地方高校与具有优势学科科研院所联合培养研究生的机制探讨——以辽宁科技大学和中国科学院金属研究所为例

联合培养研究生是国家积极鼓励的创新人才培养模式和提升培养质量的一个重要途径.文章围绕辽宁科技大学和中国科学院金属研究所在联合培养研究生过程中出现的情况和问题,提出了建议,并探讨了地方高校与具有优势学科的科研院所联合培养研究生的机制.

碳纳米管-铜复合薄膜材料的抗辐照损伤性能研究

利用磁控溅射沉积技术获得的碳纳米管-金属复合材料是一种新型的纳米多孔材料,涂覆碳纳米管-金属复合材料的结构组件在新型核反应堆中具有广阔的应用前景。但是目前的报道中对碳纳米管-金属复合材料抗辐照损伤性能的研究还很少。因此,本工作通过磁控溅射沉积技术,制备了两种不同厚度的碳纳米管-铜复合薄膜,结合室温下的He离子辐照对石蜡基矿物油有机蒸汽的脱氢效应在复合薄膜表面包覆碳层,研究了碳层包覆前后碳纳米管-铜复合薄膜的抗辐照损伤性能。结果表明,随着辐照剂量和辐照温度升高,样品内逐渐产生孔洞等缺陷,且孔洞尺寸较小,这与碳纳米管-铜复合薄膜较高的晶界体积分数和比表面积以及降低的缺陷迁移速率有关。与平面基底上沉积的铜薄膜相比,复合薄膜在室温和高温辐照后,晶粒尺寸明显减小,这与一维碳纳米管基底可显著限制碳纳米管轴向垂直方向上的晶界迁移有关。碳层包覆后的碳纳米管-铜复合薄膜的高温结构稳定性和抗辐照损伤性能明显增强,这得益于碳包覆碳纳米管-铜复合薄膜较高的晶界体积分数和比表面积以及稳定的纳米晶粒。

Mg掺杂改善锂离子电池LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)/C正极材料电化学性能的研究

本文通过固相反应法合成了Mg掺杂的LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)(LMFP)正极材料。研究了Mg掺杂对LMFP材料微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Mg掺杂材料成功地抑制了一次颗粒的生长,减小了LMFP的晶胞体积。LiMn_(0.6)Fe 0.398 Mg 0.002 PO_(4)/C材料具有良好的电化学性能,在0.2C下的放电容量为162.9 mAh/g,在1C倍率下达到145.2 mAh/g。电化学阻抗谱分析表明,Mg掺杂显著降低了样品的电化学阻抗,提高了锂离子的扩散系数。Mg掺杂结合固相法,为工业生产高性能磷酸铁锰锂电池提供了新的途径。

优化评价 加强培养 协同创新——九三学社科学家谈“强化基础研究,促进重大原始创新”

建设世界科技强国,必先提振基础研究。中共十八大以来,我国基础研究持续快速发展,步入从量的积累向质的飞跃、从点的突破向系统能力提升的重要时期,产生了一批标志性成果。从衡量基础研究的重要指标——国际科技论文来看,数量不断增长,多年稳居世界第二位。但与建设世界科技强国的要求相比,我国基础研究的短板却依然突出,重大原创性成果缺乏,基础研究投入不足、结构不合理,顶尖人才和团队匮乏,评价激励制度也亟待完善。中共十九大报告提出瞄准世界科技前沿,强化基础研究;围绕国家重大战略需求,加强应用基础研究。如何加强基础研究,支撑创新驱动发展,让中国的原始创新上不再“老是差口气”?四位来自九三学社的院士、教授谈了他们的看法。

陶瓷材料表面织构减摩抗磨性能的研究进展

表面织构是陶瓷材料有效的减摩抗磨手段,能够降低陶瓷在滑动时的摩擦因数以及减少因磨损带来的损耗。本文从陶瓷表面织构的制备、类型、几何参数以及摩擦学机理出发,对其进行综合评述。首先,介绍陶瓷材料表面织构主要的制备方法(激光加工、反应离子刻蚀)。其次,讨论表面织构的类型(凸体、凹坑、凹槽、仿生织构等)以及几何参数(宽度、深度、面积占比等)对陶瓷摩擦学性能的影响。随后,分析表面织构在干滑动以及润滑条件下的摩擦学机理。在干滑动条件下,表面织构能困住磨屑以及减小陶瓷与对磨体的接触面积;在润滑条件下,表面织构能改善陶瓷在滑动时的流体动压和润湿性,这均能提升陶瓷的摩擦学性能。最后,总结与展望陶瓷表面织构目前面临的难题以及未来的研究方向。

石墨烯/碳纤维混杂复合材料的结构功能一体化研究进展

航空航天领域对碳纤维增强树脂基复合材料的性能不断提出更高要求,结构功能一体化已成为现代先进复合材料的必然发展趋势。石墨烯因其卓越的物理性能为构建新型结构功能一体化复合材料提供了新的设计思路。文章主要介绍了石墨烯在碳纤维增强树脂基复合材料结构功能一体化技术方面的研究进展,侧重阐述了石墨烯/碳纤维混杂复合材料在导热、电磁屏蔽以及雷电防护等方面的代表性研究成果,并探讨了该领域目前存在的主要问题及未来发展趋势。

锂离子电池用PET-Cu复合集流体拉伸性能研究

随着锂离子电池技术的不断发展,复合集流体因其具有显著提升电池能量密度和安全性高等优势而引起了产业界的广泛关注。而复合集流体的力学性能可靠性是保证其安全服役的前提,为此,本文针对商业用聚对苯二甲酸乙二醇酯-铜(PET-Cu)复合集流体的拉伸性能开展了系统性的研究。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射等技术手段对复合集流体材料的表面形貌、微观结构及拉伸断裂行为进行了表征与分析。借助有限元模拟分析了不同几何形状试样在拉伸过程中的应力分布状态;通过数字图像相关技术辅助的拉伸实验研究了取样方向、应变速率及试样几何尺寸对PET-Cu复合集流体拉伸性能的影响规律,并对其应变测量进行了校正。结果表明,采用狗骨状试样并进行应变校正可以更准确地评估复合集流体的拉伸性能;PET-Cu复合集流体的拉伸性能表现出试样取样方向相关性和应变速率敏感性。此外,PET-Cu复合集流体的断裂伸长率表现出明显的试样几何尺寸效应,通过引入几何尺寸系数K可以对不同尺寸的试样拉伸性能进行合理的预测。本研究为聚合物复合集流体实际应用提供了理论依据与可靠性的论证,也为相关试验标准的建立提供了参考,有望推动高性能锂离子电池的开发。

碳化硼陶瓷自润滑研究现状

碳化硼(B_(4)C)陶瓷的自润滑对其摩擦学性能具有重要影响,但缺乏这方面的系统性综述介绍。碳化硼具有高的硬度(维氏硬度为36 GPa),因此碳化硼陶瓷是一种应用于耐磨元件的潜在候选材料。然而,碳化硼陶瓷的摩擦因数较高,增加了摩擦系统的能耗,限制了其广泛应用。自润滑是一种可避免外部润滑剂造成污染的方法,揭示碳化硼陶瓷自润滑的机理可为解决碳化硼陶瓷摩擦因数高的问题提供可行参考方案。目前碳化硼陶瓷自润滑的方式主要有预氧化、添加固体润滑剂、构建表面浮雕结构三种。预氧化是将碳化硼陶瓷预先在空气环境中进行高温下氧化处理,使其表面生成氧化层;添加固体润滑剂是将具有层状晶体结构的材料添加到碳化硼陶瓷基体中,在滑动过程中固体润滑剂从碳化硼陶瓷基体中脱落,从而在碳化硼陶瓷的磨损面上形成一层外部润滑层;构建表面浮雕结构是在碳化硼陶瓷基体中引入硬度相对较低的第二相,利用两相晶粒的硬度差,在滑动过程中原位生成凹凸的表面形貌。这些自润滑方法虽然存在技术上的局限,但仍可在一定工况下实现碳化硼陶瓷的自润滑,减小摩擦副的摩擦因数,降低摩擦系统的能耗。总结近年来碳化硼陶瓷自润滑的相关研究进展,并对碳化硼陶瓷自润滑未来的研究方向进行展望,研究结果填补了碳化硼陶瓷自润滑领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为碳化硼陶瓷自润滑的设计、研究及应用提供有益的指导。

SiC与球形石墨颗粒混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

以6092铝合金为基体,通过粉末冶金法分别制备了球形石墨颗粒(Gr)以及SiC_(p)和Gr混杂增强的铝基复合材料,并采用田口模型结合方差分析,对复合材料与铜合金摩擦副之间的干滑动摩擦磨损行为进行了分析研究.结果表明:随着载荷从10 N增至20 N,3种复合材料的摩擦系数、磨损率均相应增加;随滑动速率从0.5 m/s增至1.0 m/s,15%Gr/6092Al和(5%Gr+20%SiC_(p))/6092Al的摩擦系数先减小后增大;而(5%Gr+10%SiC_(p))/6092Al的摩擦系数呈递减趋势.相同条件下,单一石墨颗粒增强的复合材料的磨损率大于混杂增强的复合材料的磨损率.方差分析的结果表明:增强相百分比单独作用、增强相百分比和滑动速率相互作用以及滑动速率单独作用3个因素对磨损率和摩擦系数产生了显著的影响.随SiC_(p)含量增加,材料硬度增加,SiC_(p)对基体起到支撑保护作用,磨损面上的磨痕变浅,分层剥落现象明显减轻,磨屑变得细小,摩擦系数更为稳定,磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变.

硅烷改性环氧苯丙乳液的合成及性能研究

利用硅烷偶联剂KH-560和环氧E-51,通过种子乳液聚合的方法,对传统苯丙乳液进行有机硅与环氧树脂改性,制备了新型的硅烷改性环氧苯丙乳液,并探索了工艺条件对乳液性能和涂膜性能的影响。结果表明:乳化剂用量为6.5%、软硬单体比例为1.6∶1、环氧树脂E-51用量为5%、硅烷偶联剂KH-560用量为10%时,合成出的新型硅烷改性环氧苯丙乳液具有较高的固含量与转化率,分别为43.75%、87.5%,具有较低的凝胶率和吸水率,分别为0.98%、71.43%,乳液外观呈乳白带明显蓝相,乳液稳定性良好。初步研究了硅烷偶联剂KH-560和环氧树脂E-51对苯丙乳液的改性机理。

高熵稀土铪酸盐热障/环境障涂层材料的制备与性能研究

综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12),系统研究了两种材料的力学、热学性能和CMAS腐蚀性能。多主元高熵材料具有较低的热膨胀系数和热导率,其中(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)表现出比(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)更高的硬度和断裂韧性。1300℃下CMAS腐蚀结果表明,(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)与CMAS的反应速率快,更容易析出磷灰石,对阻止CMAS迅速渗透是有益的。高熵稀土铪酸盐材料具有优异的综合性能,在热障/环境障涂层领域具有良好的应用前景。

ε-Fe_(2)O_(3)/FeO界面结构与相变机理研究

本文利用脉冲激光沉积技术在SrTiO_(3)(111)衬底上生长了ε-Fe_(2)O_(3)薄膜,并应用高分辨X射线衍射(HRXRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对薄膜的显微结构进行了系统表征。XRD和XPS的研究结果表明ε-Fe_(2)O_(3)(001)薄膜在SrTiO_(3)(111)衬底上外延生长,薄膜中Fe离子为+3价。TEM的结果表明,在TEM样品制备过程中,由于高能Ar离子束轰击,ε-Fe_(2)O_(3)/SrTiO_(3)界面上容易发生相变形成FeO。ε-Fe_(2)O_(3)/FeO/SrTiO_(3)的外延关系为ε-Fe_(2)O_(3)(001)[110]//FeO(111)[112]//SrTiO_(3)(111)[112]。基于ε-Fe_(2)O_(3)/FeO界面结构与取向关系,分析了离子束辐照诱导ε-Fe_(2)O_(3)→FeO相变的微观机制。

NiO外延薄膜的显微结构与光学、电学性能研究

本文利用脉冲激光沉积技术在MgO(100)和Al_(2)O_(3)(0001)衬底上生长了NiO薄膜,并应用高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜表征了两种薄膜的物相、化学成分和显微结构。结果表明,MgO衬底上的NiO薄膜为单晶外延薄膜,薄膜内部存在位错和由衬底扩散来的Mg元素,Al_(2)O_(3)衬底上的NiO薄膜为多晶外延薄膜。采用霍尔效应测试系统和紫外分光光度计测量了NiO薄膜的电阻、可见光透过率和能隙。结果表明,单晶NiO薄膜具有较低的电阻,更高的可见光透过率和更大的能隙。本研究表明可以通过选择不同的衬底来调控NiO薄膜的显微结构、光学和电学性质。

烧结法合成莫来石研究进展

莫来石是一种铝硅酸盐矿物,具有较高的熔点,较低的热膨胀系数,良好的高温强度、抗热震性和抗蠕变性等性能,被广泛用作制备耐火材料、陶瓷等的原料。由于天然莫来石比较稀少,工业用莫来石主要是由人工合成的。目前,工业领域广泛使用的莫来石主要采用烧结法合成。简述了烧结法合成莫来石的原料种类,铝源和硅源可以通过不同的原料种类引入,包括化工原料、天然矿物、工农业固体废弃物等;介绍了不同原料合成莫来石的特点;概述了原料中杂质、添加烧结助剂、制备工艺等对合成莫来石的影响;展望了烧结法合成莫来石的重要研究方向。

硬质合金基体表面金刚石涂层韧性与热稳定性研究进展

硬质合金因具有较高硬度、强度与韧性等综合优势而成为重要的切削工具材料,通过在硬质合金表面进行涂层可以延长使用寿命。金刚石涂层由于具有极高硬度、耐磨性、高热导率和低热膨胀系数,成为加工碳纤维复合材料、石墨和陶瓷等材料的首选。然而,低韧性是限制硬质合金基体表面金刚石涂层进一步应用的主要缺点。同时,高热稳定性是硬质合金基体表面金刚石涂层在高速高温切削条件下稳定服役的关键。本文基于硬质合金基体表面金刚石涂层的结构与成分设计的研究现状,重点综述了多层及梯度金刚石涂层设计对其韧性及相关性能的影响及机理,就提升金刚石涂层热稳定性的策略与增强机理进行分析。综述了金刚石涂层制备工艺,并对准确评价金刚石涂层断裂韧性及热稳定性的实验方法进行总结,旨在寻找“硬而韧”且具有高热稳定性的硬质合金基体表面金刚石涂层设计方法,以有效提升切削工具使用性能。

固相反应法制备LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)/C材料优化碳包覆工艺研究

与LiFePO_(4)材料相比,锰基橄榄石是一种具有高能量密度的锂离子电池正极材料。由于其极低的电子和离子电导率,其速率和循环性能仍然面临挑战。通过引入一种新型碳源聚丙二醇(PPG 2000)并采用固相合成法对材料进行包覆,获得了较高的倍率性能。与传统碳源葡萄糖相比,聚丙二醇(PPG 2000)可以极大提高橄榄石材料的电子电导率和离子电导率,从而改善材料的充放电特性。结果表明,LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)/C材料即使在10 C的速率下也能有约115 mAh/g的比容量。这项工作为固相法大规模制备锰基橄榄石正极材料开辟了新的途径。

固体氧化物燃料电池新型连接体材料的研究进展

连接体是固体氧化物燃料电池(SOFC)中的关键组件,对连接体的高性能需求一直制约着SOFC的商业化发展。随着SOFC的运行温度降低到800℃以下,廉价的高温抗氧化金属连接体材料取代掺杂铬酸镧(LaCrO_(3))陶瓷的可能性大大增加。此外,为了优化连接体的性能,大量的导电/保护性涂层及新的复合材料也不断地涌现。综述了迄今为止连接体材料的发展现状,在对各种连接体材料以及涂层材料的性能和优缺点进行比较的同时,重点介绍了新开发连接体材料的研究进展,并对连接体材料的发展趋势进行了展望。

陶瓷/金属焊接技术研究现状及发展

陶瓷和金属是两类重要的结构材料,将二者连接在一起可以优势互补,制造出满足实际应用需求的复合构件。传统的机械连接或粘接连接将陶瓷与金属结合,由于热/力学性能的不匹配,接头处容易发生断裂。本文综述了陶瓷与金属的钎焊、扩散焊和摩擦焊及其研究进展,并着重介绍了影响焊接效果的主要因素。综合分析表明,通过选择恰当的工艺参数和合适的中间层(或钎料),有望获得高性能的焊接接头,从而更好地实现陶瓷与金属的连接。

BiFeO_(3)⁃NiFe_(2)O_(4)复合多铁薄膜的微观结构及磁电耦合研究

结合透射电子显微镜和多模式原子力显微镜技术,本文探索研究了生长在Nb:SrTiO_(3)上的BiFeO_(3)⁃NiFe_(2)O_(4)复合薄膜的微观结构和磁电耦合性能。衍衬分析和选区电子衍射表明BiFeO_(3)和NiFe_(2)O_(4)在沉积过程中发生相分离并自组装外延生长形成纳米复合结构。进一步利用像差校正透射电子显微镜揭示了BiFeO_(3)与NiFe_(2)O_(4)两相间的界面和相分离细节;BiFeO_(3)基体中存在大量的层状缺陷和氧空位片,造成局部晶格膨胀和复杂的极化分布。多模式原子力显微镜测量证明了复合薄膜具有良好的铁电翻转和保持性能,以及较低的漏电流和明显的磁电耦合。本工作呈现了一种自组装复合多铁材料的制备与表征,期望为未来微电子器件设计提供借鉴和指导。

四方铁电体顶点畴的原子尺度构型研究

结合精密脉冲激光沉积和原子级分辨率透射电子显微镜技术,本文研究了拉应变下外延生长的PbTiO_(3)/SrTiO_(3)多层薄膜中灵活多变的畴组态,分析了不同类型畴在交汇顶点构成的新型顶点畴及其极化组态。这些顶点畴可能与薄膜中新型极化拓扑构型(通量全闭合畴、涡旋畴)的形成有密切关系,并对未来构建新的极化拓扑结构有所启发。部分顶点畴同时与薄膜中存在的各类型带电畴壁相互作用,这些新型极化组态对薄膜的铁电性和导电性能等都有重要影响,为研究与器件相关的界面等问题提供了重要思路。