高效热管理用鳞片石墨/铝复合材料的研究进展

摘要:鳞片石墨由于其较高的石墨化度、高结晶度和纯度,具有很高的平面热导率而成为制备定向高导热复合材料的重要原料。其与铝基体复合制备的鳞片石墨/铝复合材料具有优异的热综合性能,更是在电子通讯和航空航天领域有更显著的应用优势。介绍了近年来鳞片石墨/铝复合材料的主流制备技术及其导热性能,从碳-铝两相润湿性、界面反应出发,分析了鳞片石墨表面改性的方法及其对复合材料界面微结构和导热性能的影响规律。最后展望了今后鳞片石墨/铝复合材料的研究方向及发展趋势。

金刚石/Al复合散热材料界面调控及热导率研究进展

摘要:金刚石/Al 复合材料兼具低密度、高热导率和热膨胀系数可调等优点,近年来成为新一代热管理材料的研究热点之一。但是,复合材料制备过程中金刚石和Al 界面产物Al4C3 会严重影响复合材料的性能,增大金刚石-Al 界面热阻,并且其易水解的特性容易在使用过程中造成复合材料失效。本文从界面Al4C3 相的负面作用入手,详细介绍了目前抑制界面Al4C3 相的主要方法(包括界面调控、金刚石表面化学改性、金刚石表面改性涂层和基体合金化等) 对复合材料界面和热导率的影响,最后对未来金刚石/Al 复合散热材料的发展方向进行了展望。

高性能热塑性树脂基复合材料的诱导结晶行为研究

摘要:在热塑性树脂基复合材料中,优化界面性能对于提升复合材料的整体性能表现具有非常重要的作用。当碳纤维(CF) 作为增强体与半结晶型的高性能热塑性树脂基体,如聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK) 或聚苯硫醚(PPS) 等复合时,纤维与树脂界面上发生的诱导结晶现象,会对复合材料的界面性能产生显著影响。本文以高性能热塑性树脂基复合材料研究中诱导结晶问题为切入点,综述了该领域的研究进展。本文涵盖了从诱导结晶样品的制备方法到其最终性能变化的全过程,并分析了诱导结晶的类型及其影响因素,同时描述了高性能热塑性树脂中几种典型的横晶(TC) 形态。此外,本文还着重探讨了TC 结构对高性能热塑性树脂基复合材料界面性能的具体影响,并提出了当前该领域仍然存在的问题和面临的挑战。

柔性纺织基电磁屏蔽复合材料的研究进展

摘要:电子通讯的飞速发展与高频应用带来极大便利,但同时也导致电磁污染问题越发严重,因此开发电磁干扰屏蔽材料至关重要。在屏蔽材料日渐追求“薄、轻、宽、强”的今天,柔性电磁屏蔽材料以其轻质、柔韧及良好的加工性呈现出极大应用前景。目前从不同尺度对于柔性电磁屏蔽复合材料的系统性研究综述较少,因此本文首先从微观角度论述了几种常见基底复合纳米材料,发现大多研究是从多结构设计及构建多相材料复合体系角度提高电磁屏蔽效能,在此基础上进一步拓宽至宏观纺织基复合材料中,分析了不同形态复合纺织品在加工过程中的优化方法,主要有材料复合、结构设计及改性处理等。最后对相关研究工作进行总结及展望。本文可为柔性电磁屏蔽复合材料研究提供理论参考,为功能纺织品研发提供借鉴思路。

光热相变储能复合材料的制备及应用研究进展

摘要:光热相变储能复合材料具有光热转化效率高、潜热储能大等优势,可通过太阳能的吸收、转化和存储,缓解能源供需失衡的矛盾,是目前研究的热点之一。为进一步促进光热相变储能复合材料的研究和发展,本文以光热转化材料为切入点,系统介绍了碳基、金属基纳米粒子和半导体光热转化材料的机制及其制备方法,并总结了不同复合策略所制备光热相变储能材料的光热转化及储能效果。最后,简单论述了光热相变储能复合材料在节能建筑、智能调温织物等方面的应用,以期为研究人员提供借鉴和参考。

聚合物基电磁屏蔽复合材料的异质结构构建策略研究进展

摘要:随着5G 网络的兴起,电磁辐射和干扰问题日益凸显,因此开发有效的电磁屏蔽材料尤为迫切。相较于传统金属基电磁屏蔽材料的高成本、高密度、难加工、易腐蚀等诸多限制,聚合物基电磁屏蔽复合材料具有低密度、耐腐蚀、易加工等优异的特性而备受关注。构建隔离结构、多孔结构、分层结构等异质结构,能够诱导导电填料的取向分布,使聚合物基电磁屏蔽复合材料在低填料含量下,获得高效的导电网络和优异的导电性能,从而提高其屏蔽性能。据此,本文综述了目前具有异质结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的研究进展,重点介绍了异质结构构建策略、制备技术及其对电磁屏蔽性能的影响,最后对具有异质结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的未来发展提出了展望。本研究对提升聚合物基电磁屏蔽复合材料性能及其在通信、智能穿戴、航空航天等领域应用的开拓都具备指导意义。

碳纳米管/石墨烯杂化碳纤维织物复合材料的力学、导电和雷击性能

摘要:采用涂覆法制备了碳纳米管(CNT)改性和CNT与多层石墨烯(MLG)共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明,织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小,而织物CNT/MLG 共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明,CNT杂化和CNT/MLG 共杂化的织物导电性分别提高了7.78% 和10.2%,相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472% 和124%,达到0.79 S/cm 和0.31 S/cm,面内电导率分别提高43.2% 和17.8%。2A区雷击损伤研究表明,CNT 杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm,相比对比样降低了62.3% 和35%。CNT/MLG 共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%,但损伤深度降低了42.2%。作为对比,调降σz 至0.011 S/cm 的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5 倍,损伤深度提高了150%。机制分析表明,这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度,而织物层导电性的提高降低了损伤深度,但扩大了浅表层的分层损伤面积。

复合材料拉挤型材及其结构在工程应用中的关键问题

摘要:讨论了影响复合材料拉挤型材及其结构工程应用的关键问题,包括材料力学性能、结构性能与设计、环境耐久性能和经济性评价4 个方面。首先,拉挤型材力学性能直接影响拉挤型材结构的核心竞争力;第二,拉挤型材结构件稳定性设计偏于保守,结构变形受低等级材料影响,且节点连接方法受材料剪切强度影响较大,高强度材料或可纳入标准体系;第三,拉挤型材环境耐久性能与力学性能存在一定关联,现行耐久性设计方法缺少对纤维和树脂成分变化的考虑;最后,拉挤型材结构经济性评价的关键在于结构自重,而在刚度控制下材料纵向弹性模量是控制结构自重的关键。基于以上问题,对拉挤型材及其结构未来发展提出4 点建议,包括完善标准体系、提高材料性能、更新设计方法、拓展应用领域。

高密度集成电路散热用高导热金刚石/铜复合材料研究进展

摘要:集成电路规模不断增大,体积越来越小,散热问题已成为高密度集成电路进一步发展的关键问题。金刚石/铜复合材料具有优异的高导热性和低膨胀特性,有望在未来解决高热流密度情况下的散热问题。然而,金刚石与铜的界面亲和性差,存在较高的界面热阻,改善金刚石/铜界面亲和性、提高其热导率通常从烧结方法和金刚石与铜的界面调控两方面入手。本文聚焦于新一代高密度集成电路散热用高导热金刚石/铜复合材料,综述了其主要制备工艺和高导热优化工艺等方面的研究进展。进一步分析了其导热性能提升的瓶颈问题。最后,展望了其发展方向与应用优势。将为金刚石/铜复合材料及其相关高导热材料的制备与应用提供指引与参考。

航空级碳纤维增强树脂基复合材料的胶接研究进展

摘要 :结构轻量化对于航空领域至关重要,基于轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料的表面处理及胶接技术需求日益增长,本文系统回顾了航空级碳纤维增强树脂基复合材料的胶接相关研究进展,介绍了现有的胶接理论、胶粘剂与仿生粘附理论、常见的复合材料表面处理技术及表界面性能和胶接性能表征方法。重点对比了模压成型与热压罐成型、热塑性复合材料与热固性复合材料、同种材料胶接与异质胶接等对最终胶接性能的影响机制。结果表明:复合材料成型工艺影响制得复合材料表面情况,应选择与表面情况匹配的胶接前表面处理方法;对于新兴的热塑性复合材料,由于材料自身的高韧性和表面化学惰性,较传统的热固性复合材料需要更高能量的表面活化处理;对于异质胶接,不可忽视胶层两侧待胶接材料的表面性质差异对胶接的影响。目前,复合材料胶接相关技术正朝着多样化、规模化、自动化的方向发展,未来有望形成轻量化航空构件胶接成型技术体系,在航空制造业发挥更大的作用。