2012年第4季度评述

技术进展

 

含贵金属的纤维复合材料发展近况

 

复合材料由于在设计上综合了组合的优点,并弥补了各自的不足,具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能,成为当今材料科学的研究热点之一。复合材料一般可分为层状复合材料、颗粒增强复合材料和钎维增强复合材料,其中层状复合材料比颗粒增强复合材料、钎维增强复合材料的生产工艺简单,因而倍受欢迎,广乏应用于宇航、石油、化工、轻工、汽车、造船、电子、电力、冶金、机械、核能及日用品等领域。近年来,在电器制造业中,以微电机制造业、热保护器制造业的发展最为迅猛发,以微电机为例,微电机在小型化、低噪音、运转速度稳定和使用寿命长等方面的性能指标要求越来越高,目前普遍采用的AgCdAgCu换向器复层材料已经不能满足微电机制造发展的需要,突出表现在启动电压高,由于接触电阻变化带来的电机运行不稳,出现“掉速”或“死机”现象,使用寿命短;同时,以欧盟为代表,对电器产品的环保要求越来越高,已经明确提出到2007年起,禁止采用含Cd等有害元素材料的电器元件,因此对无Cd新型贵金属复层材料的开发研究任务迫在眉睫。

按复合材料的组分,贵金属的纤维复合材料可分为两类:其一是以贵金属为基体,其它纤维(或晶须)为强化相所组成的复合材料;另一类是以贵金属纤维为增强相分布在其它金属基体中所形成的复合材料。按纤维的几何尺寸,可分为以长纤维与以短纤维为增强相的复合材料。按纤维增强相的性质,则有金属纤维、陶瓷纤维(晶须或集束纤维)和碳纤维等。贵金属与其它金属所形成的纤维复合材料按其冶金学特性可分为固态不互溶、固态互溶和有限固溶等类复合材料。它们具有不同特征,因而要求不同制备工艺。在传统的长纤维复合材料中,纤维尺寸可达到微米或亚微米级,长径比可>5000。贵金属/碳纤维复合材料是以 Ag( Ag合金)Au(Au合金)Pd(Pd合金)为基体,以连续或短碳纤维为增强相的复合材料,如Ag/CPd/C, Ag-Cu/C, Pd-Ag/C, Pd-Cu/C, Cu/Ag/CAg/Cu/C等。碳纤维可分为低性能与高性能2大类,其中高模量(sb=1960MPa, E>343Gpa, ð=0.5%0.9%)碳纤维也称为石墨。贵金属与碳纤维润湿性较差,在复合前需先对碳纤维进行镀贵金属等预处理。在贵金属基体中嵌镶连续碳纤维或在基体孔内装填石墨粉,采用间接热挤压成股线,切断之后采用包套法进行间接挤压和拉拔反复加工,可制得贵金属硒墨长纤维或短纤维复合材料。

随着经济的发展和贵金属价格的不断上涨,继钢铁属之,碳纤维之为材料用碳纤维制成的复合材料具有压,广及国纤维90%以上的碳元素组成的纤维纤维结构石墨结构结构具有4 度为之一纤维具有尺寸稳定好等按原料分碳纤维基碳纤维丙烯基碳纤维( PAN 基碳纤维) 沥青基碳纤维目前要是PAN 基碳纤维沥青基碳纤维纤维大的个方: 纤维机体材料; 纤维化气的用随着育休闲和工业用对碳纤维纤维市场正速增能和化,纤维业在年中

江南大学姚春梅等在2012年报道了含银PLA纳米纤维复合过滤材料的制备及性能研究,选用可降解的PLA进行静电纺丝与PLA非织造布进行复合,制备复合过滤材料,一方面提高纳米纤维膜的强力,另一方面又可以提高普通过滤材料的过滤性能;并针对现行的“室内空气污染”问题,通过在静电纺纤维中加入银来制备具有抗菌性能的过滤性能高的空气过滤材料。

吉林大学徐亚飞在2012年报道了电纺纳米银/碳纳米纤维复合烧伤敷料的制备、抗菌性能的研究,采用聚丙烯腈(PAN)为前驱体高分子,利用静电纺丝技术及高温碳化方法制备碳纳米纤维敷料,并通过银镜反应制备纳米银/碳纳米纤维复合敷料。

中国专利CN102901755A在2013年公开了一种高灵敏度葡萄糖电化学传感器,即在常规的电极表面修饰一层钯铂合金负载的碳纳米纤维复合材料,即PdPt-CNFs的敏感膜层。首先将钯铂合金负载的碳纳米纤维分散到溶剂中超声分散得到均匀的分散液,然后将分散液滴涂于常规的洁净的电极表面,蒸发溶剂后再固定葡萄糖氧化酶,室温放置晾干后再在含有戊二醛饱和蒸汽压液面上方进行交联得到高灵敏度葡萄糖电化学传感器。本发明制备的纳米复合材料生物相容性好,利于生物酶的固定且制备方法简单快捷,成本低。本发明制备的电化学传感器灵敏度高,稳定性好,重现性好,因而有望在糖尿病诊断,临床医学和食品工艺检测等领域得到广泛的应用。

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