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材料的微观结构决定了材料的宏观性能,这是自然界永恒的真理。目前有关无机纳米改性聚四氟乙烯基复合材料微观结构的研究,主要以定性或半定量分析为主,很少涉及到复合材料的微观结构定量描述,对于微观结构和宏观性能之间关系的定量研究则更少。本课题利用JSM-6000扫描电子显微镜分析了未处理和钛酸酯偶联剂处理纳米粒子填充PTFE复合材料的微观结构和不同添加含量的纳米Si3N4、SiC、AlN填充PTFE复合材料微观结构。纳米粒子的添加含量依次为：3%、5%、7%、9%。本课题还利用Visual C++平台开发了基于数字图像处理的纳米PTFE复合材料微观结构分析系统,主要包括图像输入、图像预处理、图像分析、特征值提取等功能模块。提取出了图像中的表征纳米PTFE复合材料微观结构的三种特征值,颗粒面积分数κ用来评价纳米颗粒在基体中的团聚程度和粒径分布；分散度D0.1定量评价复合材料中纳米粒子分散的均匀程度；分形维数D综合评价纳米粒子在基体中的团聚程度和分散均匀程度。并对纳米填充改性高分子复合材料的微观结构和宏观性能之间的关系进行了初步探讨。研究表明：颗粒面积分数、颗粒分散度和颗粒分布分形维数均能很好地定量评价复合材料的微观结构,对于不同添加含量Si3N4／PTFE和SiC／PTFE复合材料,含量为7%的复合材料中纳米颗粒的分布分形维数最低,颗粒分散度和颗粒面积分数均最高。表明两种纳米粒子在添加含量为7%时复合材料的微观结构最佳。不同含量的AlN／PTFE复合材料中,含量为3%的复合材料颗粒分散度最高,含量为7%时,面积分数最高,分形维数在含量为9%时最低。对含量为5%的不同纳米粒子填充PTFE复合材料对比研究发现,偶联剂处理纳米粒子填充复合材料均比未处理纳米粒子填充复合材料有较优的微观结构参数,其中以偶联剂处理SiC和Si3N4填充PTFE复合材料微观结构参数最佳。实验研究表明：Si3N4和SiC纳米粒子填充改性PTFE效果较好,而AlN则不适合作为填充改性PTFE材料；本文所建立的分形模型可综合评价纳米粒子在PTFE基体中数目多少、分散均匀程度和团聚程度。