米填料橡胶复合材料分散界面作用动态性能

惰性无机填料比例和颗粒尺寸对纳米Al/Al_(2)O_(3)改性有机硅涂料抗高温氧化行为的影响

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材料研究学报 2022年第4期36卷 271-277页

作者：陈铮杨芳王成杜瑶卢壹梁朱圣龙王福会辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司徐州220005 东北大学材料科学与工程学院沈阳110016 沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016

本文研究了纳米ZrO_(2)、亚微米碳化硅、微米玻璃粉(软化点450℃)填料含量对304不锈钢表面纳米Al/Al_(2)O_(3)改性有机硅涂层的600℃高温氧化行为的影响。在1000 h氧化测试过程中,不锈钢样品表面涂层未出现剥落,未观察到基体氧化膜,说... 详细信息

本文研究了纳米ZrO_(2)、亚微米碳化硅、微米玻璃粉(软化点450℃)填料含量对304不锈钢表面纳米Al/Al_(2)O_(3)改性有机硅涂层的600℃高温氧化行为的影响。在1000 h氧化测试过程中,不锈钢样品表面涂层未出现剥落,未观察到基体氧化膜,说明涂层具有良好的抗氧化性能。对氧化后样品的显微观察表明,ZrO_(2)、SiC和玻璃粉质量分数分别为7%、7%和3%时的涂层中未出现微孔,而玻璃粉质量分数为7%的两种涂层中则出现了大量的微孔。相应地,前者的氧化增重也仅为后两者的约60%,这说明减少玻璃粉的添加量,可消除涂层微孔,有利于提高涂层的抗氧化性能。

关键词：材料失效与保护耐高温氧化纳米填料有机硅 304不锈钢

仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质实现快速锂离子输运

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Science China Materials 2022年第6期65卷 1476-1484页

作者： Ahmed Eissa Abdelmaoula 杜路路徐林程宇 Amir AMahdy Muhammad Tahir 刘子昂麦立强 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory Xianhu Hydrogen ValleyFoshan 528200China Mining and Metallurgical Department Faculty of EngineeringAl-Azhar UniversityCairo 11884Egypt

电解液的固有缺陷以及锂枝晶问题严重限制了当前商业化锂离子电池的发展.为了解决上述问题,本文通过控制加入纳米填料的形状,获得了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质(BBLN).与传统复合聚合物固态电解质不同,我们通过添加球状核壳... 详细信息

电解液的固有缺陷以及锂枝晶问题严重限制了当前商业化锂离子电池的发展.为了解决上述问题,本文通过控制加入纳米填料的形状,获得了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质(BBLN).与传统复合聚合物固态电解质不同,我们通过添加球状核壳UIO-66@67纳米填料制备了具有仿生脑状纳米结构的固态聚合物电解质.球状UIO-66@67纳米颗粒能够有效减小聚合物基质在固化过程中的形变,从而促进形成独特的仿生脑状纳米结构.此外,球状纳米颗粒能够有效降低聚合物电解质的结晶度,提高其链段运动能力,形成连续的锂离子传输路径.基于此,仿生脑状固态聚合物电解质具有高离子电导率(9.2×10^(−4)S cm^(−1)),高锂离子迁移数(0.74)和良好的锂金属兼容性(>6500 h).本研究中提出的仿生脑状纳米结构的设计理念是一种有效增强固态电池中聚合物基电解质的离子输运的新策略.

关键词：聚合物固态电解质聚合物电解质锂离子电池锂离子迁移数固态电池离子电导率纳米填料纳米结构

石墨烯增强功能梯度多孔梁材料不确定性对热机械过屈曲行为的影响

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Acta Mechanica Sinica 2023年第4期39卷 21-43页

作者： Fahed Mohd Mohammad Talha Computational Design Lab School of Mechanical and Materials EngineeringIndian Institute of Technology MandiMandi175075India

本文旨在研究石墨烯片增强功能梯度多孔梁材料不确定性对在热环境下的过屈曲行为的影响.通过采用随机有限元方法,已经完成了全面的确定性和随机性研究.考虑了温度依赖性(TD)和温度无关性(TID)的材料特性.使用Halpin-Tsai微力学模型估计... 详细信息

本文旨在研究石墨烯片增强功能梯度多孔梁材料不确定性对在热环境下的过屈曲行为的影响.通过采用随机有限元方法,已经完成了全面的确定性和随机性研究.考虑了温度依赖性(TD)和温度无关性(TID)的材料特性.使用Halpin-Tsai微力学模型估计了杨氏模量等均质化有效材料性质,通过Voigt混合法则估计了密度和热膨胀系数.假设均质化的材料特性沿厚度方向以功能渐变的方式变化.所开发的公式基于高阶剪切变形理论,结合冯-卡门型几何非线性进行过屈曲分析.开发C^(0)有限元模型求解非线性控制方程组,使用直接迭代过程进行数值求解.所开发方法的收敛和验证研究也通过独立的蒙特卡罗模拟进行,以确保方法的准确性.分别讨论了材料设计参数如孔隙率含量、纳米填料量和材料特性(即杨氏模量、金属基体密度和纳米填料)的低变异性(随机性)等材料不确定性对FGGPLRC多孔梁热机械过屈曲行为的影响.结果表明,材料性能的不确定性会显著影响FG-GPLRC多孔梁的过屈曲响应.

关键词：杨氏模量功能梯度蒙特卡罗模拟纳米填料温度依赖性热膨胀系数材料特性直接迭代

高分子复合材料中键合剂在不同纳米填料表面的吸附能计算

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化工学报 2022年第7期73卷 3174-3181页

作者：赵继昊唐伟强徐小飞赵双良贺炅皓华东理工大学化工学院上海200237 广西大学化学化工学院广西南宁530028 大冢材料科技(上海)有限公司上海200233

由高分子、填料、键合剂及各种功能助剂组成的高分子复合材料广泛应用于轮胎、含能材料、医疗、环保、建筑、交通等行业。键合剂在填料表面的吸附特性对高分子复合材料的性能有重要影响。分别以未改性的高氯酸铵、炭黑和二氧化硅填料为... 详细信息

由高分子、填料、键合剂及各种功能助剂组成的高分子复合材料广泛应用于轮胎、含能材料、医疗、环保、建筑、交通等行业。键合剂在填料表面的吸附特性对高分子复合材料的性能有重要影响。分别以未改性的高氯酸铵、炭黑和二氧化硅填料为对象,利用第一性原理计算评估了五种键合剂分子,即三乙醇胺(TEA)、三氟化硼三乙醇胺络合物(T313)、N,N′-二邻甲苯胍(DOTG)、N,N′-二苯基硫脲(DPTU)和二苯胍(DPG),在填料表面的吸附能。计算结果表明,随着填料基底层数的增加,吸附能逐渐增加,最后趋于一个稳定值。其中TEA和T313键合剂在高氯酸铵表面的吸附能为-0.84~-1.37 e V;DOTG、DPTU和DPG在炭黑表面的吸附能为-1.01~-1.29 e V;在二氧化硅表面的吸附能为-0.87~-0.94 eV;在接枝羟基的二氧化硅上的吸附能为-1.16~-1.36 eV。依次考察了单层炭黑点缺陷(单空位缺陷、双空位缺陷、Stone-Wales缺陷)和二氧化硅表面接枝羟基对吸附能的影响,发现单空位和双空位缺陷对吸附能影响不大,而Stone-Wales缺陷和二氧化硅接枝羟基显著增加吸附能。

关键词：纳米填料键合剂吸附能密度泛函理论缺陷

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纳米填料改性玻璃离子水门汀的研究进展

口腔医学研究 2022年第1期38卷 13-16页

作者：朱可石任利玲兰州大学口腔医学院·口腔医院正畸科甘肃兰州730000

玻璃离子水门汀(GIC)是一种广泛用于口腔临床的修复材料,但存在抑菌性和机械性能不足的问题,治疗后牙体继发龋感染和修复体破损时有发生,进而造成治疗失败。随着材料技术的发展,纳米粒子其因卓越的理化性能而被逐渐应用于GIC材料的改性... 详细信息

玻璃离子水门汀(GIC)是一种广泛用于口腔临床的修复材料,但存在抑菌性和机械性能不足的问题,治疗后牙体继发龋感染和修复体破损时有发生,进而造成治疗失败。随着材料技术的发展,纳米粒子其因卓越的理化性能而被逐渐应用于GIC材料的改性研究中。但目前的研究仍存在一定的缺陷,难以实现临床应用。分析不同改性设计的优缺点,将有助于找到提升GIC性能的更优方案。因此,本文就纳米填料改性玻璃离子水门汀的研究成果作一总结,以期为拓宽GIC在口腔医学领域的应用提供思路。

关键词：纳米填料玻璃离子水门汀改性研究

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天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

应用化工 2023年

作者：朱文雅李邦森石建军史载锋海南师范大学化学与化工学院海南省水污染治理与资源化重点实验室

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶（NR）的复合材料的制备方法，以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性... 详细信息

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶（NR）的复合材料的制备方法，以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性能得到明显改善。经功能化改性后的有机纳米填料可更好与NR基体产生相互作用，给NR的性能带来更优异的补强效果，而混合纳米填料可赋予复合材料更为多样的功能性。同时探讨了NR纳米复合材料在未来的应用发展前景，开发出多种功能化的有机纳米填料及使用混合纳米填料制备性能多样的NR纳米复合材料是该领域未来的研究重点。

关键词：天然橡胶纳米填料有机生物基纳米复合材料混合纳米复合材料