聚合物基导电复合材料研究进展_龚文化

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聚合物基复合材料的发展现状和最新进展

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。

它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。

1.纳米材料的应用:近年来,纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。

纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。

例如,纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度,使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。

2.高性能增强材料的研发:为了提高聚合物基复合材料的力学性能,研究人员不断提出新的增强材料。

例如,石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料,已被广泛应用于聚合物基复合材料中。

同时,碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中,并取得了较好的效果。

3.新型复合材料的研制:除了传统的增强材料外,研究人员还在努力研制新型复合材料。

例如,聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料,可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。

此外,聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料,可以使复合材料具有光刻功能,从而实现微纳米加工和器件制备。

1.可持续性发展:随着环境问题的日益突出,研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。

他们试图将可持续材料(如生物基材料)应用于聚合物基复合材料中,以减少对环境的影响。

同时,研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术,以实现资源的有效利用。

2.多功能复合材料的研究:为了满足不同领域的需求,研究人员开始研究多功能复合材料。

多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。

例如,研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料,可以在受损后自动修复,延长使用寿命。

3.智能复合材料的研制:智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。

例如,研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料,可以根据温度的变化改变其形状和力学性能,实现智能控制。

高导电碳系填充聚乙烯复合材料的研究进展

高导电碳系填充聚乙烯复合材料的研究进展

高导电碳系填充聚乙烯复合材料的研究进展郑桂成;赵文元【摘要】系统介绍了碳系分散体(碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管等)作为填料填充聚乙烯形成聚乙烯基导电复合材料的研究进展.并根据国内外高导电碳系填充聚乙烯复合材料研究成果的对比分析,对其今后发展提出建议.%The latest research developments in polymer - based conductive composites filled with carbon series dispersion as a conductive filler agent are reviewed. Modification of polymer basal body and carbon series conductive filler by blending is the main direction of current research. Based on comparison and analysis of the recent research results, suggestions of development and application in this area were put forward.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】4页(P40-42,51)【关键词】碳系填充;聚乙烯;导电复合材料【作者】郑桂成;赵文元【作者单位】中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100;中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】TQ327.8Abstract:The latest research developments in polymer-based conductive composites filled with carbon series dispersion as a conductive filler agent are reviewed.Modification of polymer basal body and carbon series conductive filler by blending is themain direction of current research.Based on comparison and analysis of the recent research results,suggestions of developmentand application in this areawere put forward.Key words:filling carbon;polyethylene;conductive compositematerials 复合导电高分子材料是聚合物基材料与导电填料通过层压复合、分散复合等方法构成的一类功能高分子材料。

聚合物基电子封装复合材料研究进展

聚合物基电子封装复合材料研究进展

聚合物基电子封装复合材料研究进展
陈仕国;戈早川;杨海朋;白晓军
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】2007(037)005
【摘要】综述了聚合物基电子封装材料的基本性能要求并分析了其影响因素,阐述了聚合物基电子封装材料的复合原理和结构设计思想,展望了聚合物基电子封装材料的发展趋势.
【总页数】4页(P4-7)
【作者】陈仕国;戈早川;杨海朋;白晓军
【作者单位】深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,深圳,518060;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,深圳,518060;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,深圳,518060;深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室,深圳,518060
【正文语种】中文
【中图分类】V4
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导电聚合物及其复合材料的制备与性能研究

导电聚合物及其复合材料的制备与性能研究

导电聚合物及其复合材料的制备与性能研究导电聚合物是一种具有导电性能的材料,其制备过程涉及到聚合物的合成和导电添加剂的掺杂。

导电聚合物在电子和光电器件中具有广泛的应用前景,如有机太阳能电池、柔性显示器、传感器等。

本文将从导电聚合物的制备方法和性能研究两方面来进行论述。

一、导电聚合物的制备方法1.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是目前制备导电聚合物最常用的方法之一。

以聚苯胺(PANI)为例,其合成过程如下:首先将苯胺单体与氧化剂溶液混合,通过化学反应使其发生氧化聚合,形成导电聚合物。

该方法具有简单、成本低等优点,但聚合物的导电性能差,且溶液中的有毒气体排放对环境造成污染。

1.2 共沉淀聚合法共沉淀聚合法是一种通过电解或化学氧化还原反应制备导电聚合物的方法。

以聚咔唑(PZ)为例,其合成过程如下:通过电解反应或化学反应使反应物中的单体共沉淀生成导电聚合物。

该方法具有制备高纯度导电聚合物的优势,但其过程较为复杂,需要控制反应条件和反应物的浓度。

二、导电聚合物的性能研究2.1 导电性能研究导电聚合物的导电性能是评价其应用价值的重要指标之一。

研究人员通过测量导电聚合物的电阻率、电导率等物理指标来评估其导电性能。

同时,还需要研究导电聚合物的导电机理,探索其导电行为受控制的方式。

例如,研究温度、压力、光辐射等外界条件对导电聚合物的导电性能的影响,为其在不同应力环境下的应用提供理论依据。

2.2 机械性能研究导电聚合物在应用中需要具备一定的机械性能,如柔韧性、拉伸强度等。

研究人员通过拉伸实验、压缩实验等测试手段,探究导电聚合物在不同应力条件下的机械行为。

同时,还需要研究导电聚合物的断裂机理,提出相应的改进方案,使其在机械性能方面能够满足实际应用需求。

2.3 稳定性研究由于导电聚合物具有高分子结构,其在长期使用或者极端环境下可能会产生降解、老化等问题。

因此,研究导电聚合物的稳定性是十分必要的。

研究人员通过模拟实验和长期使用等手段,评估导电聚合物在不同条件下的稳定性,并提出相应的改进方案,使其具备较好的耐久性。

“聚合物造粒剂工业推广应用”项目通过中石化鉴定

“聚合物造粒剂工业推广应用”项目通过中石化鉴定
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合干法腈纶造粒工业化生产 的新型造粒剂 ; 对杜邦干法腈纶生产技术的设备及工艺进行改造和优 化 , 功地 进行 了工 业化 推广 应用 , 技术水 平 属 国际 先进 . 项 目成果 在 齐 鲁 分公 司腈 纶 厂 工 业 成 其 该
推广应 用 表 明 : 该技 术 能 明显 提 高烘 干机 干燥 能力 , 每小 时增 加 50k , 低 能耗 1%; 0 g降 0 改善 粒 子 的
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图 5 C 含 量 为 3 8P r 力 学 性 能 随 HD E B . h 时 P 含 量 的变 化 曲线
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第 3期
崔建伟 , : D E iP C 等 H P /P / B吸波复合材料 的导电性 能和力学性能研究
断裂伸长率随着两相含量均化而降低.
入 ;B 富 集 相 H P c D E为 吸 波 相 , 有 效 吸 收 电磁 波 能

聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究探讨

聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究探讨

聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究探讨在现代材料科学领域,聚合物基复合材料因其独特的性能和广泛的应用而备受关注。

其中,电绝缘性能是聚合物基复合材料在电气电子、航空航天、能源等众多领域中得以应用的关键特性之一。

本文将深入探讨聚合物基复合材料的电绝缘性能及其相关研究。

聚合物基复合材料通常由聚合物基体和增强材料组成。

聚合物基体如聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂等本身就具有一定的电绝缘性能。

然而,为了满足不同应用场景对电绝缘性能的更高要求,常常需要添加各种增强材料,如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷颗粒等。

影响聚合物基复合材料电绝缘性能的因素众多。

首先是材料的化学成分。

不同的聚合物基体和增强材料具有不同的分子结构和化学性质,这直接影响了它们的电绝缘性能。

例如,一些含极性基团的聚合物可能具有相对较低的电阻率,而不含极性基团的则往往具有更好的电绝缘性能。

其次,材料的微观结构也起着至关重要的作用。

复合材料中的孔隙、界面缺陷等会导致局部电场集中,从而降低整体的电绝缘性能。

良好的分散性和相容性可以减少这些缺陷,提高电绝缘性能。

此外,环境因素如温度、湿度、电场强度等也会对聚合物基复合材料的电绝缘性能产生影响。

在高温和高湿度环境下,材料的电阻率可能会下降,导致电绝缘性能变差。

为了准确评估聚合物基复合材料的电绝缘性能,需要采用一系列的测试方法。

常见的有体积电阻率和表面电阻率的测量、介电强度测试、耐电弧性测试等。

体积电阻率反映了材料内部对电流的阻碍能力,表面电阻率则主要衡量材料表面的导电情况。

介电强度测试用于确定材料能承受的最大电场强度而不发生击穿,耐电弧性测试则考察材料在电弧作用下的抗破坏能力。

在研究聚合物基复合材料的电绝缘性能时,科研人员不断探索新的方法和技术来提高其性能。

一种常见的策略是对材料进行表面处理。

例如,通过等离子体处理、化学接枝等方法改善增强材料与聚合物基体之间的界面相容性,减少界面缺陷,从而提高电绝缘性能。

另外,采用新型的聚合物基体和增强材料也是研究的热点方向。

导电聚合物的研究进展

导电聚合物的研究进展

导电聚合物的研究进展宫兆合 梁国正 卢婷利 鹿海军(西北工业大学 西安 710072)摘要: 本文较为系统地阐述了导电聚合物的导电机理、研究方法、制备方法及应用前景。

关键词: 聚合物 导电性 复合材料1 前 言高分子一直被视为绝缘材料,直到20世纪70年代才发现高分子具有导电功能。

从此聚合物导电性能的研究成了热门领域,并取得了较大的进展。

瑞典皇家科学院宣布了2000年诺贝尔化学奖的得主—日本筑波大学白川英树(Shirakawa H.)、美国宾夕法尼亚大学艾伦・马克迪尔米德(Macdiarmid A.G.)和美国加利福尼亚大学的艾伦・黑格尔(HeegerA.J.),以表彰他们在导电聚合物这一新兴领域所做的开创性工作。

可见导电聚合物研究的重要性。

导电聚合物材料可以分为结构型和复合型两大类。

结构型导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料。

复合型导电聚合物,即导电聚合物复合材料,是指以通用聚合物为基体,通过加入各种导电性物质,采用物理化学方法复合后而得到的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料。

结构型导电聚合物根据其导电机理的不同又可分为:载流子为自由电子的电子导电聚合物;载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物;以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。

在导电聚合物众多物理和化学性能中,电化学性质(如化学活性、氧化还原可逆性、离子掺杂/脱掺杂机制)以及稳定性是决定其许多应用成功与否的关键,因此倍受人们的关注,也是研究的热点课题之一。

目前,研究导电聚合物的结构和性能的方法主要有以下几种:循环伏安法、暂态电流法、电导测量法、电化学阻抗普法、电化学石英晶体微天平法、光谱法、型貌法。

2 导电聚合物的导电机理结构型导电聚合物与复合型导电聚合物的导电机理是不同的,下面就各种聚合物导电机理进行说明。

2.1 复合型导电聚合物的导电机理导电聚合物复合材料,有二种,①在基体聚合物中填充各种导电填料;②将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物的共混。

导电聚合物材料在金属防腐涂料中的研究进展

导电聚合物材料在金属防腐涂料中的研究进展

管理及其他M anagement and other 导电聚合物材料在金属防腐涂料中的研究进展罗长虹摘要:导电高分子材料能起到阳极保护金属的效果。

现在,导电高分子材料已广泛应用于船舶,港口码头设备,军舰,混凝土钢,钢筋加固、化工设备、送变电设备、铁路桥梁等防腐工程已有良好的应用前景。

导电聚合物材料不仅同时具备导电聚合物良好的氧化还原特性,同时导电聚合物作为新材料,由于原料易得,合成工艺简单,环境友好等优点,已成为金属防腐领域的研究热点,进而其被广泛地应用于金属的腐蚀防护材料中。

本文首先简要介绍导电聚合物材料的特性,并简要介绍了导电聚合物材料的制作方法,包括电化学法、化学氧化聚合法与分散液混合法即化学气相沉积法等其他方法,并对导电聚合物材料在防腐涂料中的应用性能进行总结,最后对当前导电聚合物材料的研究进展、不足之处进行分析。

希望本文可以为导电聚合物材料在防腐涂料中的相关研究工作提供借鉴参考价值。

关键词:导电聚合物;金属;防腐涂料基于导电聚合物材料优良的防腐蚀性能,本文综述了近年来关于导电聚合物材料复合防腐蚀材料的制备方法、应用及性能,重点介绍了导电聚合物防腐蚀材料的制备方法,讨论了用电化学方法和化学氧化法制备导电聚合物材料的机制及其特性;同时,介绍了导电聚合物材料在防腐蚀领域的应用,总结了导电聚合物防腐蚀材料在金属表面直接成膜和借助成膜物成膜的涂层的防腐蚀性能。

1 导电聚合物材料简介导电聚合物是指在碳骨架中具有共轭电子体系的聚合物材料,可以通过自身的导电性或掺杂其他材料来实现其特有的导电功能。

通常情况下导电聚合物材料符合材料中的导电聚合物为聚苯胺(PANI)与聚吡咯(PPy)等,此类物质具有环境污染性小、合成便捷、成本低廉、导电性能强等特点,并且可以凭借自身的氧化还原反应,对金属基体表面进行钝化处理,从而提高金属材料表面的耐腐蚀性,被广泛地应用于金属防腐材料中。

导电聚合物由于其出色的物理化学性质,在腐蚀防护领域拥有值得深入研究的广阔前景。

导电聚合物研究进展

导电聚合物研究进展

(3) 氧化还原型导电聚合物。
这类聚合物的侧链上常带有可以进行可逆氧化还原反应 的活性基团,当电极电位达到聚合物中活性基团的还 原电位(或氧化电位)时,靠近电极的活性基团首先被 还原(或氧化) ,从电极得到(或失去) 一个电子,生成 的还原态(或氧化态) 基团可以通过同样的还原反应(氧 化反应) 将得到的电子再传给相邻的基团,自己则等 待下一次反应。如此重复,直到将电子传送到另一侧 电极,完成电子的定向移动。
导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体 的电学和光学特性,又具有有机聚合物柔韧的机械 性能和可加工性,还具有电化学氧化还原活性。
这些特点决定了导电聚合物材料将在未来的有机光 电子器件和电化学器件的开发和发展中发挥重要作 用。
二、 导电聚合物材料的分类及研究
1、结构型导电聚合物:是指聚合物本身具有导电性 或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料。
2、结构型聚合物的导电机理
构性导电聚合物根据其导电机理的不同可分为: 电子导电聚合物;离子导电聚合物; 氧化还原型导电聚合物。
(1) 电子导电聚合物的导电机理
在电子导电聚合物的导电过程中,载流子是聚合物中的 自由电子或空穴,导电过程中载流子在电场的作用下 能够在聚合物内定向移动形成电流。
作为有机材料,聚合物是以分子形态存在的,其电子多 为定域电子或具有有限离域能力的电子。
电子导电聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共 轭π电子体系,给自由电子提供了离域迁移条件。
(2) 离子型导电聚合物的导电机理
以正负离子为载流子的导电聚合物被称为离子型导电聚 合物。解释其导电机理的理论中比较受大家认同的有 非晶区扩散传导离子导电理论、离子导电聚合物自由 体积理论和无须亚晶格离子的传输机理等理论。 固体离子导电的两个先决条件是具有能定向移动的 离子和具有对离子溶和能力。研究导电高分子材料也 必须满足以上两个条件,即含有并允许体积相对较大的 离子在其中“扩散运动”;聚合物对离子具有一定的 “溶解作用”。

聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展

聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展

聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展摘要:介绍了电磁屏蔽橡胶的屏蔽原理。

综述了金属填充橡胶、碳材料填充橡胶、金属/非金属复合填料填充橡胶、本征导电聚合物填充橡胶、碳材料/四氧化三铁复合填料填充橡胶、新型纳米导电填料填充橡胶六类电磁屏蔽复合材料的研究进展以及优缺点。

关键词:电磁屏蔽;橡胶;复合材料;填料引言随着电子设备和无线通讯的高速发展,电磁干扰以及电磁污染成为了影响电器元件正常工作和危害人类健康的一个不可忽视的问题。

为减少电磁干扰及电磁污染,电磁屏蔽材料得到快速发展,其中以金属及其合金屏蔽效果较好。

但金属材料成本高、质量重、柔韧性差、加工性能差、不耐腐蚀,使其应用受到了很多限制。

质轻、柔韧性好、加工性能好的电磁屏蔽橡胶复合材料受到了科研工作者们越来越多的关注。

电磁屏蔽橡胶的制备方法是向橡胶填充导电或导磁填料。

1.金属填充橡胶金属导电性能优异,常用来制备电磁屏蔽橡胶。

主要的金属填料有铜、银、镍等。

对比了不同金属填料对电磁屏蔽硅橡胶导电性能的影响。

研究表明,填充银粉制备的导电橡胶体积电阻率比填充镍粉的低2~3个数量级,并且随着金属填料用量增大,复合材料体积电阻率下降。

但实际应用中,单一金属填充橡胶制备的电磁屏蔽复合材料,会因自身易氧化、成本高等缺点不满足工作需求。

故常在一种金属表面镀上其它金属制得复合金属填料,这样的填料结合了两种金属优点,可制备应用范围更广的电磁屏蔽橡胶。

常用的复合金属填料有镀银镍粉、镀镍铜粉、镀银铝粉。

镀银镍粉兼具银优异的导电性和镍吸收电磁波的能力。

制备了镀银镍粉/硅橡胶复合材料,并发现其逾渗阈值为0.222%,当填料体积分数为0.44%时,复合材料在30~1200MHz频段内有着优异的电磁屏蔽性能。

铜导电性优良,但易被氧化。

镍抗氧化能力较好,铜粉表面镀镍,提高铜抗氧化性的同时能保持其良好的导电性。

制备了力学性能良好的镀镍铜粉/硅橡胶复合材料,发现在30MHz~18GHz频率范围内,复合材料的电磁屏蔽效能均为80dB。

聚合物/碳纳米管导电复合材料研究进展

聚合物/碳纳米管导电复合材料研究进展
张 诚, 祝 军 。 淳 安 马
( 江 工 业 大 学 绿 色 化学 合 成 技 术 国家 重 点实 验 室 培 育 基地 , 江 杭 州 3 0 3 ) 浙 浙 1 0 2
摘 要 : 聚合 物基 体 中加入 碳 纳 米管 可 以制 备 综合性 能优 异 的 导 电聚 合物 复合 材料 , 在 而具有 取 向结 构 的 聚合物 / 纳米 管复 合材料 在 光 、 、 、 碳 电 磁 生物功 能 材料 中具 有 潜在 的应 用前 景. 于碳 纳米 管 基
Ab t a t The po y e on sr c : l m rc duc i e c m po ie ih e r m e y e e t ia nd m e ha i a r pe te tv o st sw t xt e l l c rc la c n c lp o r i s
的 电学性质 , 述 了聚合 物/ 纳 米管 导 电复合材 料 的 三种制 备 方 法( 融共 混法 、 液共 混法和 原 综 碳 熔 溶
位 聚合 法) 以及 国 内外研 究进展 , 着重介 绍 了具 有取 向结 构 的 聚合 物/ 纳 米 管 导 电复 合体 系的 制 碳
备方法, 包括 模板 组 装 、 力场排 列 、 电场排 列 以及磁 场排 列等 , 分析 比较 了各 种 方法 的基本 原理 和 并
c n b a rc td b d i gCNTsi t h oy rma rx a ef b iae ya dn n o t ep lme ti .Th oy r CNTsc mp stswih ep l me / o o i t e
a die ton ls r t e m a e n m a il uc s o i , e e t i r c i a t uc ur y be us d i ny feds s h a ptc l c rc,m a ne i n om e rc g tc a d bi t i

聚合物纳米复合材料研究进展

聚合物纳米复合材料研究进展

聚合物纳米复合材料研究进展随着科技的发展,我们对材料学的研究也不断深入。

聚合物纳米复合材料应运而生,成为了材料学研究的一个热点领域。

在这个领域,一些新型的聚合物纳米复合材料正受到人们的重视。

那么,今天我们就来看一下聚合物纳米复合材料的研究进展。

一、研究背景在生活和工业中,聚合物材料具有着很广泛的应用。

但是,这些聚合物材料存在一些弱点,比如机械性能、耐热性、导电性等方面存在着很大的限制。

为了克服这些问题,人们寻求新的方法和技术,将纳米颗粒引入聚合物基体中,以获得新型的聚合物纳米复合材料。

二、合成方法目前,聚合物纳米复合材料的制备方法主要有三种:原位合成法、后处理法和挤压法。

原位合成法是在聚合反应过程中添加一种纳米粒子,使其与聚合物基体共同生长,在形成的材料中,纳米粒子分散均匀,形成了纳米复合材料。

后处理法是先合成聚合物基体,再在其中加入纳米粒子,然后通过共混、分散、表面改性等方法将其分散均匀,形成纳米复合材料。

挤压法则是将纳米粒子直接与聚合物基体进行混合后,进行挤压成型。

在挤压过程中,纳米粒子均匀分散在聚合物基体中,形成纳米复合材料。

三、应用领域聚合物纳米复合材料具有很广泛的应用领域。

对于一些非常规的材料,如石墨烯和碳纳米管,可以通过制备聚合物复合材料来改善其性能,使其能够更好地应用到纳米电子器件与能源存储器件中来。

此外,在医学领域中,聚合物纳米复合材料也展现了广阔的前景。

其可以用于制备人工血管、药物释放器、组织修复等医用材料,可以缓解传统材料的一些问题。

四、研究挑战聚合物纳米复合材料的开发面临着很多挑战,其中包括复杂的混合过程、材料分散性的控制以及大规模生产等问题。

另外,现有的研究工作有时候并不能很好地理解纳米复合材料的性能。

因此,在深入理解其性能和性质方面,还需进行更深入的研究探索。

五、未来展望尽管聚合物纳米复合材料面临一些挑战,但是它依然受到越来越多的关注。

未来,我们可以期待这种材料的研究取得更多的进展,在更多的领域中被广泛应用。

碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究

碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究

碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究碳纳米管(CNT)聚合物复合材料是一种由碳纳米管与聚合物基体相互作用形成的新型材料。

在这种复合材料中,CNT作为导电填料,可通过其独特的电子输运机制提供高导电性能。

在本文中,我们将探讨碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究。

首先,我们来了解碳纳米管的电子输运机制。

碳纳米管是碳原子形成的管状结构,具有特殊的晶格结构。

这种结构使得电子在碳纳米管中以“量子通道”的形式传输,即只有在特定的能级上电子才能通过。

这种量子限制使得碳纳米管具有优异的导电性能,远远超过传统材料。

其次,我们将讨论碳纳米管与聚合物基体的相互作用。

碳纳米管的高表面积和独特的晶格结构使其能够与聚合物基体形成强力的相互作用。

这包括物理吸附、化学键和静电作用等。

通过这种相互作用,碳纳米管可以均匀分散在聚合物基体中,形成三维导电网络。

在导电机理方面,碳纳米管通过两种方式提供导电性能。

首先,碳纳米管通过与聚合物基体形成的连续网状结构,在复合材料中形成一个导电通道。

这种导电通道可以提供高导电性能,使得复合材料具有良好的导电性能。

其次,碳纳米管还可以通过在体积分数很低的情况下形成的电子传输途径来提供导电性能。

这是由于碳纳米管的高导电性能和导电路径的短距离等特点,使得电子能够快速地从碳纳米管中传输,从而形成良好的导电性能。

在性能研究方面,研究人员着重于探索不同形态的碳纳米管聚合物复合材料,并对其导电性能进行评估。

研究表明,碳纳米管的形态和含量对复合材料的导电性能有重要影响。

例如,采用短碳纳米管可以增加导电性能,因为短碳纳米管可以更好地分散在聚合物基体中,并形成更多的导电通道。

此外,通过控制碳纳米管的含量,可以调控导电性能,具有很大的灵活性。

总之,碳纳米管聚合物复合材料具有良好的导电性能,其导电机理与碳纳米管的特殊结构和与聚合物基体的相互作用密切相关。

通过对碳纳米管的形态和含量进行调控,可以进一步优化复合材料的导电性能。

导电聚合物的应用和分析研究进展

导电聚合物的应用和分析研究进展

导电聚合物的应用和研究进展贾亚宏<兰州城市学院化学与环境科学学院化学112 兰州 730070)摘要:导电聚合物因其制备容易、导电性高,具有稳定的化学、电化学特性及较好的生物相容性等特点,成为生物材料和组织工程研究领域所关注的焦点之一。

本文从导电聚合物的概念、特点、机理、制备以及应用方面做了简单的介绍,并提出导电聚合物所面临的挑战及未来的发展趋势和方向。

关键字:聚苯胺;导电聚合物;合成方法;掺杂;导电机理;药物释放;生物效应器;组织工程;生物传感器导电聚合物又称为导电高分子或合成金属,按结构与组成可分为两大类,一类是复合型导电聚合物,另一类是结构型导电聚合物。

复合型导电聚合物是以聚合物为母体、将各种导电性物质以不同的方式填充到聚合物基体中而构成的复合材料,其制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,最为常见的是炭黑填充型和金属填充型。

结构型导电聚合物是指材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物,这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。

1.导电聚合物的结构特点及导电机理所谓导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。

导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构外,还含有由掺杂引入的一价对阴离子<p﹣型掺杂)或对阳离子<n一型掺杂),所以通常导电聚合物的结构分为聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离子两部分组成[1]。

导电聚合物除了具有高分子本身特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。

各种导电聚合物的导电机理不尽相同,下面仅以碘掺杂的聚乙炔的导电机理为例,对导电聚合物的导电机理进行分析。

作者简介:贾亚宏<1989-), 男, 甘肃正宁人, 现为兰州城市学院化学化学与环境科学学院112班学生众所周知,π电子云结构较松散,当聚乙炔暴露在碘蒸气中,易被碘氧化而失去电子成为正离子自由基<也称为极化子)。

《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》

《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》

《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要:本文研究了石墨烯与导电聚合物复合材料的制备方法,并对其电化学性能进行了深入探讨。

通过合理的制备工艺,我们成功制备了具有优异导电性能和电化学稳定性的复合材料。

本文详细描述了实验过程、结果及分析,以期为相关研究提供有益的参考。

一、引言随着科技的发展,石墨烯因其独特的物理和化学性质,在材料科学领域引起了广泛的关注。

石墨烯与导电聚合物的复合材料因其在电化学储能、传感器、电磁屏蔽等领域的潜在应用价值,成为了研究的热点。

本文旨在研究石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法及其电化学性能。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括石墨烯、导电聚合物(如聚吡咯、聚苯胺等)、溶剂(如乙醇、水等)以及其他添加剂。

2. 制备方法采用溶液混合法或原位聚合法制备石墨烯/导电聚合物复合材料。

具体步骤包括:将石墨烯与导电聚合物在溶剂中混合,并通过搅拌或超声处理使两者充分混合;然后进行聚合反应,得到复合材料。

三、电化学性能测试通过循环伏安法(CV)、恒流充放电测试、电化学阻抗谱(EIS)等方法,对制备的复合材料进行电化学性能测试。

四、结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺,我们成功制备了具有良好分散性和导电性能的石墨烯/导电聚合物复合材料。

SEM和TEM结果表明,石墨烯与导电聚合物在纳米尺度上实现了良好的复合。

2. 电化学性能分析(1)循环伏安法(CV)测试:复合材料在充放电过程中表现出稳定的电化学行为,无明显极化现象。

(2)恒流充放电测试:复合材料具有较高的比电容和优异的循环稳定性。

在一定的电流密度下,其比电容随循环次数的增加而略有增加,表现出良好的充放电性能。

(3)电化学阻抗谱(EIS)分析:复合材料的内阻较小,电子传递速度快,表现出优异的电导率和良好的电荷传输能力。

通过分析不同因素(如石墨烯含量、聚合条件等)对电化学性能的影响,我们发现合理的复合比例和制备工艺是获得高性能复合材料的关键。

聚合物基复合材料的研究.

聚合物基复合材料的研究.

材料专业学术性论文二零一四年十二月十五日聚合物基复合材料的研究进展任超西南科技大学621010摘要:聚合物基复合材料是复合材料中发展最快、应用最广、规模最大的一类,有着比强度大、比模量大、耐疲劳性能好、减振性好、过载时安全性好等诸多突出的性能,在当前的汽车,通信,船舶以及航天航空等领域已得到应用。

本文简要介绍了聚合物基复合材料的特性,制备工艺以及应用,也对该复合材料的发展进行了展望。

关键字:聚合物; 复合材料; 制备; 应用Current Status of Research on polymer based composites Abstract:Polymer based composites are the fastest-growing, most widely used and the largest scale in the composite materials. It has high specific strength, high specific modulus, good fatigue resistance, vibration damping, overload safety and many other advantages. Polymer based composites have been used in communication, automotive, aerospace, marine and many other fields. In the present paper, some unique properties of polymer based composites, preparation, application are simply introduced, the current research development of polymer based composites is also forecasted.Key word: polymer, composite, preparation, application0 引言复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料,在复合材料中,通常有一相为连续相,称为基相,另一相为分散相,称为增强材料。

聚合物/镀镍碳纤维导电复合材料的研究进展

聚合物/镀镍碳纤维导电复合材料的研究进展

聚合物 /镀镍碳 纤维导 电复合材料 的研 究进 展
陈彤 , 薛平 贾明印 , 韩 宇

[ 1 . 北 京 化 工 大学 塑 机 所 , 北京
1 0 0 0 2 9; 2 . 星宇盈辉 ( 北京
摘要 : 综述 了聚合物 /镀镍碳 纤维 ( Ni C F ) 导电复合 材料 的优点及其导 电机 理 , 介 绍了该种 导电复合材料 的几种 制备 方法 , 包括 单螺杆挤 出机法、 双螺杆挤 出机 法、 密炼机 法和 B r a b e n d e r 塑化仪 法, 并详细地分析和 总结 了影 响聚合 物/ Ni C F导 电复合材料导 电性 的 Ni C F长度、 表 面改性 与分散 、 填充量 以及加工工 艺等 因素 。
r e v i e we d . T h e s e v e r a l p r e p a r a t i o n me t h o d s o f t h e k i n d o f c o n d u c t i v e c o mp o s i t e s we r e i n t r o d u c e d,wh i c h i n c l u d e s i n g l e — s c r e w e x t r ud e r , t wi n — s c r e w e x t ud r e r , mi x e r me t h o d a n d Br a b e n d e r p l a s t i — c o r d e  ̄ Th e e f f e c t s s u c h a s t h e l e n g t h,s u r f a c e t r e a t me n t a n d d i s p e r s i o n,a d d i t i o n a mo u n t s o f t h e n i c k e l — c o a t e d c a r b o n ib f e r a n d p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o n t h e c o n d u c t i v i t y o f t h e c o n d u c t i v e c o mp o s i t e s we r e d i s c u s s e d a n d s u mma r i z e d . Ke y wo r d s: n i c k e l - c o a t e d c a r b o n i f b e r;c o mp o s i t e; c o n d u c t i v i t y; e l e c t r o ma g n e c t i c i n t e r f e r e n c e

导电聚合物材料的研究与应用

导电聚合物材料的研究与应用

导电聚合物材料的研究与应用近年来,导电聚合物材料的研究与应用受到了越来越广泛的关注,其独特的电学性质在电子、能源等领域有着广泛的应用前景。

本文将针对导电聚合物材料的基本概念、研究进展以及在能源、生物医学等方面的应用进行阐述。

一、导电聚合物材料的基本概念导电聚合物材料是指具有导电性的高分子复合材料,其分子链中含有导电性单元。

它通常由聚丙烯酸、聚苯乙烯等高分子基质和导电性添加剂(如碳黑、导电聚合物等)组成。

导电聚合物的导电性能源于其分子链中的共轭结构,共轭结构可促进电子的运输,从而提高材料的电导率。

同时,导电聚合物还具有柔韧性、可塑性等特点,因此在柔性电子学、生物医学、光电传感等领域具有广泛的应用前景。

二、导电聚合物材料的研究进展1. 材料结构设计导电聚合物的性能取决于其结构设计和合成方法。

近年来,研究人员通过优化聚合物的结构设计和合成方法,成功制备出多种高性能、高稳定性的导电聚合物。

例如,研究人员通过叠层结构的设计,成功合成了多层石墨烯/聚合物复合材料,其电导率可达数千西门子/厘米,远高于单独使用聚合物的电导率。

此外,研究人员还通过离子液体掺杂、控制界面匹配性等方法,有效提高了导电聚合物的导电性和稳定性。

2. 应用领域拓展导电聚合物材料在电子学、光电传感、生物医学等领域有着广泛的应用前景。

在电子学领域,导电聚合物可用于柔性电路、传感器、电容器、电极等器件的制备。

近期研究还发现,导电聚合物材料可用于制备新型电池,可实现高能量密度、高循环稳定性的性能表现。

在光电传感领域,导电聚合物可用于制备温度、湿度、压强等传感器,并通过激发荧光发射、电流等信号变化实现对这些参数的检测。

在生物医学领域,导电聚合物材料可用于制备人工智能皮肤、可植入式器件等,以及用于拟人工器官的制备。

研究人员还发现,导电聚合物材料可作为药物输送载体,将药物有效输送至病灶并实现精准治疗。

三、未来展望随着科学技术的不断进步和广泛的应用领域,导电聚合物材料的研究和应用前景将会越来越广泛。

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聚合物基导电复合材料研究进展龚文化 曾黎明(武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070)摘 要 本文介绍了聚合物基导电复合材料的种类、用途及导电机理。

并对碳系填料填充聚合物基导电复合材料及金属系填料填充聚合物基导电复合材料的研究进展进行了综述,最后展望了聚合物基导电复合材料的发展趋势。

关键词 聚合物,导电复合材料,导电机理,炭黑Progress of polymer matrix conductive compositesGong Wenhua Zeng Lim ing(Institute of M aterial Science and Engineering,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070)Abstract T he classification,applicat ions and conductive mechanism of polymer matr ix conductiv e composites are in -troduced in this paper,and the progr ess of polymer matrix conductive composites filled w ith carbons or metals is rev iewed,A t last,the development tendency of poly mer matrix conduct ive composites is looked ahead.Key words polymer,conductiv e composites,conductive mechanism,carbon black聚合物基导电复合材料是在基体聚合物中加入另外一种导电聚合物或导电填料,采用物理或化学方法复合后而得到的既具有一定的导电功能,又具有良好的力学性能的多相复合材料,它是导电复合材料的研究重点。

随着航空工业及电子信息产业的高速发展,对材料的质量、强度、导电性等综合性能都提出了更高的要求,这就给聚合物基导电复合材料的发展提供了前所未有的机遇。

美国对聚合物基导电复合材料的需求量每年以20%~30%的速度递增,发展潜力十分巨大。

在日本,聚合物基导电复合材料也获得了广泛的应用,有关研究课题已被列入通产省于1987年制定的/21世纪产业基础技术研究开发0中12项优先科研项目之一[1]。

聚合物基导电复合材料按高分子基体材料的性质分类,可分为导电性涂料、粘合剂、导电弹性体和导电塑料等。

按复合材料的导电性能则可分为半导体复合材料(Q U 107~10108#cm )、防静电复合材料(Q U 104~1078#cm)、导电复合材料(Q U 100~1048表1 聚合物基导电复合材料的种类及用途种类体积电阻率/8#cm用 途半导电性复合材料107~1010传真电极板、低电阻带、静电记录纸、感光纸防静电复合材料104~107防静电外壳、罩板、电波吸收件、导电轮胎、防爆电缆导电复合材料100~104面状发热体、CV 电缆、导电薄膜高导电复合材料10-3~10印刷电路、电极板、电磁屏蔽材料、导电涂料、导电胶粘剂作者简介:龚文化,男,1978年生,复合材料专业研究生。

曾黎明,男,1952年生,教授,博士生导师。

第30卷第4期化工新型材料Vol 130No 142002年4月N EW CHEM ICAL M AT ERIAL SApr 12002#cm)、高导电复合材料(Q U10-3~1008#cm),表1列出了聚合物基导电复合材料的种类及用途。

1聚合物基导电复合材料的导电机理111基体为导电聚合物导电聚合物包括共轭导电聚合物和电荷转移型导电聚合物。

其中,共轭导电聚合物的电导率极低,接近于绝缘体,但反式聚乙炔例外,研究表明,它的电导率为10-4~10-6S#cm-1,这是因为聚乙炔被电子受体型聚合催化剂残留物掺杂成了P型半导体。

在聚乙炔中添加碘或五氧化砷等电子受体时,由于聚乙炔的P电子向受体转移,电导率显著增加,另一方面,由于聚乙炔电子亲和力很大,可以从作为电子给体的碱金属接受电子而使电导率提高[2]。

总之,这类导电复合材料的导电是靠基体本身的电荷转移,与所用增强材料或填料关系不大。

112基体为非导电聚合物基体为非导电聚合物时,主要是通过在这类聚合物中添加抗静电剂或导电填料来制备导电复合材料。

由于加抗静电剂的导电复合材料导电性不稳定,因此目前主要利用加导电填料来制备各种聚合物基导电复合材料。

其导电机理有如下几种理论:(1)导电通道学说,此学说认为导电填料加到聚合物后不可能达到真正的多相均匀分布,总有部分带电粒子相互接触而形成链状导电通道,使复合材料得以导电。

这种理论已被大多数学者所接受。

(2)隧道效应学说,尽管导电粒子直接接触是导电的主要方式,但Polley和Boonstra[3]利用电子显微镜观察后,发现炭黑填充橡胶的复合体系,存在炭黑尚未成链且在橡胶延伸状态下亦有导电现象。

通过对电阻率与导电粒子间隙的关系研究,发现粒子间隙很大时也有导电现象,这被认为是分子热运动和电子迁移的综合结果。

(3)电场发射学说,Beek[1]等人研究了界面电压-电流非欧姆特性问题。

他们认为由于界面效应的存在,当电压增加到一定值后,导电粒子间产生的强电场引起了发射电场,促使电子越过能垒而产生电流,导致电流增加而偏离线性关系。

由此提出/电场发射理论0。

聚合物基导电复合物材料的实际导电机理是相当复杂的,但现阶段主要认为是导电填料的直接接触和间隙之间的隧道效应的综合作用。

2研究进展211碳系填料填充导电复合材料碳系导电填料有炭黑、碳纤维、石墨等。

目前,炭黑在聚合物基导电复合材料上的应用最为广泛,因为它不仅价格低,而且加入量少,导电性也好。

大量研究表明,炭黑粒子的尺寸越小,结构越复杂,炭黑粒子比表面积越大,表面活性基团越少,极性越强,则所制备的导电复合材料导电性越好[4]。

如用粒度为30L m的乙炔炭黑填充玻璃纤维增强的191树脂时,仅需014%[5]的体积含量,导电复合材料的体积电阻率就能下降到103~1048#cm;且随着炭黑含量的增加,其弯曲强度下降,这是由于炭黑与树脂的相容性差,加入后影响了树脂与玻璃纤维界面粘接,加入量越多,这种影响越明显。

现在对炭黑填充聚合物基导电复合材料的研究已从传统的改变炭黑的用量转向通过提高炭里的质量来提高其导电复合材料的导电性能。

如对炭黑进行高温处理,不仅可以增加炭黑的比表面积,而且可以改变其表面化学特性。

用钛酸酯偶联剂处理炭黑表面,在改善复合材料导电性能的同时,还能提高熔体流动性和材料的力学性能[6]。

另外,新型导电炭黑也在进一步的研究之中。

除炭黑之外,石墨也是常用的导电填料之一。

石墨的导电性不如炭黑优良,而且加入量较大,对复合材料的成型工艺影响比较大,但能提高材料的耐腐蚀能力。

石墨主要有石墨粉和片状石墨两种,石墨粉的分散性较好,易形成导电通道;而片状石墨体积较大,虽会对树脂起增强作用,但不易形成均匀体系,材料的稳定性不易控制,某些性能重现性差,而且加入量过大时,片状石黑与树脂形成的界面处容易产生应力集中而使材料强度下降。

碳纤维也是一种较好的导电填料,其导电性介于炭黑和石墨之间,而且它具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐辐射、耐高温等多种优良性能。

用碳纤维增强的不饱和聚酯、环氧、酚醛等复合材料已广泛应用于航空航天,军用器材及化工防腐领域。

但碳纤维加工困难、成本高,在一定程度上限制了它的发展。

212金属系填料填充导电复合材料金属系填料包括金属粉末和金属纤维,但金属粉末含量一般在50%(体积)左右时,才会使材料电阻率达到导电复合材料的要求,这必然使复合材料的力学强度下降。

另外,由于金属的密度远大于非第4期龚文化等:聚合物基导电复合材料研究进展#39#金属的密度,因此在复合材料的成型过程中容易出现分层或不均匀现象,影响材料质量稳定性。

常用的金属粉末有铝粉、铁粉、铜粉、银粉、金粉等。

铝粉价格低,但铝的活性太大,其粉末在空气中极易被氧化,形成导电性极差的AL2O3氧化膜[5],即使加入量很大时也不易形成导电通道。

银粉、金粉虽然导电性优良,但价格昂贵,由此限制了其广泛使用。

故现阶段应用最广的为铁粉、铜粉。

金属粉末粒径的大小对导电复合材料的电阻率影响也较大,相同条件下,金属粉末粒径越小,越易形成导电通道,达到相同电阻率所需金属粉的体积含量越小。

与金属粉相比,金属纤维的应用更为广泛。

将金属纤维填充到基体聚合物中,经适当工艺成型后,可以制成导电性能优异的复合材料,其体积电阻率为10-3~1008#cm。

它们不仅可以在较少加入量的条件下达到理想的导电效果,还能较大幅度地提高复合材料的强度。

并且该复合材料比传统的金属材料质量轻、易加工,因此被认为是最有发展前途的新型导电材料和电磁屏蔽材料[6],金属纤维填充聚合物基导电复合材料将是以后研究的重点之一。

现在国内外应用较多的是黄铜纤维,其次是不锈钢纤维和铁纤维。

黄铜纤维导电性能优良,仅需10%的体积含量就能使体积电阻率小于10-28#cm,屏蔽效果达60dB。

不锈钢纤维作为填料不仅强度高,成型时不易折断,能保持较大的长径比,而且抗氧化性好,能使导电性能持久稳定。

另外,复合纤维填充聚合物基复合材料也在不断研究和应用之中。

如钢铝复合纤维,就是挤压成型过程中将钢丝周围包覆不同厚度的铝,这样既保持了铝的导电性,又提高了复合材料的强度[7]。

还有镀镍石墨纤维,不仅使制备的复合材料有10-1~ 1018#cm的电阻率,而且也具有较好的增强效果及电磁屏蔽效果,在航空领域已被广泛应用。

3展望随着科学技术的不断发展,聚合物基导电复合材料的需求量将越来越大,应用范围也将越来越广,种类也将越来越多。

其发展趋势有如下几点:(1)从单一的导电复合材料向多功能复合材料发展。

如阻燃抗静电复合材料,吸声导电复合材料等。

(2)超导体的研究已成为当今最热门的课题之一,因此超导复合材料也是今后研究的重点之一。

(3)性能更好的导电填料的研究与开发,将进一步改进复合材料的导电性和力学性能,因此仍然是研究热点。

(4)应用范围将逐渐从以航空、军用为主转向以民用为主,因此降低导电复合材料的成本也成为重要的研究内容之一。

参考文献1章明秋.工程塑料应用,1991,2:50~572雀部博之.导电高分子材料北京:科学出版社,19893Sichel E K,Gittleman J I,Schceng P.Plastics Engineering,1982,3: 53~594熊传溪.玻璃钢/复合材料,1998,5:36~38,425杨小利.玻璃钢/复合材料,1997,5:28~29,406杜仕国.玻璃钢/复合材料,1998,4:39~427吴人杰.复合材料.天津:天津大学出版社,2000收稿日期:2001-11-19(上接第37页)41夏畅斌,何湘柱.矿产综合利用,2000,4:38~3942马毅杰等.环境科学学报,2000,20(5):654~65643周慈由,方志山等.海洋学报,1999,21(2):49~5544刘长礼,王秀艳,张云.地球学报,2000,21(1):98~10345刘阳生,白庆中等.清华大学学报(自然科学版),2000,40(11): 27~3246王晓蓉,吴顺年,李万山,盛光遥.环境化学,1997,16(1):1~13 47T achi Y,Shibutani T,Sato H Yui M.Journal of Contaminant Hy-drology,2001,47:171~18648Boult K A,Cow per M M,Heath T G et al.Journal of Contam i nant Hydrology,1998,35:141~15049Riebe B Bors J,Dultz St.Journal of Contam i nant Hydrology,2001, 47:255~26450Bors U,Dultz St,et al.Engi neering Geology,1999,54:195~206 51Dultz S t,Bors J.Applied Clay S cience,2000,16:15~2952Bors J,Dultz St,Riebe B.Applied Clay S cience,2000,16:1~13收稿日期:2001-01-28#40#化工新型材料第30卷。

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