石墨烯/碳化硅复合材料的制备: 气体不可忽视的作用

摘要:随着半导体工业逐渐接近摩尔指数路线图的终点, 对于新材料探索的必要性使得我们把目光聚焦在不同类型的非传统材料上. 石墨烯拥有无与伦比的物理化学性质, 在传统碳化硅(silicon carbide, SiC)材料表面沉积连续态石墨烯薄膜, 可以赋予其全新的热、力、电等功能. 石墨烯与碳化硅的集成促进了一类新型材料的诞生, 极大拓宽了该类材料在电子器件、航空航天等诸多领域的应用. 石墨烯/碳化硅复合材料的制备一直备受关注, 然而在碳化硅衬底上直接制备高质量、均匀、层数可控的石墨烯仍是需要攻克的难题. 本文聚焦于石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的气相组分, 综述了石墨烯在碳化硅衬底表面生长的前-中-后阶段气体发挥的不同作用, 包括碳化硅衬底刻蚀、改性, 助力石墨烯生长, 石墨烯解耦几个方面, 涵盖了石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的各个关键步骤, 为石墨烯/碳化硅复合材料一体化制备工艺研发提供了全新思路. 本文进一步总结了气体对石墨烯/碳化硅复合材料制备的意义, 展望了其所面临的挑战和未来的发展方向.

氮化碳基复合材料的研究进展

摘要:石墨相氮化碳(graphitic phase carbon nitride, g-C3N4)作为一种无金属半导体,被广泛认为是清洁、绿色、可持续能源生产和转化有希望的候选者。近年来,g-C3N4 以其合适的带隙(约2.7 eV)、低成本、易制备、无毒、高度稳定和环保等优异性能备受人们关注。这一前景也反映了g-C3N4 纳米结构优异的光物理和化学特性,特别是高表面积、高量子效率、高效界面电荷分离和传输,以及易于形成复合材料或结合表面官能团等。综述了g-C3N4 纳米结构材料的合成、改性策略及光催化应用的最新研究进展。最后,总结了g-C3N4 基光催化剂在生产和应用中面临的挑战,并对g-C3N4 基光催化剂的发展前景进行了展望。

变刚度复合材料层合板研究进展

摘要: 变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成,可以实现刚度分布的变化设计,与传统固定铺层角的复合材料层合板相比,变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时,也提高了结构性能。随着铺放设备的发展,目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时,为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求,铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模,接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展,然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究,对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括,最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。

金刚石/铜复合材料界面调控策略及界面热传导机制的研究进展

摘要:随着信息技术的快速发展,电子器件的集成度越来越高,电子封装材料的热管理性能面临更高的要求。金刚石/ 铜复合材料因其潜在的高导热性能备受关注,但由于界面润湿性较差和界面声子失配严重,其导热性能未达预期。本文综述了近年来金刚石/ 铜界面热导的最新研究进展,重点探讨了改善界面结合、改善界面载流子失配对界面热导和界面热载流子传输机制的影响,并对今后金刚石/ 铜复合材料的研究与制造前景作出展望。

金属-聚多巴胺基复合材料设计及其生物医学应用

摘要:聚多巴胺是一种典型的黑色素衍生人工分子,其具有高黏附、生物相容性好、易修饰、光热活性高等诸多优良性质,在能源催化、表面化学以及生物医药领域具有广泛的应用. 金属-聚多巴胺复合纳米材料源于聚多巴胺对多种金属离子的强亲和力,其充分利用聚多巴胺的优良生物学效应,得益于不同金属独特的理化特征,具有抗肿瘤、抗菌消炎、抗氧化、免疫激活及促细胞再生等多种生物学功能,在肿瘤诊疗一体化、伤口愈疗、组织修复再生等领域展现出良好的应用前景. 本文聚焦5大类型金属-聚多巴胺复合材料,基于不同金属独到的生物学优势,综述了金属-聚多巴胺复合材料的设计合成、理化性质及其近年来在生物医学领域的典型应用,并展望了该类材料在未来临床转化及工业化生产方面面临的挑战和机遇. 通过本文详细的总结,有望启发设计更多新型金属-聚多巴胺类复合材料,挖掘更多聚多巴胺基新型生物医用材料的应用潜力,促进多酚化学与生物医学的进一步融合.

复合材料进气道一体化成型工艺研究

摘要:本文以某型无人机进气道为实例,对其一体化低成本制造工艺进行了研究。通过对比现有不同进气道模具方案的优缺点确定采用低熔点合金芯模方案; 设计制造了两种芯模铸造模具完成满足要求的进气道芯模生产;分别采用湿法+ 烘箱、预浸料+ 热压罐两种成型工艺制作了进气道样品,经验证均满足使用要求。采用本文的成型工艺制造的进气道在满足使用要求前提下可提高生产效率、降低成本,满足批量化生产要求。该种生产工艺也可用于其他类似结构复合材料制件的生产制造。

液态金属基可拉伸导电复合材料

摘要:拉伸电子器件因具有优异的机械性能和电学性能,已成为当下信息电子领域的研究热点。作为拉伸电子器件中的高速电子传输通道,可拉伸导电材料在实现拉伸电子器件功能中起着至关重要的作用。液态金属因兼具本征柔性和优异导电性能,近年来逐渐成为拉伸导电复合材料领域的热点研究对象。液态金属是一种常温液态导电材料,由于其固有的高导电性、流动性和延展性,使其表现出优异的可拉伸性和可调性。基于液态金属的可拉伸导电复合材料制备与图案化技术相继被报道,并成功应用于制备兼具优秀机械和电气性能的可拉伸器件。鉴于液态金属基可拉伸复合材料的一般结构特点,制备的关键是如何解决不同材料之间物性差异所导致的界面处非浸润问题。因此,本文从常见的复合材料种类出发,首先简要介绍了常被采用的液态金属的一般组分与物理性质,以及常用的可拉伸聚合物基质材料。然后分别从“被动”和“主动”两种应对界面非浸润问题的解决方式以及共混分散法、新式改性法等综述了液态金属基导电复合材料中液态金属与弹性材料的复合方法。最后对这一领域的最新研究进展做了简单介绍,并对未来液态金属基复合导电材料的研究方向和所面临的问题做了初步探讨。

激光增材制造金属基复合材料工艺研究进展

摘要:金属基复合材料因其优异的力学性能和化学耐腐蚀性,在航空航天、汽车制造、电子工业等领域具有广泛的应用前景。激光增材制造技术的快速发展为制备金属基复合材料开辟出一条新路径。本文综述了激光增材制造技术在金属基复合材料加工成形领域的应用,包括技术原理、关键要素及典型材料的研究进展。首先,详细阐述选区激光烧结、选区激光熔化和激光金属沉积三种技术的工作原理、优势及局限;其次,重点分析粉末类型、粉末特性和增强体等影响金属基复合材料制备的关键要素;最后,系统分析激光增材制造技术在典型金属基复合材料成形方面的研究进展,并对未来研究方向进行展望。

共轭微孔聚合物复合材料制备及应用研究进展

摘要:共轭微孔聚合物(CMPs)是一类具有刚性的π-共轭框架和永久微孔性的新兴多孔有机材料,可提供多功能的构建单元和多样化的合成策略,具有高比表面积、永久微孔性、结构可调性等特点。随着合成方法和纳米科学的不断发展,CMPs已成功与多种功能材料如碳纳米管、氧化石墨烯、二氧化硅、金属纳米颗粒等结合,形成了性能优于单一组分的复合材料。对CMPs复合材料的制备策略和其主要的应用领域进行总结,有利于系统地阐明CMPs基复合材料中的结构-性能关系。综述了目前多种CMPs基复合材料的制备研究进展,同时具体介绍了CMPs基复合材料在储能、催化、分离等领域的应用,并提出了CMPs基复合材料面临的挑战与发展方向。

3D石墨烯气凝胶复合吸波材料的研究现状

摘要:随着信息技术的发展,电磁污染问题日益严重,开发具有“薄、轻、宽、强”特性的高性能吸波材料成为当务之急。石墨烯高电导率、高比表面积、低密度的优良特性受到研究人员的广泛关注。为解决单一石墨烯材料易引起的阻抗失配及损耗机制单一问题,引入其他组分制备多元复合材料,改善阻抗匹配、创造多样化的损耗机制是通用的设计方案。本文简要讨论了吸波机制,分述了介电型、磁复合型、有序型、压力诱导型4个类别,并通过材料选择(金属、陶瓷、铁氧体、导电聚合物、生物质材料等)、结构设计、机制分析等角度,结合领域内近年来的研究成果,总结了石墨烯基气凝胶吸波材料的研究进展,并对未来研究方向进行展望。