用多层碳纳米管和金属 (Cu或Ni) 微粒子修饰的有机弹性体的特性
Alexander V Shchegolkov1, Aleksei V Shchegolkov2, Natalia V Zemtsova1
1Institute of Power Engineering, Instrumentation and Radioelectronics, Tambov State Technical University, 392000 Tambov, Russia.
Polymers
|March 28, 2024
概括
经过多层碳纳米管 (MWCNT) 和金属微粒 (Cu或Ni) 修改的有机弹性体表现出受控的电降解. 铜添加剂增强了基于MWCNT的导电材料的散热,并提高了基于MWCNT的导电材料的电物理稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物复合材料 聚合物复合材料
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 有机弹性体是功能性聚合物,在导电材料中具有潜在的应用.
- 多层碳纳米管 (MWCNTs) 增强了聚合物矩阵的电和热性能.
- 在操作应力下,导电复合材料的电降解是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 研究MWCNT修饰的有机弹性体的结构和电热物理特性.
- 评估金属微粒 (Cu,Ni) 对电降解阻力的影响.
- 分析经过修改的复合材料的温度场分布和热去除能力.
主要方法:
- 在Co-Mo/Al2O3-MgO和金属 (Cu,Ni) 微粒上合成MWCNT.
- 用合成的MWCNT和金属填充剂修改有机弹性体.
- 使用SEM,TEM,拉曼光谱和EDX进行结构分析.
- 在电压和循环开/关条件下进行电物理测试.
- 在复合材料表面上绘制温度场映射.
主要成果:
- 重复的电气循环 (50-100个循环) 会降低弹性质的性能,使功率从1.1kW/m2降低到0.3kW/m2.
- (Ni) 添加剂增加了1.4kW/m2的功率,并在100个循环后降低了降解到1.2kW/m2.
- 铜 (Cu) 添加剂进一步提高了性能,将功率提高到1.6kW/m2,并将降解降低到1.5kW/m2.
- 与Ni-MWCNT (86.7 °C) 和未经修改的弹性体 (49.8 °C) 相比,Cu-MWCNT弹性体表现出更好的去热 (93.9 °C最大温度).
- 较大的Cu粒子增强了内部热交换和表面热释放,改善了MWCNT的温度调节和电物理稳定性.
结论:
- 金属微粒,特别是,可以有效地控制和减轻MWCNT修饰的有机弹性体中的电降解.
- 基于的复合材料表现出优越的热管理和对电物理参数恶化的增强抵抗力.
- 这些发现表明了开发更耐用和可靠的导电聚合物复合材料的途径,用于要求更高的应用.
