材料科学基础实验课程思政教学的研究与应用

课程思政教学模式是新形势下高校思想政治教育高度关注的问题,是高校课程改革的关键环节。基于材料科学基础实验的教学实践,分析在材料科学基础实验课程中实施思政教育的必要性,探索在该实验课程中实施思政教育的可行性,紧密结合课程内容,挖掘课程思政素材,整理思政教学实施思路,提出材料科学基础实验课程实施思政教育的具体举措。通过对学生潜移默化的思政教育,在进一步落实立德树人目标,实现价值引领与知识传授同频共振,培养具有工程价值观与工程伦理道德的新时代人才。

材料科学与工程专业实验教学体系建设

通过对本校材料科学与工程专业当前实验教学现状分析,以培养学生理解和解决复杂工程问题能力和创新能力为出发点,进行了以任务驱动教学法为特点,以分层次、模块化、应用型为特色,以综合实验为主体的材料科学与工程专业实验教学体系建设。在工程教育认证和新工科发展背景下,新体系对于材料科学与工程专业复合型、应用型人才培养具有极为重要的意义。

电接枝双氰胺改性碳纤维海洋电场电极的制备及其电场响应性能研究

碳纤维电极表面氨基改性可以显著提高其电化学性能和电场响应性能。通过控制接枝电压(3,5,7)V,在碳纤维表面接枝聚双氰胺薄膜调控电极/海水界面双电层结构和电化学性能。结果表明,接枝电位越高,碳纤维表面聚双氰胺薄膜越均匀,电极双电层结构越稳定。其中CF-7V的综合性能最佳,其比电容达到9.368 F·g^(-1),为空白组的31.6倍;电荷转移电阻和低频容抗显著降低;7天电位漂移量为1.68 mV,可以正常响应1×10^(-3)Hz,0.03 mV/m的低频弱电场信号,电极的响应灵敏度、准确度得到了显著提高。电接枝改性后碳纤维电极的电场响应性能与Ag/AgCl电极相当,这是一种新型高性能海洋电场传感器,可望提高海洋电场探测能力。

新工科背景下海洋材料工程专业研究生产学研融合特色培养策略

新工科背景下的海洋材料交叉专业建设方案是我国高等教育改革发展的重大举措,为应用型大学学科发展提供了新的专业发展方向。介绍中国海洋大学材料学院2010—2020年的材料工程专业研究生以提升工程能力为导向的产学研相融合的特色化培养模式,通过建立和完善优质的专业研究生实践基地和培养体系,引进国外师资打造双语课程,激发研究生的创新精神和自主研发能力,以满足国家对海洋材料工程高水平专业应用人才的需求,也为相关行业材料工程及其产教融合提供参考。

打造“海洋”和“能源”特色材料科学与工程专业培养体系

依托于海洋材料和能源材料的特色学科方向,中国海洋大学材料科学与工程专业通过构建模块化选修课程体系、建设多层次实验体系、挖掘思政资源、彰显毕业论文专业特色等一系列举措,全力打造"‘材料’+‘海洋/能源’"特色的人才培养体系,强化学生主体地位,从而全面提升人才培养质量及创新精神和能力。

新形势下化学实验室安全管理体系的研究与实践

在当前快速发展的科技时代,化学实验室已经成为科研和工业生产中不可或缺的一部分。实验室既是推动科学发现和技术创新的前沿阵地,也是培养未来科学家的重要场所。实验室安全是实验室管理工作的重中之重,随着新形势下各项化学实验的日趋多样化,化学实验室安全面临很多新的问题,本文从化学实验室安全管理体系的研究与实践入手,阐述了新形势下化学实验室安全管理体系存在的问题及应对措施。

工程认证背景下创新设计型实验模块实施

基于工程教育专业认证提出的“以学生为中心、以培养目标为导向”教学理念,围绕“循序渐进、逐步提高”课程体系的构建,针对材料科学基础实验课程实施教学思想转变、教学内容优化、教学手段丰富等全方位改革创新,开发了融入学院发展特色的“科研+创新”元素融合的创新设计型实验模块,耦合线上资源与线下教学,协同开放式实验教学模式,促进了课程目标的达成,推动了材料科学与工程专业创新型人才培养。

富锂正极材料在全固态锂电池中的研究进展

开发高能量密度、长循环寿命、低成本和高安全性的全固态锂电池是发展下一代锂离子电池的重要方向之一.富锂层状氧化物正极材料由于阴阳离子协同参与氧化还原反应,可以提供更高的放电比容量(>250 mAh/g)和能量密度(>900 Wh/kg),将其应用于全固态锂电池中有望推动锂离子电池能量密度突破500 Wh/kg的中长期目标.然而,富锂正极材料的电子导电性差、阴离子氧的不可逆氧化还原反应以及循环中的结构相变,导致该材料在电化学循环过程中存在初始库仑效率低、循环稳定性差和电压衰退等问题.此外,富锂正极材料的工作电压较高(>4.5 V vs.Li/Li^(+)),使正极/电解质之间不仅面临常规的界面化学反应,释放的氧还会加剧界面的电化学反应,对正极/电解质的界面稳定性提出了更高的要求.因此,富锂正极材料的本征特性和富锂正极/电解质间严重的界面反应极大限制了富锂正极材料在全固态锂电池中的应用.本文首先详细阐述了富锂正极材料在全固态锂电池中的失效机制,其次综述了近年来富锂正极材料在不同固态电解质体系下的研究进展,最后总结和展望了富锂全固态锂电池未来的研究重点和发展方向.

海洋耐蚀耐磨涂层研究进展

海工装备服役过程中关键件处于腐蚀-磨损交互作用的复杂环境,致使其表面损伤严重,影响设备运行的可靠性和安全性。对工件表面进行强化形成结合牢固的防护涂层,是解决这一难题的有效途径。本论文综述了近几年来海洋环境耐磨与耐蚀涂层材料与制备技术、力-电耦合损伤机制、损伤评价方法等方面的研究进展,以及高通量技术等新手段的运用。总结了有关调控涂层组织和性能、改善残余应力、延长服役寿命等方向的发展趋势,并展望了海洋耐蚀耐磨技术未来发展方向。

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。

锂离子电池单晶三元正极材料的研究进展

单晶三元正极材料既具备层状正极材料的优势,又因为颗粒单晶化而不存在晶间裂纹问题,展现出优良的充放电循环性能,因而被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。从单晶三元正极材料的固相烧结法制备出发,系统地讨论了单晶三元正极材料的优势及其面临的一些挑战,详细阐述了可优化其电化学性能的掺杂和包覆等改性策略,最后展望了单晶三元正极材料可能的发展方向。

海洋工程用铝合金的腐蚀与防护研究进展

海洋工程用铝合金部件在服役环境下引发的点蚀、晶间腐蚀等已成为困扰机器装备使用寿命和稳定性的关键问题。目前,阴极保护、缓蚀剂、阳极氧化和保护涂层是针对海洋环境中铝合金腐蚀的常用防护措施。阐述了海洋工程装备常用的铝合金类型和使用场所,发现5系和6系铝合金是船舶制造和海洋平台搭建的首选材料,其中,具备优异力学性能、耐腐蚀性能的5系铝合金一般用来制作甲板、储存装置等大型主要承力构件。重点综述了铝合金在海洋大气区、浪花飞溅区、海水全浸区的腐蚀行为和腐蚀机制,经对比发现,与钢不同,铝合金在海水全浸区的腐蚀最严重,而在环境最恶劣的浪花飞溅区腐蚀损伤相对较轻;点蚀、晶间腐蚀是2种典型的铝合金腐蚀类型,同时应力腐蚀、微生物腐蚀也制约着铝合金在海洋工程领域的应用。最后分析了当前在海洋环境中对铝合金腐蚀防护采取的几种措施,指出工程实际中采用的防护方式为2种及2种以上措施的联合使用,并提出铝合金未来在失效行为分析、性能优化和涂层材料选择等方面的发展趋势,以期为研发在极端海洋环境下服役的铝合金及其防护材料提供参考。

无机酸掺杂聚苯胺/碳纤维复合海洋电场传感器电极

碳纤维电极具有成本低、化学稳定性好、性能可调控等优点,可用于开发高性能海洋电场传感器.利用电化学原位聚合法制备盐酸、硫酸、磷酸掺杂的聚苯胺/碳纤维(PANI/CF)复合电场电极,提高其电化学性能与电场响应性能.结果表明:碳纤维表面生成致密的导电聚苯胺膜,并在循环伏安测试中出现特征氧化还原峰;电化学阻抗分析显示PANI/CF复合电极低频(0.01 Hz)阻抗值至少降低为空白电极的1/118,利于对水下微弱电场信号进行响应.在电场响应性能测试中,盐酸掺杂PANI/CF复合电极电位漂移量最低达1.77 mV/d;能够较好地响应1 mV/10 mHz的低频率低强度电场信号;误差线性度最小值为0.111%,在同类电极中具有最好响应灵敏度.该新型复合电场电极制备方法简单、成本低廉,有助开发新一代低成本、高性能海洋电场传感器.

硫酸盐还原菌在顶空体积变化条件下所致镍的微生物腐蚀研究

目的通过改变厌氧瓶内顶空体积,研究硫酸盐还原菌(SRB)对金属镍的微生物腐蚀(MIC)机理,进而为镍基合金的腐蚀防护提供依据。方法通过生物学检测技术、表面分析技术和电化学技术,评估了金属镍的MIC行为。结果随着顶空体积的增大,更多的H2S以气体的形式析出到顶空,液相中硫化物浓度越低,SRB浮游和固着细胞数越高,点蚀坑越深,镍的腐蚀速率越高。在200mL的固定培养基体积下,顶空体积为90 mL和450 mL的镍试样失重分别是10 mL时的1.1倍和1.4倍,相应的点蚀坑深度分别增加了1.6倍、2.3倍。在孵育7 d后,顶空体积为450 mL时低频阻抗模值最低,同时获得最大的腐蚀电流密度,达到7.64×10^(-6) A·cm^(-2)。结论利用细胞外镍氧化释放的电子在SRB细胞质中进行硫酸盐还原在热力学上是有利的,SRB所导致的镍的腐蚀属于EET-MIC。

环氧树脂基固体浮力材料的制备及性能研究

实验采用低密度空心玻璃微珠(HGMS)填充脂环族环氧树脂E-4221制备固体浮力材料。讨论了环氧树脂E-4221体系的固化工艺制度和树脂体系配方对固化环氧树脂材料强度的影响,测得固化树脂产物压缩强度范围值100～150 MPa。分析了树脂配方以及玻璃微珠体积含量对最终固体浮力材料性能的影响,通过优化条件制备出抗压强度在40～70 MPa之间,密度范围在0.5～0.7 g/cm3,吸水率低于0.2%的固体浮力材料,最后对浮力材料的压缩断面做了简要分析。

环境友好型防污剂及海洋防污涂料的研究进展

本文概括了海洋生物的附着过程及其影响因素,介绍了环境友好型防污剂与海洋防污涂料的发展概况,并对未来环境友好型防污涂料的发展作了展望。

海洋微生物介质中碳钢腐蚀电化学行为研究

采用电化学阻抗谱、极化曲线等测试技术,研究了碳钢在不同培养周期下的海水微生物介质中的腐蚀行为。结果表明,海水中未经纯化的微生物使碳钢电极的腐蚀电位负移;电极表面完整均匀微生物膜的存在不改变阴极的极化类型和控制步骤,只对阳极腐蚀过程起加速作用;电化学阻抗谱证实,在有菌存在的条件下,电极的阻抗值下降,微生物的存在会加速碳钢电极的腐蚀作用。

反应热压法制备B_4C基复合材料的烧结致密化研究

通过在B4C中添加Si3N4以及少量的SiC和TiC,在1 820～1 900 ℃,30 MPa的热压条件下反应生成了B4C基轻质复合材料,烧结助剂为(Al2O3+Y2O3).结合材料的断口SEM形貌,分析讨论了烧结致密化过程,结果表明:在相同烧结温度下,随基体相B4C含量的增多,复合材料变得更难烧结;对同成分组成的复合材料来说,随着烧结温度的升高,最终得到的材料致密度有所提高.两步烧结过程中的降温保温阶段,有利于放热反应的彻底进行,使最终复相陶瓷组织中含有少量细小的TiB2 和BN相,同时,放热反应可以维持致密化进程的继续进行,这对于提高复合材料的强度和韧性有利.

炭黑填充聚合物基PTC导电复合材料及制品的研究进展

介绍了PTC效应的几种主要机理,讨论了不同基体、填充物和加工工艺对此类复合材料PTC效应的影响, NTC效应产生的主要原因以及减缓或推迟NTC效应的方法,并对其商业推广应用进行了较为深入的探讨。

海洋微生物腐蚀研究进展

近年来,微生物腐蚀已经引起了广大研究者的关注,来自不同研究领域的研究者对其腐蚀机理和控制方法都作了大量的研究;综述了微生物腐蚀的机理和研究方法,并介绍了微生物膜的形成及影响因素。