Al_(2)O_(3)/SiO_(2)/ZrO_(2)三元复合气凝胶材料的制备及性能研究

以六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)、正硅酸乙酯(TEOS)和八水合氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)为混合前驱体,以环氧丙烷(PO)作为凝胶网络诱导剂,乙醇和水作为溶剂,采用溶胶-凝胶工艺和二氧化碳超临界干燥技术制备出了Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-ZrO_(2)三元复合气凝胶。研究了不同PO添加量、醇水体积比和Al/Si/Zr摩尔比对其性能和结构的影响,采用扫描电镜、比表面积分析仪和多功能粉体物理特性测试仪对气凝胶的凝胶形态、微观形貌及孔结构进行表征。结果表明:当PO添加量为88mL,醇水体积比为8∶9,Al/Si/Zr摩尔比为12∶3∶1和12∶4∶1时制备出的气凝胶结构性能良好,且凝胶时间在较合适的范围内,具有较低的密度为0.125g/cm^(3)和0.143g/cm^(3),较高的比表面积为683.14m^(2)/g和684.56m^(2)/g。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合纳米气凝胶材料耐高温性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)作为混合前驱体,环氧丙烷作为网络诱捕剂,在不添加螯合剂情况下,采用溶胶-凝胶工艺与CO_(2)超临界干燥法制备出了不同摩尔比的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶。对样品分别进行600℃、800℃、1000℃和1200℃热处理,并利用傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪、热重差热分析仪等仪器对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶的微观形貌、结构及热稳定性能进行表征。结果表明:当AlCl_(3)·6H_(2)O∶TEOS=8∶1时,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶样品在1000℃和1200℃热处理后的导热系数分别为0.0621 W/m·K和0.0803 W/m·K,在1000℃以上热处理后,孔径更加均匀,保留了较好的介孔结构;并且不同的热处理温度延缓了晶型转变,在常温和1200℃条件下,样品比表面积分别为617.14 m^(2)/g和102.9 m^(2)/g,为均匀的介孔结构(孔直径为8~32 nm),孔径低于常温下空气的平均自由程,在1200℃热处理后,样品总失重率为16.3%,具有较好的高温热稳定性。

无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展

病毒感染是人类面临严峻的健康挑战,COVID-19大流行的形势下增加了对抗病毒特性材料的需求,尤其是在公共场所。本文从病毒的形态、特征以及生命周期过程等探讨抗病毒材料的设计原则,综述了近年来几种研究广泛的金属与金属化合物、光响应型半导体、石墨烯、复合材料等无机纳米抗病毒材料,并对其抗病毒性能与抗病毒机制进行了总结与讨论,总结了无机纳米材料表面病毒活性的检测方法与相关制品的标准化研究现状,并展望了抗病毒材料的开发及其评价技术的发展方向。

三元醇胺对胶凝材料水化影响的研究进展

三元醇胺是一类常用于胶凝材料中的外加剂,能显著改变胶凝材料的水化进程,并对胶凝材料的强度造成影响,但不同分子结构三元醇胺的性能及作用机制差异尚未得到统一解释。本文总结了三元醇胺对胶凝材料强度及水化的影响,探索了不同分子结构三元醇胺导致胶凝材料力学性能不同的原因,最后对三元醇胺未来的研究发展趋势进行了展望。

废旧混凝土再生材料在沥青混凝土中的稳定化利用研究

为实现废旧混凝土的便捷、高效再利用,在分析不同粒径范围再生材料的宏、微观性质特征及其沥青混凝土主要工程性能的基础上,确定可克服再生粗骨料性质缺陷的再生材料适用粒径范围以及该粒径范围再生材料在沥青混凝土中的利用方案。结果表明:随着再生材料粒径的减小,由砂浆-碎石界面间隙、裂缝以及砂浆层内部孔隙、裂纹引起的再生粗骨料材料性质不佳以及性质变异性大的问题得到了显著改善,尤其当再生材料以粉状存在时,其材料性质非常均匀,因此建议将废旧混凝土以再生粉料的形式进行循环利用;引入高碱性水泥与再生粉料配合使用可消除再生粉料因SiO_(2)含量较高对沥青混凝土性能潜在的不利影响,再生粉料与水泥体积比为3∶1时可制备出水稳定性、高低温性能以及疲劳性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)要求的沥青混凝土。

中波红外透过光学材料研究与发展趋势

红外技术已成为现代光学技术发展的一个重要方向。红外透过材料是红外光学系统中透镜、棱镜、窗口、滤光片、整流罩等光学元件的重要材料,按材料透过波段分为中波红外透过材料和长波红外透过材料,其中蓝宝石、尖晶石、AlON和氧化物红外玻璃等是目前较成熟的商用中波红外透过光学材料。本文综述了几类红外光学材料的主要性能、制备技术、存在的问题及发展趋势。

低维碳基纳米电磁吸收材料的研究进展

随着雷达探测技术的进步和电磁污染的日益严重,发展新型轻薄高强的电磁吸收材料至关重要。传统金属和铁氧体材料存在吸收频段窄、质量大等问题,无法应对高集成化需求。新兴低维纳米材料(如石墨烯、MXene和碳纳米管等)具有高介电常数,展现出优异的吸收性能。通过结构设计和组分调整,可使材料实现更好的阻抗匹配和宽频电磁吸收。本文综述了低维碳基纳米材料在电磁吸收领域的研究成果,探讨了其潜力和挑战,并展望了未来发展方向和应用前景。

离子交换法对建筑陶瓷力学性能的影响及强化机理研究

建筑陶瓷板的强度对于提高装饰材料寿命和节能环保有重大意义。离子交换法能通过有效增强陶瓷表层的面向挤压应力来提高陶瓷的断裂阻力和抗弯强度。影响陶瓷强化工艺的两个关键因素是离子交换温度和离子交换时间。本文采用KNO_(3)熔盐对建筑陶瓷板作离子交换强化处理,分析离子交换温度和离子交换时间对陶瓷样品力学性能的影响,并进一步探讨强化机理。结果表明,离子强化处理后陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和表面硬度得到大幅提升,同时弹性模量和质量密度几乎不变。离子交换法通过KNO_(3)熔盐的K+与陶瓷表面的Na^(+)之间的置换反应在陶瓷表层形成预压应力抵消了部分破坏载荷。试验得出,在600℃下处理20h,样品的抗弯强度达到最大值216.10MPa,相比原始样品提升103.20%。

气凝胶玻璃在东北地区建筑应用的采光及能耗模拟研究

采用Ecotect Analysis 2015和DeST软件,探究气凝胶玻璃作为围护结构对东北地区建筑的采光及建筑能耗的影响,模拟地址选取沈阳,模拟时间为1年,模拟模型为普通二层办公建筑。结果显示,光学性能方面,气凝胶玻璃应用后的可见光照度均能达到标准最低要求495lx,室内最低也达到540lx,天棚玻璃光线直射处的可见光照度降低了1419.3lx,避免了眩光;热学性能方面,相较于同样厚度的传统中空玻璃系统,使用气凝胶玻璃模拟的室内全年冷负荷量降低了10.65个百分点。研究发现,气凝胶玻璃作为建筑外围护结构时,可保证建筑应有的采光效果,在提高采光舒适度的前提下还能有效降低建筑能耗。

气凝胶材料国内外专利分析研究

梳理了2005-2024年全球气凝胶领域有关国家(地区)、主要研发机构的专利申请授权情况,分析了国内外气凝胶主要研发机构专利布局、专利价值、技术用途、技术功效等现状,并对我国气凝胶未来专利布局给出了建议。

片状Al_(2)O_(3)增强建筑陶瓷板材的制备与性能研究

本研究采用片状Al_(2)O_(3)为二维增强体,实现了建筑陶瓷板材的力学强化。探究了片状Al_(2)O_(3)粒径与掺量对建筑陶瓷致密度、力学性能、物相组成与微观结构的影响规律,并阐释了片状Al_(2)O_(3)的强韧化机制。研究结果表明:随着片状Al_(2)O_(3)掺量的增加,建筑陶瓷的吸水率与显气孔率逐渐增加、致密度逐渐降低,但片状Al_(2)O_(3)粒径的减小有利于减弱其对建筑陶瓷致密化的抑制作用,使得片状Al_(2)O_(3)(粒径为5μm)的强韧化效果明显优于片状Al_(2)O_(3)(粒径为10μm);掺加5%(质量分数)片状Al_(2)O_(3)(5μm)制得的建筑陶瓷弯曲强度与断裂功可达(71.6±5.5)MPa和(296.2±45.3)J/m^(2),分别较空白试样(片状Al_(2)O_(3)掺量为0%)高25.2%和46.5%。建筑陶瓷的烧结过程不会改变片状Al_(2)O_(3)的晶相与片晶结构,且其与建筑陶瓷基体的界面结合良好,利用片状Al_(2)O_(3)的复合强化、裂纹钉扎、弥散强化与预应力强化机制,可实现建筑陶瓷力学性能的有效提升。所提出的片状Al_(2)O_(3)强韧化技术不仅可提升建筑陶瓷板材的服役安全性与可靠性,而且有利于促进建筑陶瓷板材的薄型化制备。

熔铸AZS33材料中Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶体结构研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器研究了熔铸AZS33材料表面到内部的显微结构差异,尤其是Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶体的结晶形态以及共晶体中Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)物相共存关系的变化。结果表明:AZS33材料中Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶体主要呈胞状形态,是熔体凝固时的成分过冷造成的。AZS33材料中的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶体主要以小平面-非小平面的方式耦合生长,Al_(2)O_(3)结晶的各向异性控制着共晶体的结晶生长过程。在内部结晶区,柱状或胞状Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶体边缘的斜锆石形态发生“粒状”向“棒状”的转变是结晶潜热的释放和最小界面能共同作用的结果。

有机胺类CO_(2)捕集吸收剂研究进展

综述了有机胺类化学吸收剂的研究进展、性能评价指标、不同吸收剂的CO_(2)捕集机理、存在问题以及有机胺类CO_(2)捕集吸收剂的发展趋势。为了实现1.5℃温控目标及“碳中和”愿景,二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发和应用愈发受到关注。在众多碳捕集技术中,以有机胺类作为吸收剂的化学吸收法是研究最多、最为成熟的碳捕集技术,已在电力、水泥、化工等行业建成多项示范工程,有望实现电力和工业部门大规模CO_(2)减排。

有机磷系阻燃剂阻燃热塑性聚酯的研究进展

介绍了近年来针对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)阻燃所使用的有机磷系阻燃剂的最新进展。有机磷系阻燃剂因其品种繁多,应用广泛,阻燃效果优异,同时还具有增塑剂和润滑剂的功效。介绍了有机磷系阻燃剂的种类和阻燃机理。重点阐述了磷(膦)酸酯、磷杂菲、有机次膦酸、有机次膦酸盐化合物、磷腈化合物、氧化膦等阻燃剂在PET,PBT和PC等热塑性聚酯中的阻燃性能和作用机理。最后对热塑性聚酯用有机磷系阻燃剂的不足之处与未来研究趋势进行展望。

不同细度石灰石粉对水泥浆体流变特性的影响研究

为研究花岗岩石灰石粉和S95级矿渣粉对水泥浆体流变性能的影响。采用R/S型流变仪测试了水泥-石灰石粉浆体、水泥-石灰石粉-矿渣粉复合浆体的流变性能,采用最小需水量法对浆体湿堆积密实度进行测试,并采用Zeta电位测试仪测试浆体的Zeta电位。结果表明:随石灰石粉掺量的增加和颗粒粒径减小(比表面积增大),浆体的剪切应力和表观黏度减小,石灰石粉粒径对浆体的流变性能的影响大于掺量的影响;颗粒粒径更细的石灰石粉和矿渣粉改善了浆体的湿堆积密实度;掺入石灰石粉后浆体的Zeta电位降低,但同时掺加少量的矿渣粉可以在一定程度上提高浆体的Zeta电位,改善浆体中的絮凝现象。

基于温控型氧化镁膨胀剂的混凝土抗裂性能研究

研究了温控型氧化镁膨胀剂(TME)对混凝土和易性、凝结时间、抗压强度、胶砂限制膨胀率、水化热降低率和工程结构抗裂性的影响。结果表明,外掺TME提高了混凝土的粘聚性,延长了凝结时间,对抗压强度的影响集中在7 d内,对28 d强度无影响;TME对40℃水养胶砂限制膨胀率的影响集中在28 d内,随TME掺量增加而增大;TME能明显降低水泥水化放热率和水泥胶砂温升;掺6%TME显著降低了混凝土裂缝数量,与空白段相比,结构温升降低了5.0℃,14 d膨胀历程终值133.9με,降低开裂温度14.4℃,提高抗裂安全系数62%,对于施工不连续引起的早期裂缝也有显著效果。

多孔建筑涂层抗病毒测试方法研究

多孔建筑涂层由于多孔性的特点对病毒具有吸附作用,从而赋予涂层抗病毒活性,而多孔涂层的抗病毒活性可能受测试中多种因素影响。选用多孔硅藻土制备多孔建筑涂层,以噬菌体MS2和φA039作为非包膜病毒模型测试多孔涂层的抗病毒活性,研究抗病毒测试中病毒储备液种类、病毒悬液滴加量及其浓度对抗病毒测试结果的影响。结果表明,应尽可能选择与稀释液有机组成相同的储备液;涂层表面悬液滴加量应视样品大小而定;涂层表面滴加病毒悬液浓度以1×10^(7) PFU/mL为宜。分析了多孔建筑涂层抗病毒测试中最佳测试条件,提出测试中需要注意的问题,为多孔涂层抗病毒测试和标准制定提供参考。

低负温型铁路压浆材料配比优化及性能研究

通过正交试验对低负温型铁路压浆材料配比进行优化,分析各因素对压浆材料不同性能的影响,确定最佳配比为:减水剂掺量0.07%,促凝剂掺量0.025%,防冻剂掺量1.5%,缓凝剂掺量0.067%。在此基础上,通过加速腐蚀试验,对比了低负温型压浆材料与常温型压浆材料对钢绞线的防腐保护性能,制定合理的压浆工艺,模拟预应力梁压浆后降温试验,验证冬季施工过程中压浆料的抗冻性。结果表明,配比优化后的低负温型铁路压浆材料施工流动性良好,力学性能、耐久性能满足相应指标要求,具备冬季严寒地区预应力梁孔道压浆施工的可行性。

JC/T 2040-2022《负离子功能建筑室内装饰材料》新版标准解读

本文对JC/T 2040-2022《负离子功能建筑室内装饰材料》新修订版标准进行了解读。从目前负离子功能装饰材料产业现状、标准修订意义、详细技术要求和试验方法的确定、试验验证情况等方面进行了具体介绍。让从业人员充分了解认识新修订标准内容,更好地指导该领域技术进步和产业发展。

用于红外和雷达波隐身的水泥基复合材料

红外和雷达波隐身主要是通过降低目标的红外辐射信号和雷达回波信号来提高目标的隐蔽性。将相变材料与炭黑封装为相变单元,并将其与膨胀珍珠岩-磁粉/水泥复合材料结合,研制出一种兼具红外和雷达波隐身的双功能水泥基复合材料,对其吸波性能和热性能进行试验与仿真研究。结果表明:炭黑对相变材料相变温度的影响较小,潜热仅降低了约1.9%;500次冷热循环后,相变材料的潜热留存率为78.3%,循环稳定性较好。相变单元和膨胀珍珠岩均可以提高水泥基复合材料的吸波能力,且反射损耗在-5~-15 dB可调。相变单元通过吸收大量热量来降低目标外表面温度,削弱红外辐射。相变材料的加入会增加水泥基复合材料的热导率,但相变材料高储热密度和珍珠岩低热导率的共同作用使得水泥基复合材料的隔热效应更加显著,从而降低目标的红外辐射信号。仿真结果表明:磁损耗仅出现在水泥基体中,相变单元通过电阻损耗来影响水泥基复合材料的吸波性能。热量传递在相变单元处受阻,传导热通量在相变单元边缘处的传输过程出现弯曲。当相变材料相变完成后,热量趋于均匀分布。因此,水泥基复合材料可通过损耗电磁波来降低雷达回波信号,通过相变材料吸收目标的热量来降低红外辐射,从而实现不同复杂环境下建筑材料的红外和雷达波等多波段隐身。