关键词： 超高性能混凝土   碳化硅晶须   长径比   力学性能   微观结构  

摘要： 研究了碳化硅晶须（Silicon carbide whiskers， SiCw）对超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete， UHPC）力学性能的影响，并通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜和压汞法，对掺加碳化硅晶须后UHPC的微观结构进行了测定。结果表明：碳化硅晶须不利于基体早期（8 h内）力学性能的提高，但对其后期力学性能具有积极提升作用。这主要是由于：晶须外表面的SiO2保护膜早龄期时吸附溶液中的Ca2+，在一定程度上延缓了水泥水化的进行；而随着龄期的增加，晶须的成核效应、填充效应和桥接阻裂作用有效发挥，同时，晶须外表面的SiO2保护膜还会与水泥水化生成的氢氧化钙晶体发生反应，促使更多额外C-（A）-S-H凝胶的生成。此外，较大的长径比使得SiCw与UHPC基体的接触面积增加，二者间界面粘结力更强，导致晶须拔出过程中消耗能量更多，因此更有利于UHPC力学性能的提高。不过，但过高掺量的晶须难以均匀分散，它们容易团聚于UHPC基体中并形成缺陷，进而对混凝土的力学性能产生不利影响，试验以掺量0.15%时效果最佳。

关键词： 聚酰亚胺   碳化硅晶须   硅烷偶联剂   强度   摩擦磨损  

摘要： 采用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570对碳化硅晶须(SiCw)进行表面改性，研究了不同硅烷偶联剂改性SiCw/聚酰亚胺(PI)复合材料的硬度、弯曲强度和摩擦磨损性能。结果表明，KH550和KH560表面改性能有效提高复合材料的硬度和弯曲强度，并且KH560的提高效果更加明显；但KH570改性复合材料的硬度和弯曲强度明显降低。与GCr15球在6-12 N对磨时，KH550和KH560表面改性能够明显提高复合材料的耐磨性能。在较低载荷下(6 N)对磨时，KH560改性复合材料的磨损率最低，但随摩擦载荷增加磨损率迅速升高；在9-12 N较高载荷下，KH550改性复合材料的耐磨性能在各对比试样中最好；KH570改性试样在各载荷下的耐磨性能均较差，不适用于SiCw/PI复合材料中SiCw的表面改性。

关键词： 聚酰亚胺   碳化硅晶须   硅烷偶联剂   弯曲强度   摩擦磨损  

摘要： 采用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570对碳化硅晶须(SiCw)进行表面改性,研究了不同硅烷偶联剂改性SiCw/聚酰亚胺(PI)复合材料的硬度、弯曲强度和摩擦磨损性能。结果表明:KH550和KH560表面改性能有效提高复合材料的硬度和弯曲强度,KH560的提高效果更加明显,但KH570改性复合材料的硬度和弯曲强度明显降低。与GCr15球在6~12 N对磨时,KH550和KH560表面改性能够明显提高复合材料的耐磨性能。在较低载荷下(6 N)对磨时,KH560改性复合材料的磨损率最低,但随摩擦载荷增加磨损率迅速升高。在9~12 N较高载荷下,KH550改性复合材料的耐磨性能在各对比试样中最好。KH570改性试样在各载荷下的耐磨性能均较差,不适用于SiCw/PI复合材料中SiCw的表面改性。

关键词： 环氧树脂   碳化硅晶须   韧性   热导率   介电性能  

摘要： 针对饱和电抗器浇注用环氧树脂在受到电应力及机械振动时易出现老化开裂的问题,需要在保持其优良绝缘、抗腐蚀性能的基础上改善其力学性能及热学性能。本文以功能优化设计为原则,先通过热处理在碳化硅晶须(SiCw)表面形成二氧化硅介电层得到SiCw@SiO_(2),然后利用掺杂改性的方法制备SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质,并对其介电性能、力学性能以及导热性能进行测试。结果表明:SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质兼具高介电常数及低介质损耗,韧性也得到改善,且由于SiCw相互接触形成了连续导热网络,SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质的导热系数相比纯环氧树脂提高了117%。

关键词： 石墨烯   薄膜   碳化硅晶须   电磁屏蔽  

摘要： 轻质柔性的电磁屏蔽薄膜材料的开发具有重要的意义。本文报道了一种还原氧化石墨烯与碳化硅（RGO@SiC）的多孔状电磁屏蔽薄膜，其多孔结构由3秒钟固态微波处理高效获得,该处理能高效还原氧化石墨烯，同时使薄膜厚度从大约20微米增加至200微米。当该薄膜的电磁屏蔽效能达到35.6dB时，其反射效能仅为2.8 dB。SiC晶须在薄膜中的添加有利于电磁波的多次反射、界面极化和介电衰减。进一步，将RGO@SiC多孔薄膜按照透过层到反射层的顺序叠加，构建多层复合薄膜，并采用多壁碳纳米管纸作为反射层。当多层结构厚度为1.5毫米时，最高电磁屏蔽效能达到75.1 dB，其中反射效能仍保持在2.7 dB。我们相信该多孔状RGO@SiC薄膜可用于设计以吸收为主的电磁屏蔽多层封装材料或三明治结构的芯层。

关键词： 碳化硅晶须   增韧补强   氧化铝复合材料   制备工艺  

摘要： 氧化铝是一种耐热、耐磨、电绝缘的陶瓷材料,在工业领域被广泛应用。氧化铝与其他材料复合制备而成的氧化铝复合材料性能优越,在航空等领域拥有广阔的应用空间。碳化硅晶须硬度最高、抗拉伸强度最大,同时也耐热,主要分为α型和β型两种形式,被广泛地应用到了航空等领域中。将碳化硅晶须加入到陶瓷基体中能够获得性能更为卓越的氧化铝复合材料。文章介绍了氧化铝复合材料及其性能、碳化硅及碳化硅晶须,其中提到了碳化硅晶须的三种制备工艺。其次介绍了碳化硅晶须在氧化铝复合材料制备工艺中的增强机理,最后,系统化地介绍了碳化硅晶须对氧化铝复合材料化学性能的影响。

关键词： 硅橡胶   碳化硅晶须   取向   导热性   绝缘性  

摘要： 随着电子产品的集成密度和功率密度不断增加,优化热界面材料变的尤为重要。本文以一维碳化硅晶须(SiC_(w))为填料,硅橡胶为基体制备出导热硅橡胶复合材料,综合分析了复合材料的微观形貌、物相结构、导热性及绝缘性。首先通过共沉淀法制备出Fe_(3)O_(4)对SiC_(w)包覆的改性材料,其次将包覆Fe_(3)O_(4)的SiC_(w)在液体硅橡胶基体中分散均匀,最后将其置于恒稳磁场中完成晶须取向及基体固化。结果表明:SiC_(w)晶须表面包覆一层Fe_(3)O_(4)纳米颗粒且在硅橡胶基体中呈现取向排列,制备出SiC_(w)取向结构的硅橡胶复合材料。当取向SiC_(w)含量达到10wt%时,相比于纯硅橡胶导热系数可提升72%,比未取向10wt%SiC_(w)填充的高40%。相比于纯硅橡胶体积电阻率下降两个数量级,但仍然具有良好的绝缘性。通过COMSOL对SiC_(w)随机分散与取向排列的硅橡胶复合材料进行模拟仿真,仿真结果表明,含量10wt%的SiC_(w)可使硅橡胶导热系数提升60%,体积电阻率在10^(15)Ω∙cm以上,而10wt%取向SiC_(w)可使硅橡胶导热系数提升170%,体积电阻率在10^(14)Ω∙cm以上,与实验结果的趋势相一致。

关键词： 闪烧   氧化锆复合陶瓷   力学性能   碳化硅晶须   氧化铝晶须  

摘要： 氧化锆陶瓷由于其具有优异的性能,在高性能陶瓷工程领域中的应用广泛,人们为了获得性能更好的氧化锆陶瓷材料,以氧化锆为基体材料添加其他的添加项,制备出性能更优异的氧化锆复合陶瓷材料。但是由于第二相的加入会形成约束烧结,导致烧结困难,临界电场辅助陶瓷闪烧技术可突破异质陶瓷烧结过程中的烧结约束,实现异质陶瓷体系的低温无压快速致密化,有望解决受约束烧结难题。 本文以3YSZ、3YSZ/AlO、3YSZ/AlO和3YSZ/Si C（3YSZ:3mol.%氧化钇稳定氧化锆）陶瓷为研究对象,开展了闪烧行为、相对密度、物相、显微形貌、力学性能和电导率等方面的研究。主要研究内容和结论如下: 研究了三种复合陶瓷的闪烧行为。结果表明:电场强度会对闪烧所炉温造成影响,电场强度增高,闪烧炉温降低。电流密度固定值,电场强度增加,样品闪烧温度上升;电场强度维持不变,电流密度增加样品闪烧温度上升。 研究了电场对3YSZ/AlO和3YSZ/AlO两种复合材料的制备效果。结果表明:在氧化铝晶须/氧化锆这种存在烧结约束的体系中,闪烧可显著降低烧结约束,实现了异质复合陶瓷的低温快速致密化,而在氧化铝粉体/氧化锆这类本身无烧结约束（即传统无压烧结即可完成致密化）体系中,闪烧制备的样品较传统无压烧结并无显著优势。 研究了复合陶瓷的硬度和断裂韧性。制备出了高密度3YSZ/AlO以及3YSZ/AlO陶瓷材料,测试了力学性能并分析了氧化铝晶须的增韧机制。经过优化后相对密度均能达到94%以上,其中,3YSZ/AlO体系的硬度最高（15.23 GPa）;3YSZ/AlO体系的断裂韧性优秀,最高能够达到5.36 MPa·m。3YSZ/AlO复合陶瓷材料中氧化铝晶须的增韧机制主要为:裂纹偏转、晶须桥联和晶须拔出等。 研究了三种材料的电导率,并分析了三种材料闪烧导电机制。结果表明:3YSZ/Si C、3YSZ、3YSZ/AlO在固定的电场强度,电流密度改变的情况下,三种材料闪烧前后电导率存在区别,闪烧前几组样品的电导率以氧化锆（因为氧化锆是主体相）的电导为主。闪烧过程中由于大量缺陷的产生促进了物质传输,降低了烧结约束,因此在氧化铝晶须的体系里闪烧的密度较好,而碳化硅晶须从活化能推测缺陷激发的不足,因此烧结约束仍然存在,致密化效果不好。

关键词： 黏结剂喷射   碳化硅   碳化硅晶须   液硅反应熔渗   断裂韧性   增材制造  

摘要： SiC陶瓷凭借其高强度、高硬度和低密度等优势,在航空航天、核电工业等领域有着广阔的应用前景。但由于SiC加工难度高、韧性低,阻碍了其广泛应用。为解决上述问题,本研究采用黏结剂喷射增材制造(BJAM)结合液硅反应熔渗技术(LSI)制备了不同碳化硅晶须含量(SiC_(w))的SiC_(w)/SiC复合材料。结果表明,当SiC_(w)含量达到7.5%(体积分数)时,材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值分别为215.29 MPa和3.25 MPa?m^(1/2),硬度则在SiC_(w)为5%达到23.06 HV的峰值。但当SiC_(w)含量继续升高后,材料内部残余硅相含量提升,力学性能发生恶化。对打印初坯进行2次增碳可有效降低材料内部硅相含量,弯曲强度、断裂韧性和硬度最大分别提升10.15%、10.46%和10.58%。引入的SiC_(w)通过偏折裂纹、拔出和折断等方式起到了对复合陶瓷材料的增强增韧作用。

关键词： 碳化硅晶须   增强增韧   复合材料   增韧机理   应用现状  

摘要： 碳化硅晶须作为增强组元加入复合材料基体中起到了补强增韧的作用,可以加速传统材料产品的更新换代。与其他晶须相比,碳化硅晶须的强度、弹性模量和耐高温性能更好,近年来我国在碳化硅晶须生产方面发展迅速,在机械、电子、航天等领域得到了推广和应用。在简要介绍碳化硅晶须的基础上,着重介绍了碳化硅晶须增强机理,结合国内外研究现状综述了在不同基体复合材料性能增强应用中的研究进展,探讨了未来相关研究工作面临的挑战,并对碳化硅晶须的应用前景作了展望。