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碳化汉麻秆纤维−氮化硼三维导热网络构建高导热环氧树脂复合材料
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作者 李淼 赵俊博 +1 位作者 刘付 陈瑶 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第4期177-184,共8页
【目的】本研究旨在利用碳化汉麻秆纤维构建三维导热网络,解决传统环氧树脂(EP)复合材料中氮化硼(BN)填料添加量高导致的力学性能下降、加工性降低和成本增加的问题,提升环氧树脂的导热性能。【方法】采用碳化汉麻秆纤维(C)作为基础骨架... 【目的】本研究旨在利用碳化汉麻秆纤维构建三维导热网络,解决传统环氧树脂(EP)复合材料中氮化硼(BN)填料添加量高导致的力学性能下降、加工性降低和成本增加的问题,提升环氧树脂的导热性能。【方法】采用碳化汉麻秆纤维(C)作为基础骨架,与氮化硼(BN)复合,利用二者协同增效作用构建高导热复合骨架,以环氧树脂(EP)为基体,制备BN-C/EP复合材料。通过表征材料的微观形貌、化学成分、力学性能及导热散热性能,研究其内部三维导热网络的形成机制和作用原理。【结果】(1)BN-C/EP复合材料中,碳化汉麻秆纤维相互交织并与改性后的BN协同作用,形成了丰富的三维热传导网络;其导热系数较EP提高了496%,每单位填料的导热系数提高了58.63%,有效降低了导热填料的添加量,从而降低了成本。(2)在跨面导热测试中,BN-C/EP复合材料的导热效率较EP提高了11.95%;在面内散热测试中,散热效率较EP提高了23.33%。这些结果表明,该材料在跨面导热和面内散热应用(如散热器)方面具有良好的潜力。(3)BN-C/EP复合材料的抗弯强度提高至68.7 MPa,较EP和BN/EP分别提高了2.08%和9.74%,满足作为热界面材料的使用条件。【结论】本研究利用高长径比的碳化汉麻秆纤维,成功构建了BN-C/EP复合材料的三维导热网络,显著提升了其导热性能。研究揭示了汉麻秆纤维在构建三维导热网络中的关键作用,其天然、环保、低成本的特性为复合材料的开发提供了新的思路。未来可进一步探索天然纤维与导热填料的协同作用机制,优化复合材料的微观结构,开发更高性能、更绿色的复合材料,以满足工业对高效热管理材料的需求。 展开更多
关键词 汉麻纤维 碳化 氮化(bn) 环氧树脂(EP) bn-C/EP复合材料 导热 散热 热界面材料
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氮化硼/聚合物导热复合材料界面热阻调控研究进展 被引量:2
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作者 张荣 刘卓航 +6 位作者 熊文伟 林乾辉 何学航 李思琦 刘清亭 付旭东 胡圣飞 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第18期246-258,共13页
随着5G时代的发展,电子器件领域的热管理问题日发严峻。氮化硼(BN)是一类高热导率(TC)、高绝缘的导热填料,广泛应用于热管理领域,包括六方氮化硼(h-BN)、氮化硼纳米片(BNNS)和氮化硼纳米管(BNNT)。然而,BN表面呈化学惰性,其与基体或其... 随着5G时代的发展,电子器件领域的热管理问题日发严峻。氮化硼(BN)是一类高热导率(TC)、高绝缘的导热填料,广泛应用于热管理领域,包括六方氮化硼(h-BN)、氮化硼纳米片(BNNS)和氮化硼纳米管(BNNT)。然而,BN表面呈化学惰性,其与基体或其他填料间亲和力低、声子谱失配等,导致了填料与基体/填料间存在明显的界面热阻,限制了复合材料TC的提升,难以满足使用要求。因此,如何调控界面热阻、设计BN/聚合物导热复合材料的热传导界面,并提高复合材料的导热能力是当前亟待解决的难题。研究者分别从理论模拟与实验验证两个角度对热流在界面传导的差异及其原因进行探索。在理论研究中,将分子动力学(MD)模拟及有限元模拟(FEA)等方法结合有效介质模型及其优化模型、Foygel模型等能够对界面热阻(ITR)进行深入的理论模拟与分析;其中,影响界面热阻的关键参数包括BN含量、尺寸及晶体状态、BN的分布形貌等。在实验设计中,为了改善填料与基体间界面热阻,首先对BN表面共价键改性或表面包覆,随后结合聚合物种类设计相应的官能团来改善BN与聚合物的界面作用力;其中BN表面的共价键改性对BN本身晶体结构有一定的破坏,表面包覆则能够较好地保持BN结构。为了改善填料与填料间界面热阻,研究者常采用BN的定向排列、桥接、构建3D导热网络结构等策略来改善填料间的接触,其中BN的定向排列法充分利用BN的各向异性、增大填料间的有效接触面积,能够显著提升复合材料某一方向的TC;桥接法是将彼此分离的BN相互连接,通过在基体中形成异质结构来构建更为完善的导热路径;构建3D导热网络结构的方法近年来已被广泛研究,其能够创建长程连续的导热路径,具体方法包括冰模板法、盐模板、发泡策略、构建凝胶网络和两相/三相隔离结构等。综合目前研究进展,本文首先归纳了计算BN/聚合物界面热阻的模型及相关模拟的进展,并从填料与基体及填料与填料间的界面热阻两个角度,分别总结了改善聚合物/BN导热复合材料界面热阻的策略,对比了各种方法对复合材料导热性能的改善效果,并展望了低界面热阻与高导热复合材料的发展趋势。 展开更多
关键词 导热复合材料 氮化(bn) 聚合物 填料与基体间界面热阻(ITR_(F-M)) 填料与填料间界面热阻(ITR_(F-F))
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硫掺杂氮化硼的制备及其对气相重金属的吸附特性研究 被引量:1
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作者 李彦龙 苏欣 +2 位作者 盖安俊 詹凤琪 李润东 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2616-2624,共9页
目前对焚烧烟气中重金属的控制以活性炭烟气喷射技术为主,然而该吸附剂高温(>150℃)下性能较差,吸附温度窗口较窄,因此开发耐高温非碳基吸附剂对于焚烧烟气中重金属的控制意义较大.以硼酸及三聚氰胺作为前驱体原料,将硫脲作为硫源掺... 目前对焚烧烟气中重金属的控制以活性炭烟气喷射技术为主,然而该吸附剂高温(>150℃)下性能较差,吸附温度窗口较窄,因此开发耐高温非碳基吸附剂对于焚烧烟气中重金属的控制意义较大.以硼酸及三聚氰胺作为前驱体原料,将硫脲作为硫源掺杂进前驱体,经高温扩散后制备得到一种新型硫掺杂改性氮化硼(S-BN)吸附剂,并进行气相重金属高温吸附试验研究.结果表明:①S-BN吸附剂表面呈棱状结构,内部孔隙结构明显,不同S掺杂摩尔比下的形貌结构有一定差异.S-BN吸附剂内部孔体积范围为0.17~0.39 cm^(3)/g,孔径分布范围为0.85~284.39 nm,平均孔径为2.95~4.19 nm,属于典型的中介孔多孔吸附剂.②当S掺杂摩尔比为0.50且1300℃下煅烧5 h时,获得的S-BN吸附剂比表面积最大,达524.17 m^(2)/g.S-BN吸附剂对气相重金属的最佳吸附温度为150~200℃.吸附过程中前5 min的吸附速率较快,并且在10 min内基本达到吸附饱和状态.③吸附过程动力学拟合分析发现,低温下S-BN吸附剂对重金属的吸附过程以物理吸附为主导,随着温度的升高,吸附过程逐渐转变为以化学吸附为主导.研究显示,该试验制得的新型S-BN吸附剂拥有较高的比表面积,其对气相重金属的饱和吸附量可以达到54.15~74.13 mg/g,对于气相重金属锌的吸附能力是活性炭的1.9~10.0倍,并且在相对高温(300℃)的吸附条件下仍可以保持较好的吸附能力. 展开更多
关键词 氮化(bn) 硫改性掺杂 气相重金属 吸附 高温
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基于白石墨基阻燃剂的PVC复合材料阻燃抑烟改性
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作者 刘晓辉 李迪 张秋艳 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第2期23-28,36,共7页
为解决聚氯乙烯(PVC)热降解或燃烧过程中释放大量的有毒烟雾和阻燃性差的问题,基于路易斯酸碱理论进行设计,成功合成了“白石墨”基阻燃剂BN-GP-PMA,采用磷酸胍(GP)和磷钼酸水合物(PMA)对具有“白石墨”之称的氮化硼(BN)进行改性,并利... 为解决聚氯乙烯(PVC)热降解或燃烧过程中释放大量的有毒烟雾和阻燃性差的问题,基于路易斯酸碱理论进行设计,成功合成了“白石墨”基阻燃剂BN-GP-PMA,采用磷酸胍(GP)和磷钼酸水合物(PMA)对具有“白石墨”之称的氮化硼(BN)进行改性,并利用共混改性法制备了PVC复合材料。采用傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱仪,探讨了阻燃剂的结构组成;利用热重分析仪、临界氧指数测定仪和锥形量热仪分析了PVC及其复合材料的热稳定性和阻燃性性能,并推测了其阻燃机理。结果表明:添加6.5%(质量分数)阻燃剂的BNGP-PMA/PVC复合材料的极限氧指数(LOI)值为28.5%,相较于纯PVC的LOI值(25%)提升了14.0%;BNGP-PMA/PVC复合材料的热释放速率峰值、总热释放量和总产烟量相较于纯PVC分别下降了28.6%、24.1%和13.1%;BN-GP-PMA/PVC复合材料在氮气气氛、800℃下的残炭量相较于纯PVC提高了179.7%。由此表明“白石墨”基阻燃剂BN-GP-PMA赋予了PVC良好的阻燃性和抑烟性能。 展开更多
关键词 聚氯乙烯(PVC)复合材料 氮化(bn) 白石墨基阻燃剂 抑烟改性
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BN/EG纳米流体的制备及稳定性研究 被引量:14
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作者 李艳娇 周敬恩 +1 位作者 刘长江 王佑君 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期843-847,共5页
通过两步法制备了氮化硼/乙二醇(BN/EG)纳米流体,研究了超声振荡时间、pH值、分散剂种类及添加量3种因素对其稳定性的影响。结果表明超声分散时间太长或太短都不利于流体的稳定性,实验中取30min最好;酸或碱的加入都会使BN/EG纳米流体稳... 通过两步法制备了氮化硼/乙二醇(BN/EG)纳米流体,研究了超声振荡时间、pH值、分散剂种类及添加量3种因素对其稳定性的影响。结果表明超声分散时间太长或太短都不利于流体的稳定性,实验中取30min最好;酸或碱的加入都会使BN/EG纳米流体稳定性急剧恶化;适量分散剂PVP的加入能够明显改善BN/EG纳米流体的稳定性。 展开更多
关键词 氮化/乙二醇(bn/EG) 纳米流体 制备 稳定性
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Effects of h-BN content on properties of Ni-Cr/h-BN composite 被引量:1
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作者 韦小凤 王日初 +2 位作者 冯艳 彭超群 朱学卫 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第5期1334-1339,共6页
Ni-Cr/h-BN self-lubricating composities were prepared by powder metallurgy (P/M) method.The effects of hexagonal boron nitride (h-BN) content on the mechanical and tribological properties of the Ni-Cr/h-BN composites ... Ni-Cr/h-BN self-lubricating composities were prepared by powder metallurgy (P/M) method.The effects of hexagonal boron nitride (h-BN) content on the mechanical and tribological properties of the Ni-Cr/h-BN composites were investigated.The corresponding frictional models were established to analyze the formation of the lubricant h-BN films on the surfaces of the Ni-Cr/h-BN composites.The results show that,when the content of h-BN increases from 5% to 15% (mass fraction),the bending strength of the Ni-Cr/h-BN composite decreases from 96.670 MPa to 17.319 MPa,and the hardness (HB) decreases from 33 to 14.The friction coefficient of the Ni-Cr/h-BN composite decreases firstly from 0.385 to 0.216,and then increases to 0.284,while the wear rate decreases firstly from 4.14×10-9 kg/(N·m) to 1.35×10-9 kg/(N·m),then increases to 2.36×10-9 kg/(N·m).The best comprehensive mechanical and tribological properties can be obtained between 10% and 12% h-BN addition. 展开更多
关键词 Ni-Cr/h-bn composite hexagonal boron nitride solid lubricating film friction coefficient wear rate
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超超临界火电站用COST-FB2转子钢控氮工艺研究 被引量:6
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作者 彭雷朕 姜周华 +1 位作者 耿鑫 李晓凯 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期505-509,527,共6页
利用30 kg真空感应炉进行不同氮分压和渗氮时间条件下的气相渗氮实验和热力学计算,研究COST-FB2钢的气相渗氮工艺.使用ARL4460直读光谱仪、TC-500气体分析仪、HIR-944B红外分析仪等对冶炼铸锭中部成分进行分析.结果表明:渗氮压力≤20 kP... 利用30 kg真空感应炉进行不同氮分压和渗氮时间条件下的气相渗氮实验和热力学计算,研究COST-FB2钢的气相渗氮工艺.使用ARL4460直读光谱仪、TC-500气体分析仪、HIR-944B红外分析仪等对冶炼铸锭中部成分进行分析.结果表明:渗氮压力≤20 kPa时,计算值和实验值吻合较好;气相渗氮是一级反应,渗氮时间为15 min时,钢中氮含量达到平衡值;氮分压为1.5~6 kPa时,COST-FB2钢中氮的质量分数可控制在0.015%~0.03%;为了避免浇铸过程中铸锭内部形成气孔缺陷,宜采用加压浇铸,压力至少为20 kPa;为避免钢中大颗粒BN的形成,钢中氮的质量分数应控制在0.015%~0.02%,冶炼时,氮分压应控制为1.5~3 kPa. 展开更多
关键词 COST-FB2 氮的合金化 氮分压 Factsage方法 氮化(bn)
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