收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚苯胺——钛酸钡纳米复合材料的合成、结构及其在电流变液方面的应用

魏建红  
【摘要】: 电流变(Electrorhological,ER)材料是一种在外加电场作用下,其流变性能可以发生快速、可逆和明显改变的材料,这种材料可广泛的应用在汽车和工业机械制造等领域。有许多种材料都可以用作电流变材料,例如,聚合物半导体材料,无机非金属材料等,聚合物半导体ER材料的优点在于有较高的力学值、较小的密度、优良的疏水性,可以通过控制掺杂量和后处理程度有效控制电导的大小。它的缺点在于材料基体的热稳定性较差;无机化合物如氧化物、盐类,其特点是具有较高的介电常数;其主要缺点是密度大,颗粒的悬浮稳定性差;屈服应力低等。 有机物与无机物在纳米尺度上的复合是纳米复合材料的研究热点。有机物与无机物在纳米尺度上的复合,不仅可以充分利用它们的优点,而且有可能开发出新的性能。根据目前电流变液中出现的问题(如屈服应力不够高,漏电流密度不够低,稳定性不够好等问题),基于聚苯胺有较高的热稳定性,且密度又小,特别是聚苯胺的介电常数和电导率均可按需调整,此外,钛酸钡无机纳米粒子作为一种无机铁电体,在电场作用下具有自发极化的能力,一方面可以为体系提供高的介电常数,另一方面又可保证体系的绝缘性能。本研究工作将导电聚苯胺与钛酸钡纳米粒子进行复合,这样,既可充分利用聚苯胺的热稳定性,密度可调及介电可调等优点,又可充分利用具有高介电常数钛酸钡纳米粒子的绝缘性能,这种性能可以阻止粒子与粒子间的跃迁,降低电损耗,同时发挥其高介电性能,这样可增强悬浮粒子与基油的介电不匹配性,从而有望制备出高性能的电流变液。 本学位论文利用有机-无机纳米复合技术,制备了不同结构的聚苯胺/钛酸钡纳米复合粒子,对它们的结构,性能进行了一系列的探讨工作,同时对它们在电流变液方面的应用进行了系统的研究。 本学位论文在以下几个方面进行了重点和系统的研究。第一,用原位复合法及改性的溶胶—凝胶法制备了不同结构的聚苯胺-钛酸钡纳米复合粒子,研究了复合粒子的粒径,形貌以及聚苯胺与钛酸钡纳米粒子的相互作用关系;第二,研究了聚苯胺与钛酸钡纳米复合粒子的复合机理,研究并提出了 武汉理工大学博士学位论文 聚苯胺与钛酸钡纳米复合粒子的结构模型;第三,研究了聚苯胺与钛酸钡纳 米复合粒子的介电性,导电性,热稳定性及长期稳定性;第四,制备了由聚 苯胺与钛酸钡纳米复合粒子与氯化石腊油组成的电流变液,研究了电流变性 能,探讨了复合粒子的导电性,介电性与其电流变性能的关系;第五,比较 了不同结构的复合粒子的电流变性能的优缺点,为进一步设计和制备高性能 电流变液打下基础。 为了制备原位复合型的聚苯胺-钛酸钡纳米复合粒子,我们首先用溶胶一 凝胶法制备了不同粒径的钛酸钡纳米粒子,系统研究了所制备的无机纳米粒 于的形貌,结构以及其介电性与导电性与温度及频率的关系。研究结果表 明:钛酸钡纳米粉末在900℃处理时为最佳,随热处理温度的升高,粒径长 大,而其介电常数随着粒径长大,逐渐降低,在相同条件下,随温度的升 高,钛酸钡纳米粉末的介电常数在120℃出现最大值。其次,本文采用原位 复合技术制备了聚苯胺/钛酸钡纳米复合粒子。研究结果表明:复合粒子为不 很规则的球形,在室温下其平均粒径在1-Zpm之间,BaTIOs和PAn之间存在 化学键的连接,一个复合粒子中包含有许多个BaTIOa纳米粒子,在此基础 上我们提出了“蛋糕一花生米”模型。研究结果还表明:在P汕和 *。乃O3 纳米粒子的原位复合过程中,首先是An单体与BaTIO3纳米粒子相互作用, 由于钛酸钡权于的存在,苯胺单体首先吸附在钛酸钡粒子表面,当过硫酸铰 加入溶液中时,聚合过程首先在这些氧化物的表面进行,这导致了聚合物对 钛酸钡粒子的吸附及围绕钛酸钡粒子的受限生长。对于复合粒子的介电性能 而言,其介电常数随温度的升高出现最大值。 将所制备的原位复合型PAn-BaTIO。纳米复合粒子与氯化石腊油混合组 成电流变液,研究了它们的电流变性能,研究结果表明:对于原位复合型的 PA38’纳米复合粒子组成的电流变液,其电流变性能与复合粒子中钛酸 钡的百分含量有关,当复合粒子中的钛酸钡的百分含量为 48.ZI%时,复合 体系具有最佳的电流变性能;其电流变性能与复合粒子中钛酸钡的粒径大小 也有关,复合粒子中钛酸钡的粒径越小,其电流变性能越强。同时,我们发 现复合粒子组成的ER液具有较好的温度稳定性和抗沉降稳定性,可长期使 用。 一 二互 一 武汉理工大学博士学位论文 此外,在用化学氧化法制备聚苯胺的基础上,本文用改性的溶胶一凝 胶法制备了以聚苯胺为核,以钛酸钡为壳的具有核壳结构的聚苯胺/钛酸钡纳 米复合粒子,对这种材料的结构及合成机理作了一系列的探讨工作,包括钛 酸钡膜的溶胶一凝胶工艺制备,复合粒子表面微结构的控制及表征,表?


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 祖庸,卫志贤;钛酸锶的制造技术[J];钛工业进展;1996年04期
2 张士成,陈炳辰,韩跃新,邓江宁;热水溶液中钛酸锶晶粒的结晶过程[J];硅酸盐学报;2001年05期
3 陈贞亮,贾永忠,申承民,杨金贤,王政存;钛酸锶的掺杂研究[J];盐湖研究;2001年03期
4 丁世文,马广成,王金星;钛酸锶的合成与结构分析[J];河北大学学报(自然科学版);1990年01期
5 陈贞亮,王政存,申承民,贾永忠,杨金贤;溶胶-凝胶法制备纳米钛酸锶[J];功能材料;1999年06期
6 王宝银;周秀普;;高纯度钛酸锶通过省级鉴定[J];河北冶金;1987年06期
7 ;钛酸锶系电子陶瓷材料[J];江苏陶瓷;2004年04期
8 张文魁,童希立,黄辉,甘永平,黄娜;溶胶-凝胶法制备钙钛矿型纳米钛酸锶[J];中国有色金属学报;2005年04期
9 方惠会,王开毅;草酸盐共沉淀法制备高纯超细钛酸锶粉体[J];中南工业大学学报(自然科学版);1996年03期
10 罗世永,张家芸,周土平;固相反应合成SrTiO_3的反应动力学[J];硅酸盐学报;2000年05期
11 方惠会,王开毅;高纯超细钛酸锶粉中锶钛的快速测定[J];理化检验.化学分册;1995年06期
12 徐明霞,余侃,杨义敏,徐廷献;分步沉淀法合成单分散超细钛酸锶晶粒[J];应用化学;1998年01期
13 徐存英,张鹏翔,洪品杰;水热法制备表面修饰的钛酸锶纳米微粉[J];化学物理学报;2000年02期
14 朱启安,杨立新,石荣恺,黄伯清,谭仪文;碳酸盐共沉淀法合成高纯超细钛酸锶粉体[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2004年04期
15 李金良,庄瑞舫,张光华;改性SrTiO_3陶瓷电容器材料的化学制备及电性研究[J];无机化学学报;1995年01期
16 周晓华,O.ToftSφrensen,曹全喜,徐毓龙;掺镁钛酸锶厚膜氧传感器的敏感机理研究[J];功能材料;1999年01期
17 吴庆,赵斌元,胡克鳌;钙钛矿型钛酸锶的制备、结构与性能[J];化工新型材料;2002年08期
18 梁崇,杨德安,赵巍,徐廷献;受主掺杂对钛酸锶氧敏传感器的影响[J];硅酸盐通报;2004年04期
19 唐育英,李龙土;高纯、超细 SrTiO_3粉料的研制[J];无机材料学报;1987年04期
20 朱启安;钛酸锶生产工艺的现状与发展[J];无机盐工业;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓彬;王树林;周华江;;纳米钛酸锶制备的研究现状及展望[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
2 张瑞珠;郭志猛;;钛酸锶陶瓷固化核废物性能研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
3 蔡玉平;宁如云;韩代朝;;钛酸锶低温时的介电性[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
4 阮圣平;吴凤清;张彤;刘国范;索辉;王兢;徐宝琨;赵慕愚;;纳米晶SrTiO_3的合成及其介电性能的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 范积伟;夏良;张小立;;新型压敏陶瓷材料的研究与进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
6 乔瑞庆;肖丽;;SrTiO_3陶瓷中晶粒三维形状的评估方法[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(一)[C];2007年
7 白振伟;阎秋生;童和平;周旭光;;钛酸锶瓷片超精密加工实验[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
8 张瑞珠;郭志猛;;钛酸锶陶瓷固化放射废物研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
9 韩跃新;印万忠;王泽红;;加强基础研究、促进矿物材料工业的发展[A];第九届全国粉体工程学术会暨相关设备、产品交流会论文专辑[C];2003年
10 杨文煌;周佩玲;李从周;;室温下钛酸锶单晶的布里渊散射[A];第二届全国光散射学术会议论文集(下)[C];1983年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王改田;TiO_2、SrTiO_3/储氢合金电极的光电化学与光充电性能[D];浙江大学;2007年
2 倪牟翠;用脉冲激光沉积制备SrTiO_3/Nb:SrTiO_3异质结及其光电特性研究[D];长春理工大学;2010年
3 史武军;掺杂对钛酸锶光催化性质影响的第一性原理研究[D];南京大学;2013年
4 周国香;铁电相变自由能的系列研究与反铁电相变序参量选取[D];河北工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李宁;热电氧化物钛酸锶的热传导研究[D];厦门大学;2014年
2 王威;钛酸锶陶瓷基片双面研磨工艺及其表面质量研究[D];广东工业大学;2014年
3 罗婕思;钛酸锶系双功能压敏陶瓷改性研究[D];广西大学;2011年
4 张惠珍;SrTiO_3/PANI电流变材料的制备及其电流变性能的研究[D];河北工业大学;2002年
5 陈朝霞;一次烧成法制备钛酸锶双功能压敏陶瓷工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2003年
6 白桂丽;钛酸锶基多功能压敏陶瓷制备工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2004年
7 杨俊三;环形压敏电阻器的研究与制备[D];西北大学;2003年
8 王晋;溶胶—凝胶法制备纳米钛酸锶材料及双功能器件[D];西北大学;2002年
9 吴朝晖;SrTiO_3基储能介质陶瓷制备工艺及性能研究[D];武汉理工大学;2005年
10 李庆刚;分子动力学模拟非晶态钛酸锶[D];西华大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 ;掺杂钛酸锶和掺杂镧锰氧巨磁阻器件[N];中国有色金属报;2004年
2 记者 钱铮;魔法般的场效应,让绝缘体变为超导体[N];新华每日电讯;2008年
3 沈才卿;二十世纪中国人工合成宝石领域的进展[N];中国黄金报;2002年
4 萧马;瓷介电容器业领跑[N];中国电子报;2004年
5 毕超;钻石的仿制品与优化处理[N];中国矿业报;2004年
6 记者 颜回;台湾合成宝石抢滩内地市场[N];中国矿业报;2004年
7 ;中国宝玉石协会宝石鉴定师资格考试第九期理论试卷[N];中国黄金报;2003年
8 记者 刘霞;美首次证实磁性和超导性可共处[N];科技日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978