复合材料

摘要\n采用3D打印技术制备了一种单喷嘴形成微纳粒子增强聚二甲基硅氧烷( PDMS )基功能梯度材料( FGM )。实验中选用SiC和SiO2颗粒作为增强相，制备了体积分数从0 %逐层增加到20 %的FGM。制备的FGM无孔隙，表现出良好的层间结合，且含有微纳米颗粒均匀地分布在层内而无团聚。SiC颗粒增强PDMS基FGM的力学性能和导热性能发生了逐层变化。当SiC颗粒体积分数达到20 %时，拉伸模量和硬度分别提高了83 %和36 %，热导率提高了21 %。与SiC颗粒增强PDMS基FGM相比，SiO2颗粒增强PDMS基FGM断裂后具有更低的逐层伸长率。上述材料的制备满足了柔性电子产品领域对基板材料的实际需求。在保持灵活性的同时，高增强颗粒含量可以充分为嵌入式电子设备提供保护或散热。

摘要\n本研究针对0 ~ 1.5NaY分子筛wt %的薄膜，制备了聚二甲基硅氧烷( PDMS )和NaY分子筛掺杂复合膜。所有膜均采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱( FTIR )、X射线衍射、扫描电镜、热重/差热分析等方法进行表征。FTIR光谱结果表明，PDMS基体与NaY分子筛之间存在物理相互作用。此外，利用光子传输技术研究了纯PDMS和PDMS / NaY复合材料的成膜情况。计算了空穴闭合和互扩散阶段对应的激活能。NaY沸石添加薄膜导致力学性能显著提高，拉伸强度和杨氏模量均提高了3倍。还考察了薄膜的热性能，在PDMS基体中加入NaY分子筛可显著提高复合膜的热稳定性。J . Appl . Polym。Sci . 2020、137、48549。

在本研究中，我们制备并评价了石墨烯复合材料的三维支架和平面薄膜。将计算量的石墨烯纳米粉体与聚二甲基硅氧烷在四氢呋喃溶液中混合，制备了混杂复合材料。混合复合材料易于采用直接印刷技术或压制方法制造成各种形式。在室温下，以240 mm / min的流速制备了三维支架结构。通过调节复合材料的黏度，喷嘴压力保持在350 kPa。利用辊对辊设备制备了不同厚度的平面薄膜。对制备的杂化纳米复合材料进行评价，根据温度和机械变形考察其电学性能。所得结果一致。因此，可以通过形状定义有效地作为传感器使用。

摘要\n可伸缩和灵活的电子设备可以穿在人体上，也可以融入服装。它们在可穿戴电子、柔性显示器和可伸展电路领域有很好的应用前景。这里报道了一种基于多壁碳纳米管( MWCNTs )包复氧化锌( ZnO )纳米颗粒( NPs )并嵌入聚二甲基硅氧烷的智能传感器。基于MWCNT / ZnO纳米杂化粒子的智能传感器可以测量较宽的温度范围( 0 ~ 100℃)，MWCNT浓度和ZnO NP尺寸的选择使得传感器对温度变化和其他变形表现出稳定的线性响应，具有较高的选择性。该智能传感器具有负温度系数，灵敏度为-33.6 kΩ℃-1，采用不同尺寸的ZnO NP测量传感器的弯曲运动灵敏度，可调谐范围为33.3 ~ 138.89 kΩ度-1。

柔性压电纳米发电机( PENG )被认为是一种很有前景的机械能采集解决方案，作为可穿戴设备的可持续能源，等等。这里提出了一种通用的碳包复调制策略来合成碳包复的0 - D压电陶瓷纳米颗粒( NPs )，由于碳壳具有良好的导电性，碳层中移动电荷的重新分配和积累导致电场的增强，导致压电效应增强很多。用聚二甲基硅氧烷( PDMS )与这些0 - D压电陶瓷NPs复合制备PENGs。BT @ C、PZT @ C和KNN @ C基PENGs的峰值功率密度分别达到45.4  μW / cm2、59.8  μW / cm2和9.9  μW / cm2，分别是裸0 - D压电陶瓷NPs掺入的对照PENGs的20、20.4和13.4倍。建立了基于刘易斯扩散理论的理论模型，揭示了极化过程中压电增强的机理。本研究为包埋碳包复0 - D压电陶瓷NPs制备高压电特性复合材料提供了新的策略。

散热在电子器件中起着至关重要的作用，散热器被广泛应用于通过对流和传导将器件产生的热量排走，而传统散热器由于与环境温度相差较小，通常忽略热辐射。为了在散热应用中利用热辐射，本工作研究了一种将铜粉混合到聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜中制成的结构复合材料作为辐射性能增强的热沉材料。由于PDMS的宿主材料，采用蜡模法可以在近室温下形成各种形状的复合材料。此外，为了提高复合材料的散热性能，增强复合材料的热性能。热性能表征显示，500 # 37与纯PDMS相比，PDMS / Cu复合材料的热导率( 1.1 W / m K )提高了0.18 W / m K。用积分球红外光谱显示，与铝( 0.07，氧化表面)相比，热发射率( 0.8 )提高了10倍。通过对比在家建热室内相同加热载荷下的稳态温度，对纯PDMS、PDMS / Cu复合材料、铝等材料制成的平结构翅片试样在加热载荷高达1000 W / m lt、sup gt、2 lt、/ sup gt时的散热性能进行评价。数值热分析还进一步分析了辐射和对流的贡献。PDMS / Cu样品的最低温度证实了增强的热发射率和电导率对散热的积极作用。

提出了超临界发泡法( SCF )制备超疏水聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面。研究了发泡参数对泡沫结构、润湿性、力学性能和热性能的影响。本工作表明微结构对PDMS材料的超疏水性能起着重要作用。当细胞尺寸和细胞壁尺寸分别达到103.6和29.7 μ m时，微孔PDMS泡沫的水接触角( WCA )达到最大值158 °，空气约占接触面积的90.6 %。同时，超疏水PDMS材料的拉伸强度可达0.81   MPa，表明超疏水PDMS材料是有用的。此外，超疏水PDMS材料具有良好的热稳定性和绝热性能。而且该方法简单方便，可用于制备超疏水表面。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )因其具有生物相容性、柔韧性和透明性等优点而得到了广泛的应用。然而，低的机械强度限制了它的进一步应用。提高其力学性能的一个途径是用高强度增强体对PDMS基体进行增强。碳纤维( CF )、碳纳米管( CNT )等碳材料被广泛应用于增强PDMS的力学性能。3D打印技术是制备碳材料/ PDMS复合材料的一种很有前途的快速成型方法。在此，我们对打印三维结构所必需的元素CF / PDMS和CNT / PDMS线条进行3D打印，以研究碳材料/ PDMS复合材料的3D打印和力学性能。流变分析表明，CF的加入并未影响CF / PDMS油墨的印刷适性。与4 wt % CF增强PDMS的纯PDMS相比，CF / PDMS印刷线的拉伸模量提高了52.4 %。CNT在PDMS中的团聚限制了印刷CNT / PDMS线材杨氏模量随CNT浓度增加的提高。本工作分析了3D打印参数对碳材料/ PDMS线条的影响。也为研究挤出3D打印工艺提供了一种通过分析本质线条的方法。