原位生长CNTs对于铜基复合材料性能的影响

通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法成功制备了CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料。采用内氧化法制备Cu-Al_(2)O_(3)粉末,利用CVD技术改善碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在铜基体中的分散性和界面结合,提高复合材料的性能。在制备的铜基复合材料中,Al_(2)O_(3)和CNTs双增强相的加入能够提高复合材料的力学性能,且CNTs独特的纤维结构有助于阻止熔融铜脱离基体表面,保持液态熔池稳定,避免复合材料导电率降低。双增强相的添加提高了复合材料的耐磨性、抑制了腐蚀坑的形成。Al的质量分数为0.35%的CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料能够保证导电率较高的情况下得到较高的维氏硬度与致密度。为制备高性能铜基电接触材料提供了新思路。

CVD参数对镀镍碳纤维原位生长CNFs形貌的影响及生长机理分析

碳纤维具有低密度、高模量及高力学强度等优势,是常见的复合材料增强体。通过表面改性的方式,实现碳纤维表面纳米碳材料的有效复合,可获得更优的材料性能。而目前常见的制备方法,可能存在催化剂引入过程损伤纤维、反应时间长等缺点。因此,探索工业化大规模负载纳米尺度碳材料的制备工艺十分必要。采用商用镀镍碳纤维为原料,通过调节化学气相沉积法(CVD)参数,实现不同形貌碳纳米纤维(CNFs)在镀镍碳纤维表面的有效负载,通过SEM、EDS和TEM等表征方式,结合扩散理论和V-S-L模型,分析催化剂厚度对催化剂形态的影响及CVD参数对各形貌产物的影响机理。结果表明,当催化剂层较厚时,催化剂以连续的片状形态存在,主要控制因素为热失配而非表面张力。H_(2)比例较高时,反应以扩散为主导,形貌趋向于催化剂位于中间的粗大CNFs阵列;H2比例较低时,反应以催化为主导,形貌趋向于具有夹层的CNFs团簇。

石墨烯层间原位生长碳纳米管薄膜制备及其导热性能研究

随着电子器件的集成化程度越来越高,对热管理材料的导热性能提出了更高要求。石墨烯具有很高的面内导热系数,由石墨烯微片堆叠而成的石墨烯薄膜面内方向具有较高导热性能,但是其厚度方向导热性能较低。碳纳米管与石墨烯有相同的元素组成和相似的晶体结构,碳纳米管轴向热导率很高。本文通过将氧化铝颗粒、催化剂二茂铁和碳源PMMA同时引入氧化石墨烯薄膜层间,在氧化石墨烯薄膜热还原的同时,原位生长碳纳米管,形成含氧化铝颗粒、一维碳纳米管和二维石墨烯三种材料和多维结构石墨烯复合薄膜。其中,二维石墨烯片提供高的面内导热性能,沿石墨烯膜厚度(层间)生长的一维碳纳米管提供较高的厚度方向导热性能;氧化铝颗粒作为高导热填料,填充石墨烯薄膜的层间间隙,连通石墨烯片导热通道;同时,氧化铝颗粒作为碳纳米管高效原位生长的衬底,显著提高碳纳米管的生长效率,提高碳纳米管含量,显著提高石墨烯膜的导热性能。研究结果表明,厚度为50μm的还原氧化石墨烯复合薄膜的面内导热系数达1006±32 W/mk、厚度方向导热系数达7.30±0.16 W/mk。

碱源对钢表面原位生长LDH抗腐蚀膜的影响

为提升建筑用钢抗腐蚀性能,采用水热法在钢表面原位生长Co-Al-CO_(3)^(2-)层状双金属氢氧化物(LDH)防锈膜,并研究了尿素,碳酸钠,碳酸氢钠作为碱源对反应体系的影响,揭示了钢表面生长LDH膜的关键因素.同时,对不同尿素浓度下生长的LDH膜微观结构进行了对比,结合电化学法表征了LDH膜的抗腐蚀性能,分析了尿素浓度的影响规律.结果表明:尿素作为碱源时才能在钢上原位生长LDH;尿素在常温下呈中性,Al^(3+)水解形成无定形氢氧化铝沉积在钢表面作为LDH晶核;反应温度升高后尿素会水解使溶液呈碱性,利于LDH晶核生长成膜;当尿素浓度较低时,LDH片尺寸较大,膜有较多孔洞;当尿素浓度较高时,LDH片尺寸较小但会相互挤压产生裂纹;当尿素浓度为0.375 mol/L时,LDH膜生长致密,并具有良好抗腐蚀性能.

原位生长与非原位生长的α-Fe2O3纳米阵列制备及气敏特性研究

本文主要采用水热法,用无水氯化铁和无水硫酸钠制备出在陶瓷管基底上原位生长的α-Fe2O3纳米棒阵列和无基底非原位生长的α-Fe2O3粉末纳米棒。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱镜等方法对制备所得的α-Fe2O3材料进行了形貌、元素组成等表征。通过气敏测试结果,表明原位生长气敏特性灵敏度值要高于非原位生长非原位生长,且都对丙酮气体具有最好的气敏特性,响应恢复时间短,稳定性好。说明原位生长的α-Fe2O3纳米阵列整齐有序,可提高材料气敏特性。

自黏附硅橡胶表面水凝胶润滑层的原位生长及其性能研究

在水体环境中,水凝胶润滑薄膜与基底之间可逆以及便捷的结合是润滑材料领域的挑战之一.本研究中将自黏附硅橡胶与具有润滑功能的水凝胶相结合,获得了一种具有可逆湿黏附功能的水凝胶润滑材料.在低交联度聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面/亚表面填埋引发剂二苯甲酮,通过表面光引发聚合的方式使其表面生长具有润滑功能的水凝胶-聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)[P(AA-co-AAm)].研究结果表明:水凝胶与硅橡胶基材在交界处形成连接致密的一体结构.当丙烯酸与丙烯酰胺摩尔比为1:1时,水凝胶表现出优异的摩擦学性能,并且力学强度较高.PDMS的模量随着固化剂含量增加而升高,而摩擦系数则呈现相反的趋势;当PDMS硅烷预聚体与固化剂质量比例为30:1时具有较好的机械性能、黏附性能以及较低的摩擦系数.所制备的可黏附水凝胶使得水润滑材料具有水下可黏附特性,该体系与金属、陶瓷以及聚合物等多种基底表面均具有良好的黏附性能,多次重复黏附测试后,黏附强度基本保持不变.该方法解决了水凝胶润滑材料与基底的结合问题,有望为医疗器械表面的润滑改性提供一种新思路.

激光熔覆原位生长TiB_(2)/TiC增强铁基涂层组织及性能

目的采用激光熔覆技术在45钢表面制备原位生长的TiB_(2)、TiC陶瓷相,以提高铁基涂层的耐磨性能。方法利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究铁基复合涂层的相组织、显微组织。使用显微硬度计、磨损实验机等仪器进行显微硬度和耐磨性的测试。结果在铁基粉末中添加Ti、B4C后,涂层原位生长出均匀分布的TiB_(2)、TiC陶瓷相,其数量随着(Ti+B4C)添加量的增加而增多。经过扫描电镜结合EDS判定TiB_(2)多呈矩形形貌,TiC呈球形或花瓣状。在原位生长过程中,TiB_(2)优先形成,而TiC多依附在TiB_(2)周围,以颗粒状存在。铁基复合涂层的显微硬度随着(Ti+B4C)添加量的增加逐级增加,质量分数为30%的(Ti+B4C)复合涂层的硬度最高(1086HV0.2),比铁基涂层(611HV0.2)的硬度提高了约0.78倍。复合涂层的磨损性能得到明显改善,其中质量分数为30%的(Ti+B4C)复合涂层的磨损率最小,为5.48×10^(-6)mm^(3)/(N·m),铁基涂层的磨损率为2.01×10^(-5)mm^(3)/(N·m),表明其耐磨性提高了约2.67倍。随着原位生长的Ti B_(2)、TiC陶瓷相数量的增多,铁基涂层的磨损机制由黏着磨损逐渐转为轻微的磨粒磨损。结论在铁基粉末中添加Ti、B4C,通过激光熔覆技术能够原位生长出Ti B_(2)和TiC,显著提高了铁基涂层的硬度和耐磨性能。

碳等离子体诱导柔性PET薄膜表面原位生长非晶碳薄膜

等离子体改性由于效果持久、环境友好而备受关注,其中碳等离子体改性不仅具有轰击效应,同时还具有沉积效应,然而碳等离子体对柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜改性研究较少.柔性PET薄膜在使用过程中常因磨损和降解等原因,其光学透过性能以及力学性能受到影响.研究不同碳等离子体轰击电流(0.5A、1.0A、1.5A、2.0A)对柔性PET薄膜结构及性能的影响.通过FTIR、Raman光谱、双光束扫描电子显微镜(FIB-SEM)、扫描探针显微镜(SPM)、接触角测量仪、UV-Vis、氙灯老化试验箱、多功能摩擦磨损试验机等分析手段对薄膜的表截面结构、润湿性能、透光性、耐老化性、耐磨防护性及柔性的变化进行表征,并分析其生长机理.结果表明:低电流(0.5 A)下碳等离子体主要起到轰击效应,使得PET薄膜表面有机碳质结构发生断裂重排,样品透光率与基底相比仅下降0.439%,同时该电流下制得的样品具有疏水性、耐老化性及韧性.而高电流下制得的样品的硬度显著提升,具有良好的耐磨性能,表面薄膜在弯曲过程中因应力的释放出现裂纹,但薄膜并未剥落.非晶碳薄膜与柔性PET薄膜具有良好结合力.通过碳等离子体诱导法生长的非晶碳薄膜可以有效延缓柔性PET薄膜在使用过程中的降解并提高其力学性能.

二次界面聚合同步反扩散原位生长ZIF-8纳米粒子制备聚酰胺混合基质反渗透(RO)膜

在聚砜超滤支撑膜上预负载锌离子,之后由间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)在支撑膜上进行界面聚合反应过程,得到包覆锌离子的聚酰胺层,随后在咪唑配体反扩散至聚酰胺层中原位生长ZIF-8的同时,MPD和膜上残留的酰氯基团进行二次界面聚合,并与ZIF上的Zn(Ⅱ)离子桥联,得到聚酰胺混合基质RO膜(PA^(2)/ZIF-8)。原位生长ZIF-8纳米颗粒所带来的聚酰胺界面非选择性缺陷由二次聚合修补,同时生长的ZIF-8纳米颗粒为水分子透过建立了额外的通道,从而在不牺牲截留率前提下,显著提升了水通量。本文讨论了二次界面聚合反扩散原位生长过程中预负载锌离子、二次界面聚合时间、咪唑配体及胺单体浓度对PA^(2)/ZIF-8混合基质膜反渗透性能的影响。据测试,PA^(2)/ZIF-8的水通量可达到63.9L/(m^(2)·h),可达原始TFC膜的2倍,并保持了98%以上的截盐率,并且在测试过程中拥有良好的耐酸碱性、长期稳定性以及抗污染性。

原位生长VS_(2)微米球-rGO锂硫电池正极复合材料的制备及其电化学性能研究

片状VS_(2)对多硫化锂吸附性能优异,晶体结构层间距大,导电性优良,是一种理想的锂硫电池正极硫载体材料.但其片状容易堆叠且稳定性差导致电化学性能不佳.采用溶剂热法制备出纳米片自组装的VS_(2)微米球结构(MS-VS_(2)),有效改善了水热法制备的VS_(2)片易堆叠的问题.在此基础上,与石墨烯原位复合得到MS-VS_(2)/rGO复合材料,原位复合良好的结合强度和石墨烯优异的导电能力及机械稳定性提高了电极的导电性和稳定性.MS-VS_(2)/rGO正极材料锂硫电池在0.2C电流密度下首圈放电比容量为1160.9 mAh·g^(-1),循环100圈后放电比容量为825.3 mAh·g^(-1),容量保持率为71.1%,表现出良好的电化学性能.

泡沫镍基底表面氢氧化镍电极材料的原位生长及其电化学性能测试

【目的】以泡沫镍网为基底和镍源,在温和条件下制备出低内阻的氢氧化镍电极材料。【方法】不加入任何镍源,应用两步活化法,在镍网表面原位生长出镍的氢氧化物,通过扫描电镜(SEM)对电极表面进行形貌分析,并进行电化学性能测试,探讨了活化方式、浸泡时间等影响因素对所得电极的形貌及电化学性能的影响。【结果】当电压窗口0~1.2 V,扫描圈数100圈,浸泡时间50 h所得电极在2 mA/cm2时,面积比电容高达1059 mF/cm2,远大于未活化或单一活化的电极。【结论】该方法温和、简单,原位生长的方式能够提高活性物质的机械附着性和利用率,为相关研究提供参考。

铜网表面原位生长CuO/Cu_(2)O纳米线阵列制备稳定锂金属复合负极

锂离子电池(LIBs)的商业化曾缓解了化石燃料的危机,同时有效地推动了各种电子产品的飞速发展,如手机、笔记本电脑、电动汽车、无人机等。近年来,金属锂负极由于其具有最低的电化学电位(-3.04VvsSHE)和远超商用石墨负极(372mAh/g)的比容量(3860mAh/g)等优势得到了广泛的研究。然而,以下几个主要问题阻碍了锂金属电池的发展,一是锂较为活跃,易与电解质组分发生反应,生成不稳定的固体电解质界面。二是体积膨胀容易使SEI层破裂,新暴露的锂与电解液不断反应使电解液被消耗。三是在锂沉积/剥离过程中,负极表面会生长出锂枝晶,锂枝晶容易断裂,形成死锂。

基于原位生长法制备纤维素气凝胶@ZIF-8复合材料及其对溶菌酶固定化的研究

随着生物化学和生命科学等领域的快速发展,酶工程成为研究热点;然而由于游离酶的结构敏感、易失活失效、且回收利用困难等,极大限制了它的发展和应用。通过吸附等手段将酶固定到特定载体中,可以提高酶活性和稳定性。本研究采用原位生长法制备结构规整的纤维素气凝胶@沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)复合材料,并通过ZIF-8与蛋白之间的多重相互作用成功将溶菌酶固定;考察了pH值、盐浓度、吸附时间和吸附浓度对复合材料吸附性能及对固定化性能的影响。研究结果表明,纤维素气凝胶@ZIF-8对溶菌酶的最大固定化值为111.3 mg/g,并可在40 min内即可达到吸附平衡。催化实验研究结果发现,与游离酶相比,纤维素气凝胶@ZIF-8固定的溶菌酶具有更佳的催化效果。

原位生长棒晶氧化铝陶瓷的制备

α-Al2 O3 中加入CAS (CaO -Al2 O3-SiO2 )添加剂 ,在≥15 5 0℃ ,3h条件下无压烧结 ,制备出原位生长棒晶自增韧氧化铝陶瓷 .烧结行为和显微结构研究表明 :15 0 0℃烧结时棒晶开始生成 ,15 5 0℃完全生成棒晶 ,棒晶的大小均匀 ,样品的相对密度达到>97% ,烧结温度升至 16 0 0℃时 ,烧结对棒晶的尺寸几乎无影响 .不含CAS添加剂的样品在 130 0～ 16 0 0℃烧结不能生成氧化铝棒晶 ,而 0 .1%～ 0 .5 % (质量分数计 ,下同 )CAS的加入可引发氧化铝晶粒异向生长 ,形成棒晶 .CAS的添加量从 0 .1%增加到 0 .5 %对氧化铝棒晶的显微结构没有明显的影响 .

原位生长TiB_2增强Al复合材料的研究

将纯Al,Ti,B粉进行真空热压反应烧结,成功地制备了原位生长TiB_2增强Al复合材料。生成的TiB_2具有亚微尺寸,基本无点阵缺陷。这种复合材料具有高的室温强度和模量,以及良好的高温性能。

三峡水库不同运行阶段澎溪河典型优势藻原位生长速率

在澎溪河高阳平湖半封闭库湾对不同生长策略的5种代表性藻种进行原位培养实验,初步探讨三峡水库不同运行阶段藻类原位生长速率和主要影响因素.结果表明,低水位时期,CR型生长策略的湖北小环藻(Cyclotella hubeiana)和兼具C、R、S型生长策略的卵形隐藻(Cryptomonas ovata)出现了正的生长速率特征,分别为0.128±0.006和0.210±0.010 d-1;高水位时期,湖北小环藻、CS型生长策略的空球藻(Eudorina sp.)、兼具C、R、S型生长策略的卵形隐藻具有较大原位生长速率,分别为0.175±0.009、0.326±0.016和0.187±0.009 d-1;泄水期,湖北小环藻、空球藻以及卵形隐藻依旧在较长时间内保持较高的原位生长速率,分别为0.231±0.012、0.281±0.014和0.406±0.020 d-1,但S型生长策略的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)随着水库泄水水位持续下降而逐渐体现出优势.低水位期影响上述藻种原位生长速率的主要因素为溶解性磷酸盐和水温.高水位时期影响显著的环境因素为颗粒态磷和研究水域最大风速.泄水期影响显著的环境因素为溶解性磷酸盐、溶解性无机氮和总氮.忽略藻类随流输移产生的干扰,不同生长策略藻种的原位生长速率与同期藻类群落演替特征具有一定关联.

原位生长法制备ZIF-8/PAN超滤膜用于染料废水处理

以六水合硝酸锌与2-甲基咪唑为前驱体,在聚丙烯腈(PAN)铸膜液中原位生长ZIF-8制备ZIF-8/PAN超滤膜,对其表面形态,化学结构,元素分布进行了表征,并研究了前驱体浓度对于膜结构以及膜性能的影响结果表明。ZIF-8在超滤膜断面及表面均有生长,在膜表面ZIF-8层均匀致密。超滤膜对于伊文思蓝染料截留率高达93.1%,纯水通量为140 L/(m^2·h)。随着前驱体浓度的增加,ZIF-8含量亦随之增加。通量显著升高,截留率略有下降。在循环过滤实验中超滤膜亦显示出优良的分离性能和抗污染性能。

钛表面原位生长钛酸锶钡陶瓷膜

用微等离子体氧化法在钛金属基体上制备钛酸锶钡(BST)陶瓷膜。讨论了Ba/Sr的摩尔比对陶瓷膜相组成的影响,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等测试手段对陶瓷膜的相组成、形貌特征和元素分布进行了分析。结果表明,在所选定的工艺参数条件下可得到钛酸锶钡陶瓷膜,膜层由接近于纯相的钛酸锶钡构成,表面相对较为平整,各元素在陶瓷膜层中分布均匀,无梯度变化。

水华期间太湖梅梁湾微囊藻原位生长速率的测定

2007年8月太湖发生水华期间采用细胞分裂频率法(FDC)对太湖梅梁湾蓝藻的原位生长速率进行了测定.结果表明,微囊藻的细胞分裂频率有明显的日变化规律,即白天高,最大值约为20%;夜晚低,最小值约为5%.计算得到4个采样点蓝藻原位生长速率分别为0.23,0.19,0.37,0.26d-1.实验同时测定了水体的营养盐水平和叶绿素a的含量,表明较高的细胞分裂频率可能与水体中较高的营养盐水平、叶绿素a含量有关.

原位生长β-Si_3N_4增强BAS基体复合材料

用溶胶 -凝胶法合成化学定比 BAS(Ba O- Al2 O3- 2 Si O2 )粉末 ,并用差热分析和 XRD法分析基相变过程、氧化锂对 BAS相变过程影响、晶种对 BAS相变过程的影响 ,考察了 BAS对氮化硅相变的影响以及加入晶种后对氮化硅相变的影响 .用热压氮气保护法制备了自生 β- Si3N4 增强 BAS的复合材料 ,并比较了其力学性能与 BAS的力学性能 .结果表明 ,纯 BAS相变产物是六方相 ,氧化锂与氟化物的加入 ,促进了 BAS单斜相的形成 ,BAS单斜晶种能有效地促进 BAS单斜相的形成 ;BAS能够促进氮化硅由 α- Si3N4 →β- Si3N4 的相变 ,β- Si3N4 能有效地提高 BAS微晶玻璃的强度和断裂韧性 ,分析了增强和增韧机理 .