二維納米Ti3SiC2制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、Ti3SiC2材料兼具金屬和陶瓷的性能，具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、自潤(rùn)滑性、耐磨損、高斷裂韌性、高溫抗氧化等優(yōu)異性能，有著廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)理論計(jì)算，二維超薄的MAX相材料擁有比其塊體材料更優(yōu)異的性能。本文采用高溫自蔓延合成出了純度較高的Ti3SiC2材料，在此基礎(chǔ)上制備了二維超薄納米Ti3SiC2材料。探討了工藝參數(shù)對(duì)二維超薄納米Ti3SiC2材料制備的影響，并對(duì)二維超薄納米Ti3SiC2材料作為增強(qiáng)相在PTFE基復(fù)合材料中的應(yīng)用，

2、以及作為負(fù)極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用做了探索。
　　以Ti/Si/C/Al物質(zhì)的量為3∶1.5∶2∶0.2的混合粉料經(jīng)高溫自蔓延成功制備了純度較高的Ti3SiC2，通過K-值法估算出Ti3SiC2的純度達(dá)93.6％。適量的Al助劑能在反應(yīng)體系中盡早地形成液相，加速Si和Ti的擴(kuò)散，促進(jìn)中間相的形成，從而促進(jìn)Ti3SiC2的合成。以制得的Ti3SiC2粉體為原材料，用NMP作為溶劑，采用高能球磨+超聲處理，成功制備了超薄的二維Ti3

3、SiC2納米片層，納米片層直徑為100-300nm，厚度約為20nm。球磨處理和超聲均有利于二維納米Ti3SiC2的制備，本實(shí)驗(yàn)得出的最適宜工藝參數(shù)為300r/min球磨2h，超聲120min。
　　二維Ti3SiC2納米材料能夠提高PTFE復(fù)合材料的硬度，復(fù)合材料的硬度隨著Ti3SiC2含量的增加而增大。二維Ti3SiC2納米材料的加入顯著改善了PTFE的摩擦磨損性能，隨著Ti3SiC2含量的增加復(fù)合材料的摩擦系數(shù)逐漸減小，耐磨

4、性能大幅增加。純PTFE主要為粘著磨損，而二維納米Ti3SiC2/PTFE復(fù)合材料則主要表現(xiàn)為疲勞磨損。Ti3SiC2起到耐磨作用的主要原因是填料顆粒在基體中與PTFE分子形成交互作用阻止了PTFE帶狀結(jié)構(gòu)的大面積破壞，以及硬質(zhì)的填料顆粒具有一定的承載作用均布了載荷;此外，在摩擦過程中，Ti3SiC2促進(jìn)復(fù)合材料在偶件表面形成的細(xì)密穩(wěn)定轉(zhuǎn)移膜，起到了隔離復(fù)合材料與偶件的直接接觸，從而降低PTFE的磨損量。
　　二維納米Ti3SiC