高储能密度聚合物基介电复合材料的研究进展

高储能密度电介质材料是电容器储能器件的核心,对高能武器和智能电网等先进装备领域有着非常重要的影响,近年来受到了广泛关注。相较于金属氧化物和陶瓷类介电材料,聚合物基介电材料具有密度低、易成型、损耗低、击穿强度高等优点。本文结合该领域发展现状,对聚合物基介电复合材料的设计、制备及相关性能研究进行了综述,并对其未来发展进行了展望。     

颗粒填充复合材料的界面层研究

运用动态力学方法研究了硅粉和Al2O3填充的环氧树脂基复合材料的力学性能，结果表明当填料含量超过20phr时，随着填料含量的增加，复合材料的玻璃化转变温度Tg逐渐移向高温区，损耗峰的半高宽度W1／2趋于增宽。当填料含量在20phr时，损耗峰的高度和半高宽度W1／2分别有一个突跃式的下降和增宽，而且Tg大于纯环氧体系。利用WLF方程对环氧复合材料的模－温度关系进行了理论推算，结果表明用WLF方程预估这类复合体系在Tg附近的模量是可行的。     

基于氧化铁颗粒与聚合物的纳米复合材料磁电容特性研究

对由Fe3O4纳米颗粒-聚二甲基硅烷(PDMS)聚合物材料所组成纳米复合材料磁电容特性进行了研究,提出了该复合材料的制备方法,并对其进行了表征、磁化特性测试以及零磁场环境下介电特性测试;分析了该复合材料的相对介电常数随环境磁场的变化关系以及具有不同含量、粒径纳米颗粒的复合材料磁电容特性差异.实验结果显示,该复合材料的相对介电常数随环境磁场的增大而增大,其变化曲线有一定的滞后特性;复合材料的相对介电常数变化量随材料中纳米颗粒粒径以及含量的增大而增大,但含有较大颗粒复合材料的相对介电常数变化曲线具有较大的滞后性.研究表明,该复合材料在环境磁场中能够产生磁电容效应,其相对介电常数随环境磁场的变化率、饱和值以及滞后性都会受到材料中包含的纳米颗粒的含量以及磁化特性(磁导率、饱和磁化强度、矫顽力)所影响.     

聚合物基金属复合材料研究进展

系统评述了聚合物基金属复合材料这一新兴交叉学科的科学范畴、聚合物基体的作用、金属相形态结构、基体与金属两相之间的相互作用。以金属相的形态结构为线索，阐述了该类复合材料在层状复合材料、多层复合材料、纳米复合材料等几个重要方面的形态结构的设计、制备、物性与应用。     

分子印迹聚合物颗粒在毛细管电色谱中的应用

依据分子印迹技术(MIT)制备的分子印迹聚合物(MIP)颗粒对模板分子及其结构类似物具有特异性识别和选择性吸附作用,同时具有较大的比表面积和快速的传质动力学特性,因而被广泛用作液相色谱固定相和固相萃取材料。将MIP颗粒作为固定相应用于毛细管电色谱(CEC),结合了CEC的快速、高效和MIP的高亲和性、高选择性的特点,成为分析科学领域最具有发展前景的分离技术之一。MIP颗粒在CEC领域有几种不同的应用形式: 作为填充材料填充到毛细管柱中;作为嵌入材料嵌入到毛细管柱内部不同基质的骨架中;作为准固定相添加到CEC运行缓冲溶液中。本文综述了近几年MIP颗粒在CEC领域应用的发展,对该领域今后的发展前景进行了展望。     

微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料

微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料是近年来高分子科学界的研究热点之一。本文介绍了含有微胶囊聚合物复合材料自修复的概念和机理,综述了近5年来针对不同基体材料的微胶囊自修复研究情况,包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、纤维增强环氧树脂复合材料、弹性体以及聚甲基丙烯酸甲酯等基体材料。本文同时介绍了微胶囊的芯材和壁材、微胶囊的粒径、修复时间和压强等因素对复合材料自修复性能的影响,以及自修复效果的评价方法。最后对微胶囊填充型自修复聚合物及其复合材料的研究前景进行了展望。     

填充型聚合物基气敏导电复合材料

碳黑;综述;填充型聚合物基气敏导电复合材料     

微流体技术制备聚合物微粒的研究进展 Ⅰ.合成聚合物颗粒的方法及颗粒种类

综述了微流体技术合成聚合物颗粒的研究进展,包括基于液滴的合成、用流动刻蚀的技术合成及在设备中交替组装成复杂颗粒等合成组装技术,介绍了由此合成的一些不同形状和结构的颗粒及其性能,其中包括具备低密度和特殊表面性能的多孔性颗粒、可以通过加入功能物质制备出的性能优异的复合颗粒、拥有层状结构及多重性能的多功能颗粒、基础的球形颗粒以及通过微流体设备制备的非球形颗粒。     

炭黑填充橡胶复合材料的高频介电特性

研究了炭黑(CB)结构和橡胶基体极性对复合材料在高频区介电特性的调控作用.结果表明,与极性较强的丙烯酸酯橡胶体系相比,非(弱)极性硅橡胶体系与CB相互作用较弱,渗流阈值较低,界面极化弱,高频区介电常数随频率增大衰减较小. CB粒径大且比表面积小,虽不利于渗流网络的形成,但高频介电特性随频率衰减较小.比表面积小且结构度低的CB填充弱极性的硅橡胶体系在高频区具有较大介电常数,有望实现人体肌肉和脂肪的宽频化介电特性仿真.     

蓖麻油基AB交联聚合物的介电性质

在-180℃至140℃范围内,用几个频率测定了蓖麻油基AB交联聚合物的介电松弛谱。对这些聚合物的多重松弛和相行为的研究表明,试样中的两组份在介电松弛谱上显现出相容的或近似互容的特征。试样中的次级松弛归因于聚氨酯组份中链段的局部运动。提出了一个描述界面极化的方法,计算了界面极化松弛活化能,它们同试样中组份间的相容性,界面相互作用大小以及分子链的柔曲性有关。     

高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料*

考虑到高介电常数、低介电损耗聚合物基复合材料在电气、电子行业的广泛重要应用,本文对其研究进展进行了回顾。重点讨论了功能填料、聚合物基体及它们两者的相互作用等因素对聚合物基复合材料介电性能的影响规律,试图为建立高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料的设计和制备原理理清思路。指出该领域在未来的主要发展方向是涉及制备结构、形貌、尺寸可控的新的功能填料,探索新型简单的复合工艺和界面控制技术,从理论上分析建立功能填料的结构和介电性能的关系模型等。     

高压下聚合物及其复合体系的结构与性能研究进展

随着科学技术的进步,材料科学有了很大的发展,其中高分子材料的发展应用尤为迅速。许多高分子材料在新的环境下结构与性能之间的关系都有待于研究。因此,了解它们在一些极端条件下（如高温高压、低温低压等）,结构与性能之间的变化规律是十分必要的。高压对聚合物材料的结构与性能有较大的影响。国内外学者主要对聚烯烃、聚酯、聚酰胺等聚合物及其复合体系的高压结晶和高压退火行为进行了一系列研究工作。本文介绍了这一领域的研究概况和最新进展。     

Dielectric Properties of Polymer Composites Filled with Different Metals

Electrically conductive composite systems based on polyvinyl chloride (PVC) and polymethyl methacrylate (PMMA) filled with metal powders of Al and Cu have been studied. The composite preparation conditions allow the formation of a random distribution of metallic particles in the polymer matrix. Dependence of the dielectric and conductivity properties of the PVC and PMMA/fillers was studied over a broad range of frequency and volume fraction of metal fillers. The experimental results could be explained by means of the conductivity of fillers and the interface polarization between polymers and fillers. Percolation was also seen in this study when the volume fraction of conducting fillers was close to critical value, in which the composites undergo an insulator‐conductor transition. The relation among the dielectric property and the fillers with different conductivity was proposed.     

Synthesis of Low Dielectric Constant Polyetherimide Films

As the demand for downsizing in microelectronics is increasing, devices require material with lower dielectric constant accordingly. The dielectric constants for most polyimide (PI), including polyetherimide (PEI), films are ∼3.5. In this study, we modified the PEI by incorporating various monomers (fluorinated dianhydride 6FDA and phenylene ether diamines) to reduce the dielectric constant. The dielectric constants of synthesized PEIs decreased with increasing amounts of 6FDA content and phenylene ether units. The T_g decreased gradually with PEI containing longer phenylene ether units, but increased with the content of 6FDA. The thermal decomposition temperatures at 10% weight loss were ∼550 °C, indicating that these PEIs have high thermal stability. Both the tensile strength and the modulus decreased with the PEI containing longer phenylene ether units. The PEI synthesized with 40% 6FDA dianhydride and 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene (pBAB) diamine has the lowest dielectric constant of 2.78 at 1 MHz.     

高介电常数石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

在原位聚合制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的过程中,加入季铵盐表面活性剂,抑制氧化石墨烯在高温亚胺化时的聚集,同时将氧化石墨烯原位还原,获得高介电常数的石墨烯/聚酰亚胺复合材料.结果表明,采用四丁基溴化铵和四丁基碘化铵作为还原剂,利用原位化学还原方法所制备的石墨烯/聚酰亚胺复合材料的介电常数超过聚酰亚胺薄膜40倍以上,复合材料的热稳定性和机械性能也优于聚酰亚胺薄膜.热重分析结果表明,在复合材料高温亚胺化过程中,季铵盐发生热分解,未残留在复合材料中.     

高分子复合材料微加工

高分子纳米复合是深入理解高分子链结构和宏观性能的关键，直接影响着复合材料向尺寸微小化、控制精细化、复合功能化和系统集成化方向发展的进程，涉及了高分子复合材料微加工中的诸多问题，其中多组分多尺度空间分布和形态精细控制的物理与化学是两个关键科学问题。自2000年起，我们围绕这两个关键问题展开系列研究，主要面向复杂性复合颗粒...     

高性能双极性聚合物半导体材料与晶体管器件

有机聚合物半导体材料与晶体管器件是融合了化学、材料、半导体以及微电子等学科的前沿交叉研究方向.聚合物半导体材料分子是该领域研究的重要内容,其中双极性聚合物分子半导体材料,兼具了电子和空穴的双重载流子输运能力而受到学术界的广泛关注.本文总结了双极性聚合物半导体材料与器件的研究进展,重点介绍了我们在D-A型双极性聚合物分子半导体材料设计、加工技术与器件制备以及功能应用方面的研究工作,并论述了双极性聚合物分子半导体材料与器件研究过程中存在的科学问题及发展方向.     

Ferroelectric Polymer Nanotubes with Large Dielectric Constants for Potential All‐Organic Electronic Devices

To fabricate ferroelectric ultrathin polymer films with large dielectric constants for potential all‐organic electronic devices, ferroelectric polymer nanotubes and a composite of the nanotubes with a dispersed organic semiconductor have been fabricated by template‐assisted methods. The ferroelectricity drops markedly in spin‐coated ultrathin films less than 100 nm thick, whereas P(VDF‐TrFE) nanotubes with a wall thickness of a few ten nm sustain ferroelectricity. The composite nanotubes exhibit a giant dielectric constant as a result of significantly enhanced interface polarization between the nanosized fillers and the polymer matrix. They could be of practical use in supercapacitors, optoelectronic devices, and sensors.

     

低熔点金属/聚合物复合材料的研究现状

聚合物基导电复合材料在电磁屏蔽、导电、抗静电、自限温加热、甚至导热等领域,具有广泛的用途。这类复合材料中所用的填料主要有金属、炭黑、石墨、石墨烯等。这些填料在加工过程中处于固态。与之不同的是,低熔点金属熔点低,在加工过程中处于液态,从而可以降低复合体系粘度、提高加工性能、降低设备磨损;还可以实现加工过程中填料原位细化和原位纤维化,以及形成双连续相结构。本文概述了低熔点金属填充聚合物复合材料的制备方法,以及复合材料结构、导电性、流变性和力学性能的主要特点,分析了与其它聚合物基导电复合材料相比LMPM/聚合物复合材料的优势,指出了该领域需要进一步研究的方向。