2012年第4季度評述

技術進展

 

含貴金屬的纖維復合材料發展近況

 

復合材料由于在設計上綜合了組合的優點,并彌補了各自的不足,具有單一金屬或合金無法比擬的優異綜合性能,成為當今材料科學的研究熱點之一。復合材料一般可分為層狀復合材料、顆粒增強復合材料和釬維增強復合材料,其中層狀復合材料比顆粒增強復合材料、釬維增強復合材料的生產工藝簡單,因而倍受歡迎,廣乏應用于宇航、石油、化工、輕工、汽車、造船、電子、電力、冶金、機械、核能及日用品等領域。近年來,在電器制造業中,以微電機制造業、熱保護器制造業的發展最為迅猛發,以微電機為例,微電機在小型化、低噪音、運轉速度穩定和使用壽命長等方面的性能指標要求越來越高,目前普遍采用的AgCdAgCu換向器復層材料已經不能滿足微電機制造發展的需要,突出表現在啟動電壓高,由于接觸電阻變化帶來的電機運行不穩,出現“掉速”或“死機”現象,使用壽命短;同時,以歐盟為代表,對電器產品的環保要求越來越高,已經明確提出到2007年起,禁止采用含Cd等有害元素材料的電器元件,因此對無Cd新型貴金屬復層材料的開發研究任務迫在眉睫。

按復合材料的組分,貴金屬的纖維復合材料可分為兩類:其一是以貴金屬為基體,其它纖維(或晶須)為強化相所組成的復合材料;另一類是以貴金屬纖維為增強相分布在其它金屬基體中所形成的復合材料。按纖維的幾何尺寸,可分為以長纖維與以短纖維為增強相的復合材料。按纖維增強相的性質,則有金屬纖維、陶瓷纖維(晶須或集束纖維)和碳纖維等。貴金屬與其它金屬所形成的纖維復合材料按其冶金學特性可分為固態不互溶、固態互溶和有限固溶等類復合材料。它們具有不同特征,因而要求不同制備工藝。在傳統的長纖維復合材料中,纖維尺寸可達到微米或亞微米級,長徑比可>5000。貴金屬/碳纖維復合材料是以 Ag( Ag合金)Au(Au合金)Pd(Pd合金)為基體,以連續或短碳纖維為增強相的復合材料,如Ag/CPd/C, Ag-Cu/C, Pd-Ag/C, Pd-Cu/C, Cu/Ag/CAg/Cu/C等。碳纖維可分為低性能與高性能2大類,其中高模量(sb=1960MPa, E>343Gpa, ð=0.5%0.9%)碳纖維也稱為石墨。貴金屬與碳纖維潤濕性較差,在復合前需先對碳纖維進行鍍貴金屬等預處理。在貴金屬基體中嵌鑲連續碳纖維或在基體孔內裝填石墨粉,采用間接熱擠壓成股線,切斷之后采用包套法進行間接擠壓和拉拔反復加工,可制得貴金屬硒墨長纖維或短纖維復合材料。

隨著經濟的發展和貴金屬價格的不斷上漲,繼鋼鐵屬之,碳纖維之為材料用碳纖維制成的復合材料具有壓,及國纖維90%以上的碳元素組成的纖維纖維結構石墨結構結構具有4 度為之一纖維具有尺寸穩定好等按原料分碳纖維基碳纖維丙烯基碳纖維( PAN 基碳纖維) 瀝青基碳纖維目前要是PAN 基碳纖維瀝青基碳纖維纖維大的個方: 纖維機體材料; 纖維化氣的用隨著育休閑和工業用對碳纖維纖維市場正速增能和化,纖維業在年中

江南大學姚春梅等在2012年報道了含銀PLA納米纖維復合過濾材料的制備及性能研究,選用可降解的PLA進行靜電紡絲與PLA非織造布進行復合,制備復合過濾材料,一方面提高納米纖維膜的強力,另一方面又可以提高普通過濾材料的過濾性能;并針對現行的“室內空氣污染”問題,通過在靜電紡纖維中加入銀來制備具有抗菌性能的過濾性能高的空氣過濾材料。

吉林大學徐亞飛在2012年報道了電紡納米銀/碳納米纖維復合燒傷敷料的制備、抗菌性能的研究,采用聚丙烯腈(PAN)為前驅體高分子,利用靜電紡絲技術及高溫碳化方法制備碳納米纖維敷料,并通過銀鏡反應制備納米銀/碳納米纖維復合敷料。

中國專利CN102901755A在2013年公開了一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器,即在常規的電極表面修飾一層鈀鉑合金負載的碳納米纖維復合材料,即PdPt-CNFs的敏感膜層。首先將鈀鉑合金負載的碳納米纖維分散到溶劑中超聲分散得到均勻的分散液,然后將分散液滴涂于常規的潔凈的電極表面,蒸發溶劑后再固定葡萄糖氧化酶,室溫放置晾干后再在含有戊二醛飽和蒸汽壓液面上方進行交聯得到高靈敏度葡萄糖電化學傳感器。本發明制備的納米復合材料生物相容性好,利于生物酶的固定且制備方法簡單快捷,成本低。本發明制備的電化學傳感器靈敏度高,穩定性好,重現性好,因而有望在糖尿病診斷,臨床醫學和食品工藝檢測等領域得到廣泛的應用。

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