碳纤维

Abstract(#br)Tuning the piezoresistive behavior of conductive polymeric composites requires an in-depth understanding of the structure-property relationships and deformation mechanisms at the polymer/conductive filler interface. In this paper, the unknown sources of nonlinearity (as frequently observed for specific material systems) are identified for the flexible and stretchable chopped carbon fiber (CCF)/polydimethylsiloxane (PDMS) conductive yarns.

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。

本工作提出了新型管状碳纤维-离子液体/硬脂酸( CF-ILs / SA )复合相变材料( PCMs )，并采用离心方法在不同纺丝速度下制备。采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜对复合PCMs表面进行改性，得到良好的封装。为调节SA的相变行为，制备了SA15H22N2O3S和C12H16N2O3S等SA和ILs的优良共晶体系。进一步考察了CF-ILs / SA ( ILs∶SA   =   1∶3 )复合PCMs的性能和稳定性。结果表明，较低转速制备的材料由于ILs / SA PCMs的负载量较高，具有较大的潜热。CF-C 12 H 16 N2 O3 S / SA在1800 r / min时的潜热为77.83   k J / kg，经过200次热循环后略有下降，为74.56   k J / kg，优于CF-C 15 H 22 N2 O3 S / SA；与纯SA相比，CF- ILs / SA的热导率大大提高，CF-C 12 H 16 N2 O3 S / SA和CF-C 15 H 22 N2 O3 S / SA的热导率分别为0.79   W / ( m·K )和1.02   W / ( m·K )。这些CF-ILs / SA复合PCMs在200  ℃以下具有较好的热稳定性和优异的机械稳定性，轴向屈服应力为19.0   MPa。

高效的散热已成为限制电子器件发展的关键因素。连接热源和热沉表面的热界面材料( TIMs )，是保证热源到热沉稳定充分散热的重要材料。碳纤维( CFs )由于具有极高的轴向导热系数，被广泛用作增强聚合物基复合材料热导率的增强填料。然而，由于CFs在较高填料浓度下导致复合材料黏度较大，无法有效构建复合材料中的导热通道，传统的CFs方法无法充分利用其高热导率。为了解决这一问题，我们提出了一种基于磁场和粘度无关的方法，在高填充浓度下制备了镍包复碳纤维( NICFs )填充聚二甲基硅氧烷( PDMS )复合材料。与纯PDMS ( 0.15 W / ( m·K ) )相比，NICFs复合材料的面内热导率( 10.50 W / ( m·K ) )提高了69倍，热膨胀系数( CTE )在51.54 wt %时为55.14 ppm /℃。与商用TIMs相比，NICFs-复合材料表现出更好的热性能，在电子器件冷却领域展现出潜在的应用前景。