电子工艺材料第4章高分子复合材料
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导电高分子复合材料综述导电高分子复合材料是一种结合了导电填料和高分子基体的非金属导电材料。
由于其优异的导电性能和高分子材料的良好工艺性能,导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域得到了广泛应用。
本文将从导电填料、高分子基体、制备方法和应用领域等方面综述导电高分子复合材料的研究进展。
导电填料是导电高分子复合材料中的关键组成部分。
目前常用的导电填料包括金属填料、碳黑、导电纤维和导电聚合物等。
金属填料具有良好的导电性能,但其加工性差,易生锈。
碳黑填料性能稳定,但存在聚集现象,导致流变性能下降。
导电纤维可以提供较高的导电性能,但通常与高分子基体的相容性较差。
导电聚合物由于能够形成连续的导电网络,并且可以与高分子基体较好地相容,因此成为近年来发展的研究热点。
高分子基体对导电高分子复合材料的力学性能、导电性能和工艺性能等起着重要影响。
常用的高分子基体包括聚合物树脂、热塑性弹性体和热塑性聚合物等。
聚合物树脂由于具有良好的力学性能和化学稳定性,因此广泛应用于导电高分子复合材料。
热塑性弹性体由于可以在一定温度范围内恢复弹性,因此在导电弹性体材料中得到了广泛应用。
热塑性聚合物由于具有良好的工艺性能,在导电高分子复合材料中也得到了较好的应用效果。
制备方法是影响导电高分子复合材料性能的关键因素之一、常用的制备方法包括溶液共混法、熔融共混法、反应挤出法和电沉积法等。
溶液共混法通过将导电填料和高分子基体溶解在适当的溶剂中,然后通过挥发溶剂的方式获得导电高分子复合材料。
熔融共混法是将导电填料和高分子基体在高温下混炼,然后通过冷却固化得到复合材料。
反应挤出法是通过聚合反应实现导电高分子复合材料的制备。
电沉积法是将金属填料等导电材料沉积在高分子基体上来制备导电高分子复合材料。
导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域具有广阔的应用前景。
在电子和电器领域,导电高分子复合材料可以用于生产导电薄膜、导线、印刷电路板等;在电磁波屏蔽领域,导电高分子复合材料可以用于制备导电涂层和导电材料;在静电防护领域,导电高分子复合材料可以用于制备静电消除器和防静电材料。
复合材料的基本概念和类型复合材料是指由两种或两种以上材料组成的一种新型材料,是材料科学中的一个重要领域。
而复合材料的广泛应用也为科技工业带来了诸多机遇。
本文将就复合材料的基本概念和类型作出一番探讨。
一、基本概念复合材料是指两种或两种以上的材料经过物理或化学方法制备而成的一种材料。
它的构成成分必须具备两个及以上的相分离的组分,且其中一种组分是连续的。
而另一种组分则可以以各种形式分散在其中。
从复合材料的特性来看,其必须具备如下四个特点:1.具有两种及以上的材料2.材料之间有着明显的边界3.各种材料在复合材料中的存在,各自发挥着自己最优秀的性能4.具有优秀的综合性能在实际应用中,复合材料已成为一种重要的工程材料,它可以在一定程度上替代单体材料。
其最大的优势在于它兼具各种材料的优点,避免了各种单体材料在使用过程中的短处。
二、类型1. 针织复合材料针织复合材料是指在织造的过程中通过一些特殊的方法把两种或多种不同的材料缠绕在一起的材料。
针织复合材料可以使得材料具有某些特定的力学性能,如硬度,柔软度,弹性等等。
而虽然针织复合材料制作过程较为复杂,但由于所用材料广泛,且成本低廉,因此它是一种相对常用的复合材料。
2. 粘合复合材料粘合复合材料是指在生产之前,材料被进行标准化的涂层或其他处理方法,以使材料能够在制造工艺中互相连接。
该种复合材料强度高,可耐大变形,与大多数其他传统材料相比具有显著的优点。
不过,该种复合材料的缺点在于,它的制造成本相对较高。
3. 高分子复合材料高分子复合材料是指以高分子材料为基础,通过物理或化学方法在其中添加一些其他材料,形成的一种新型材料。
高分子复合材料具有可调节的强度、硬度和绝缘性能等特点,所以在制造各种塑料、工程塑料和弹性体等方面应用十分广泛。
而且,该种复合材料的制造成本相对较低,也使得它成为了重要的材料之一。
4. 金属复合材料金属复合材料是指由两种或两种以上的金属组成的一种新型材料。
高分子复合材料的制备及其应用现状高分子复合材料,一种由两种或以上的不同材料通过化学或物理方法结合制成的新材料,具有很高的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于汽车、航空航天、电子等多个领域。
一、高分子复合材料的制备方法高分子复合材料的制备方法种类繁多,包括熔融法、浸渍法、光聚合法等,下面介绍其中几种常见的制备方法。
1.熔融法熔融法是将两种或以上的熔融状态的物质混合,在高温下进行熔融、混合、均质,然后冷却成型。
这种方法适用于生产塑料制品和高分子复合材料。
其优点是过程简单,易于控制;缺点是可能会有某些成分损失。
2.浸渍法浸渍法是将填充物与高分子材料互先浸渍,然后干燥、压制、加热等一系列工艺制成复合材料。
这种方法适用于生产玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料等。
其优点是制备工艺简单,成型周期短;缺点是可能会带来一些浪费。
3.光聚合法光聚合法是将高分子预聚物、交联剂和光引发剂等在光聚合反应中生成高分子复合材料。
这种方法适用于生产北极虾壳骨质骨组织增生传导复合材料、干扰素等。
其优点是制备过程简单,灵活性高,适应性强;缺点是对光源的要求较高,而且光源需带有一定的紫外光。
二、高分子复合材料的应用现状高分子复合材料已经广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等多个领域,下面简单介绍几个应用领域。
1.汽车领域高分子复合材料主要应用于汽车轻量化,降低车身重量,提高燃油经济性和环保性能。
在汽车零部件中,高分子复合材料因其结构精密、大小可调、抗震抗压性能强,而被广泛应用于车身和内部功能模块。
2.航空航天领域高分子复合材料被广泛应用于航空航天领域的制造和维护,其中最突出的应用是在飞机和航天器的结构件中。
高分子复合材料还可以用来制造无损探测传感器,电池和供电系统等。
3.建筑领域高分子复合材料应用于建筑领域,主要是作为建筑材料的增量。
通过使用高分子复合材料,可以降低建筑物的重量,提高其抗地震性能和节能性能。
4.电子领域高分子复合材料在电子领域的应用主要是用于制造高分子介电材料,例如电容器、电缆、太阳能电池器件、半导体器件等等。
导电⾼分⼦及其复合材料⾼分⼦材料及应⽤导电⾼分⼦及导电⾼分⼦材料传统的⾼分⼦是以共价键相连的⼀些⼤分⼦,组成⼤分⼦的各个化学键是很稳定的,形成化学键的电⼦不能移动,分⼦中⽆很活泼的孤对电⼦或很活泼的成键电⼦,为电中性,所以⾼分⼦⼀直视为绝缘材料。
⾼分⼦材料有可能导电吗?聚噻吩电⼦导电聚合物特征有机聚合物成为导体的必要条件:有能使其内部某些电⼦或空⽳具有跨键离域移动能⼒的⼤共轨结构。
电⼦导电型聚合物的共同结构特征:分⼦内具有⼤的共扼π电⼦体系,具有跨键移动能⼒的π价电⼦成为这⼀类导电聚合物的唯⼀载流⼦。
已知的电⼦导电聚合物,除早期发现的聚⼄炔,多为芳⾹单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物。
纯净的,或未予“掺杂”的电⼦导电聚合物分⼦中各π键分⼦轨道之间还存在着⼀定的能级差。
⽽在电场⼒作⽤下,电⼦在聚合物内部迁移必须跨越这⼀能级差,这⼀能级差的存在造成π价电⼦还不能在共轭聚合中完全⾃由跨键移动。
因⽽其导电能⼒受到影响,导电率不⾼。
属于半导体范围。
图中碳原⼦右上⾓的符号●表⽰未参与形成σ键的p电⼦。
上述聚⼄炔结构可以看成内多享有⼀个⽊成对电⼦的CH⾃由基组成的长链,当所有碳原⼦处在⼀个平⾯内时,其末成村电⼦云在空间取向为相互平⾏.并相互重叠构成共短π键。
根据固态物理理论,这种结构应是⼀个理想的⼀维⾦属结构.π电⼦应能在⼀维⽅向上⾃由移动,这是聚合物导电的理论基础。
由分⼦电⼦结构分析,聚⼄炔结构可以写成以下形式。
如上图所⽰,两个能带在能量上存在着—个差值,⽽导电状态下P电⼦离域运动必须越过这个能级差。
这就是我们在线性共扼体系中碰到的阻碍电⼦运动,因⽽影响其电导率的基本因素如果考虑到每个CH⾃由基结构单元p电⼦轨道中只有⼀个电⼦,⽽根据分⼦轨道理论,⼀个分⼦轨道中只有填充两个⾃旋⽅向相反的电⼦才能处于稳定态。
每个P电⼦占据—个π轨道构成上图所述线性共轭电⼦体系.应是⼀个半充满能带,是⾮稳定态。
它趋向于组成双原⼦对使电⼦成对占据其中⼀个分⼦轨道,⽽另⼀个成为空轨道。
非金属材料及复合材料成型方法简介第四章第二篇材料成形工艺基础西北工业大学电子教案成型方法⏹塑料件成型⏹陶瓷件成型⏹复合材料成型⏹成型、机械加工、修配和装配⏹挤出成型(挤塑):利用挤出机将热塑性塑料加热、连续挤出成型为各种断面的制品。
应用:生产塑料板材、棒材、片材、异型材、电缆护层等⏹成型、机械加工、修配和装配⏹注射成型(注塑):利用注塑机将熔化的塑料快速注入闭合模具型腔内固化成型。
应用:各种塑料制品(电器、设备、民用)⏹成型、机械加工、修配和装配⏹压延成型:使加热塑化的热塑性塑料通过两个以上的相对旋转的滚筒间隙而连续变形的成型方法。
应用:生产连续片状材料返回⏹配料、成型、烧结⏹干压成型:利用冲头对装入模具内的粉末施加压力而成型。
应用:生产形状简单、尺寸↓的制品⏹配料、成型、烧结⏹等静压成型:利用液体和橡胶等对陶瓷坯体施压(受等静压)而成型。
应用:生产性能要求高的电子元件和其他高性能塑料⏹配料、成型、烧结⏹注浆成型:将悬浮着陶瓷颗粒的液体注入多孔模具中,沥干液体后即成型为坯体。
应用:形状复杂、大型薄壁制品⏹配料、成型、烧结⏹热压成型:将具有流动性的料浆,在热压铸机中压缩空气的作用下注入金属模,冷却凝固后成型。
应用:成型复杂制品⏹配料、成型、烧结⏹注射成型:在注射成型机中将粒状粉料注射入金属模具中,冷却后将坯体脱脂后按常规烧结。
应用:复杂零件的大规模生产返回复合材料成型通用方法:颗粒、晶须、短纤维增强复合材料混合→制坯→ 成型纤维增强体增强复合材料增强体预成型→复合⏹金属基复合材料成型⏹树脂基复合材料成型⏹陶瓷基复合材料成型⏹C/C复合材料成型液态金属浸润法:金属基体呈熔融状态时与增强材料浸润结合,凝固成型。
常用方法:常压铸造、液体金属搅拌、真空压力浸渍法、挤压铸造、液态浸渗挤压等•扩散黏结法:在长时间高温和压力下,使固态金属与增强材料(预制坯)的接触面通过原子间相互扩散黏结而成。
粉末冶金法:根据要求将不同金属粉末与陶瓷颗粒、晶须或短纤维均匀混合,放入模具中高温、高压成型。
导电高分子复合材料电导率提高方法导电高分子复合材料是一种具有导电性能的复合材料,其广泛应用于电子器件、传感器、导电涂层等领域。
提高导电高分子复合材料的电导率对于提高电子设备的性能至关重要。
本文将介绍几种提高导电高分子复合材料电导率的方法。
首先,一个有效的方法是在高分子基质中添加导电填料。
导电填料可以带来物理导电性能,从而提高导电高分子复合材料的电导率。
常用的导电填料包括金属颗粒、碳纳米管、石墨烯等。
这些导电填料具有较高的电导率,可以形成导电网络,从而增加复合材料的导电性能。
在选择导电填料时,需要考虑填料的导电性能、分散性和成本等因素。
其次,改变高分子基质的结构和性质也是提高导电高分子复合材料电导率的重要方法。
例如,通过引入共聚物或掺杂剂,可以调控高分子链的排列和结晶性质,从而影响电导率。
共聚物的引入可以提高高分子链的运动性能,增加电子的迁移速率,提高导电性能。
掺杂剂的引入可以改变高分子链的电荷状态,增加载流子的浓度,从而提高电导率。
此外,优化导电高分子复合材料的制备工艺和纳米结构也可以提高其电导率。
合适的制备工艺可以改善导电填料的分散均匀性和填充效率,从而增加导电高分子复合材料的导电性能。
例如,采用溶液共混、熔融共混等制备方法可以使导电填料更好地与高分子基质相互作用,形成导电网络。
此外,控制纳米结构的形貌和尺寸也可以影响导电性能。
通过调节导电填料的形貌和尺寸,可以增加导电通道的形成,提高复合材料的导电性能。
此外,还可以通过控制导电高分子复合材料的界面相互作用来提高电导率。
在复合材料中,基质和填料之间的界面相互作用对导电性能有显著影响。
通过调节界面的亲和性、粘结性和相互作用强度,可以实现高效的载流子传输和电荷传递。
例如,使用表面修饰剂来改善填料表面与基质之间的相互作用,增强载流子的迁移和传输。
另外,通过导入界面层或添加表面改性剂等方法,还可以调控界面的电子结构和电荷传输性能,进一步提高电导率。
最后,合理设计导电高分子复合材料的配方也是提高电导率的关键所在。
高分子复合材料项目工程安全管理分析高分子复合材料作为一种新型材料,具有优异的力学性能、化学稳定性和高温耐性能。
它们具有轻量化、高强度、高韧性、耐腐蚀、易加工等优点,被广泛应用于航空、航天、汽车、电子、生物医学、环保、建筑等领域。
然而,在高分子复合材料项目的工程实践中,相关的风险和安全问题也需要密切关注和管理。
1. 项目安全管理的意义高分子复合材料在加工制备、运输、安装、维修和使用的过程中都存在风险。
如果在项目实施过程中发生事故和意外,不仅可能对项目的顺利实施产生影响,还可能造成严重的财产损失和人员伤亡。
因此,加强项目安全管理,控制风险,减少安全事故发生的概率,是非常必要的。
2. 可能存在的安全问题和风险在高分子复合材料项目的工程实践中,可能存在以下几个方面的安全问题和风险:(1)材料本身的安全问题。
高分子复合材料在制备和加工过程中可能存在挥发性有机物、残留物、光氧化剂、甲醛等有毒有害成分,对操作人员和周围环境产生危害。
(2)加工工艺的安全问题。
高分子复合材料的加工需要使用药剂、化学品、溶剂等易燃易爆的物质,加工过程中会产生噪声、粉尘、废气等有害物质,需要进行有效的防护和控制。
(3)运输和装配的安全问题。
高分子复合材料在运输过程中需要避免受到物理和化学的损害,对运输工具和包装有严格的要求。
在装配过程中,需要做好安全保障工作,避免伤害人员和造成财产损失。
(4)使用和维修的安全问题。
高分子复合材料在使用过程中需要注意防火防爆,以及使用温度等方面的限制。
在维修过程中需要防止接触到危险化学品以及意外伤害。
这些都需要在项目中进行有效的管理和控制。
3. 安全管理的措施针对高分子复合材料项目中存在的安全问题和风险,需要采取一些有效的安全管理措施,包括:(1)加强标准化管理。
制定相关的标准和规范,明确各个环节的安全要求和控制措施,并对相关的人员进行培训和考核。
(2)强化安全监测和预警。
建立和完善安全监测和预警机制,及时发现和排除安全隐患,提高预警和应对的能力。