等离子体改性多孔聚合物材料负载银纳米粒子的抗菌性能

在材料表面均匀稳定地负载纳米银粒子并提高其抗菌性能是目前面临的一项挑战。为此利用纳秒脉冲放电预处理结合化学浸渍法制备了一种纳米银-多孔聚合物复合材料。利用原子力显微、X射线光电子能谱测试分析了等离子体改性前后多孔聚合物材料表面物理性能和化学成分的变化。利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了纳米银在多孔聚合物材料表面的分布情况。以大肠杆菌和白色念球菌为测试菌种,测试在不用放电处理时间、脉冲峰值电压、硝酸银浓度以及作用时间下纳米银-多孔聚合物复合材料的抗菌性能。结果表明,等离子体改性时间为20min、脉冲峰值电压30kV的条件下,在10mmol/L的硝酸银溶液中浸渍得到的复合材料在作用时间为5h时,对大肠杆菌和白色念球菌的杀菌率仍高达99.3%和98.9%,展现出良好的抗菌效果。

高熵陶瓷材料研究进展及挑战

高熵作为全新的材料体系,得益于巨大的组分空间、独特的微观结构以及较大的构型熵所赋予其独特且可调的优异性能,已成为材料领域的研究热点。高熵陶瓷的研究目前还处于探索阶段,尤其在精准的成分设计理论、高纯高产率粉体制备、新型烧结工艺等方面,亟待深入研究。因此,本文针对高熵陶瓷的五大高熵效应、新的设计理论、粉体制备方法、新型烧结工艺以及综合性能与实际应用进行了梳理归纳,并通过团簇加连接原子模型(CPGA)对高熵陶瓷(HEC)成分设计进行解析,深入挖掘了HEC的组元和微结构以及性能之间的关系。未来HEC的重点发展方向仍然为基础理论设计,尤其是针对非氧化物HEC成分结构。同时,在样品制备上要在学科交叉领域寻找突破,如采用人工智能机器学习与3D打印进行制备。最后,要寻找结构、热障耐腐涂层、机械、工程光学和磁性等方面实际应用并对探究工况环境下的强化、失效机制深入探究分析。

管腔内支架用金属材料的生物相容性及其表面改性

管腔内金属支架是用于植入人体各管道狭窄处起支撑作用的医疗器械,因其与人体组织直接接触,故对支架的生物相容性的研究十分重要。本文对用于管腔内支架的316L不锈钢和NiTi合金的耐腐蚀性和生物相容性进行了综合评述;并以冠状动脉支架为应用背景,着重分析了影响血管内支架血液相容性的因素,提出了对支架进行表面改性处理以提高其血液相容性的技术路线。

新型材料改性方法——常温超音速冷喷涂制备功能涂层

介绍一种新型材料表面改性技术———冷喷涂技术 ,即气体在常温下或在有限加热温度下 ,利用超音速气流将涂层粉末喷射到基板形成保护涂层。相对热喷涂技术而言 ,其不存在高温氧化、气化、晶化等影响涂层性能的效应出现 ,具有独到之处。结合工程实际简化建模 ,并完成气、固两相射流的流场计算结果。定量研究了冷喷涂试验中两相射流流动对涂层效果的影响程度。还对该试验装置进行了锌粉、陶瓷粉的膜制备试验 。

低温等离子体对生物材料表面改性固定生物分子的研究进展

概述了等离子体技术在固定生物分子领域的应用。介绍了低温等离子体技术,包括等离子体直接处理、聚合、刻蚀、以及对生物材料表面改性以固定生物分子的方法、原理、影响因素及其发展趋势。

冷喷涂材料改性气粉射流流动计算与分析

在冷喷涂材料表面改性技术研究中 ,圆喷嘴气、固两相可压缩紊流射流的流场计算非常重要 .在奥尔逊 (Olson)可压缩二元射流理论基础上 ,对可压缩三元射流进行了分析、建模、计算 .并在此基础上 ,采用固相单颗粒动力学模型 ,完成了实验要求的气、固两相射流流场计算 .计算结果与实验结果比较 ,吻合良好 .

离子注入对玻璃材料的改性

简要地评述了离子注入对玻璃风化、化学稳定性、晶化和非线性光学性质的影响．指出采用离子注入法，在不影响磷酸盐玻璃重要性质的前提下，提高其化学稳定性；锂硅酸盐玻璃在注入Ｎｄ＋后，可提高玻璃的耐水性．

第10届离子束材料改性国际会议综述

离子束材料改性国际会议(IBMM)是离子束材料改性和离子束材料合成领域的重要国际会议之一,每两年举行一次。第10届离子束材料改性国际会议(IBMM-96)由美国Los Alamos国家实验室和Sandia国家实验室联合主办,于1996年9月1—6 日在美国新墨西哥州首府Al-buquerque举行。来自32个国家和地区的近300名专家和学者参加了会议。会议收到论文350余篇,其中中国代表4人,提交论文8篇。会议设有6个主题:离子与固体相互作用基础,模型、模拟及理论,光学、电子材料的离子束处理,金属、陶瓷和绝缘体的离子束合成和改性,用等离子体和低能离子束进行离子束合成和处理,应用。

直流电弧等离子体下共蒸发无定型TiO_(2)基纳米复合材料及储锂性能

零应变TiO_(2)由于结构稳定、安全无污染,以及循环过程中低的体积膨胀(≤4%),是一类极具潜力的锂电负极材料。但较低的理论比容量(335 mAh·g^(-1))和较小的锂离子扩散系数无法满足市场对高能量密度和快速充放电电池的需求,限制了其进一步的应用。本工作利用共蒸发混合原料(CuO+TiO_(2)粗粉)法,原位合成了核/壳型无定型二氧化钛(a.-TiO_(2))包覆的铜纳米粒子(Cu@a.-TiO_(2)NPs),通过后续热氧化处理将Cu核部分氧化为电化学活性的CuO中间包覆层,最终获得了Cu@CuO@a.-TiO_(2)纳米复合粒子(Cu@CuO@a.-TiO_(2)NCs)。结果表明,Cu@CuO@a.-TiO_(2)NCs电极的首周放电比容量为1936.1 mAh·g^(-1),200次循环后放电比容量保持在882.3 mAh·g^(-1),库伦效率为98.8%。无定型TiO_(2)壳层提供了快速的离子/电子渗透通道,促进锂离子扩散迁移,提高了电荷的传输效率;金属Cu核组元有利于提高电极整体电导率,氧化过程产生的空隙缓解了电化学活性CuO相的体积膨胀效应,从而提高了Cu@CuO@a.-TiO_(2)NCs电极整体的电化学性能。

电弧离子镀制备耐事故包壳材料厚Cr涂层及高温抗氧化性能

目的在Zr-4包壳材料表面制备具有耐事故高温性能的抗氧化厚Cr涂层,保护Zr基体,以防止与高温水蒸汽反应。方法采用自主研发的φ155 mm大弧源电弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备约20μm的Cr涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析氧化前后的物相变化,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究厚Cr涂层在不同温度下产生的多种缺陷,探究厚Cr涂层对Zr基体的防护机制。结果当涂层沉积速率>3μm/h,制备的Cr涂层均匀致密,结合力优异,具有柱状晶结构,可经受至少15.8%的形变量,其抗塑性形变能力优异。沉积Cr层样品经过1000、1100、1200℃氧化,保温1h后快速冷却至室温,厚Cr涂层分化为Cr Ox层、Cr_2O_3层、残余Cr层和Cr-Zr扩散层。经受苛刻条件(1200℃/3600 s)测试,除保持连续性的氧化层外,在基体上仍残余良好结合的6.8μm Cr层。氧化层两次开裂阻止基体被进一步破坏。Cr-Zr扩散层是由Zr元素向Cr涂层方向渗透生长的。1200℃时,在基体近表面处产生的大尺寸隆起,是由于在近表面处韧性β-Zr(O)相转变为脆性α-Zr相,以及Cr偏聚贫Sn造成的。残余Cr层的柱状晶结构会形成Zr-O扩散通道,对涂层最后失效将起关键作用。结论 Zr合金包壳材料镀覆20μm的Cr涂层具有充分的耐事故能力,在严苛的事故条件测试下,各缺陷均未能使Zr-4合金基体暴露,涂层能够形成有效壁垒,防止锆合金基体暴露造成核事故,阻止基体进一步被破坏。

化爆材料瞬态切削温度的NiCr/NiSi薄膜热电偶温度传感器的研制

针对化爆材料的切削特点,研制出一种集切削和测温功能于一体的NiCr／NiSi薄膜热电偶快速响应温度传感器。用多弧离子镀将NiCr/NiSi热电偶薄膜直接镀于高速钢刀头内。薄膜热电偶电极与高速钢之间采用最先进的多层镀膜法绝缘,即用微波ECR等离子体源增强射频反应非平衡磁控溅射技术首次成功在W18Cr4V高速钢基底上沉积绝缘性能良好的SiO2膜。对研制的薄膜热电偶温度传感器进行了静态和动态标定,结果表明传感器在0- 600℃测温范围内具有很好的线性和热稳定性,而且响应快,时间常数小于0．8 ms。热电偶薄膜与绝缘膜、绝缘膜与基体之间有足够的附着强度。该温度传感器已安装在现场使用,为国防工业部门的高效、安全生产提供了有力的保障。

45钢表面激光熔覆Fe-B-Si铁基非晶复合材料

以Fe-B-Si三元合金为母合金,分别采用球磨破碎和甩带研磨两种方式制备了晶态和非晶态复合粉末并在45钢表面上进行了激光熔覆试验。通过对粉末物相结构和熔覆层质量、结构、组织及性能分析可知:在相同的熔覆能量条件下,非晶复合粉末的熔覆性能优于晶态粉末。采用非晶复合粉末所获得的熔覆层表面及内部没有气孔和裂纹,与基体形成了良好的冶金结合,其组织为细小均匀的树枝晶,各元素在熔覆层内分布较为均匀,受固溶强化、位错强化和细晶强化的影响,其硬度及耐磨性与基体相比都有较为明显的改善。

不同材料冠状动脉支架膨胀行为分析

冠状动脉支架作为经皮穿刺冠状动脉成形术中保持病变血管畅通的核心器件,其在手术过程中受球囊作用的扩张特性以及球囊撤出后的反弹行为对支架植入术的成功有着重要的影响。利用有限元的方法系统,建立专有支架单独膨胀和血管支架膨胀模型,分析了316L不锈钢和L605钴铬合金两种材料支架筋尺寸和支架扩张尺度的变化及血管对其膨胀行为的影响。结果显示,支架所选材料是决定支架膨胀行为的主要因素,L605材料支架所需的临界内压力及反弹行为明显大于316L不锈钢支架;材料一定时,增加支架筋的宽度或厚度提高支架迅速扩张临界内压力;支架轴向长度的变化只与结构和最终膨胀状态相关。有限元模拟对支架性能的评价和设计有一定指导意义。

镁铝异种材料TIG焊接接头扩散行为分析

利用现代分析测试手段分别研究了TIG焊直接焊接镁铝和镀锡焊接镁铝的焊缝熔合区形貌,并对其进行了元素扩散行为的分析及比较。结果表明镁铝直接焊接时,镁与铝之间有明显的界面,镁元素向铝母材中进行大量扩散形成扩散层,而铝元素向镁母材中的扩散很少,扩散到铝母材中的镁元素与铝形成Mg17A l126和β-A lMg金属间化合物,造成扩散层很容易发生断裂。镁铝镀锡焊接,采用熔焊—钎焊连接方法,中间过渡金属锡与母材之间形成了一个成分、组织和性能均不相同的过渡区,该区对接头性能有着较大的影响。锡层对镁铝接头产生拘束强化作用,过渡层比镁铝直接焊接要狭窄,并且尚余一些没有扩散的锡层,阻止了镁元素向铝母材中扩散。锡过渡层对镁与铝的直接接触起到了一定的阻碍作用。

SiC/C纳米复合材料的制备与性能表征

在Ar气的保护下,以微米级的石墨粉和Si粉为原料,H2为活性气体,通过直流电弧等离子体法原位合成SiC/C纳米复合材料.采用XRD,Raman和红外光谱分析产物的成分;应用SEM和TEM观察产物的形貌和微结构;使用紫外可见漫反射光谱仪和紫外可见分光光度计分别测试了产物的光吸收性质和对亚甲基兰的光催化降解性能.结果表明：产物是由占主相的β-SiC和少量的C组分构成的SiC/C球状复合物;包覆的C壳层厚度为60nm,核层是平均粒径50nm的SiC颗粒,复合体的尺寸约为0.5～1μm;带隙为2.35eV,此复合材料具有较好的电子迁移性能和一定的光催化性能.

GaN基材料半导体激光器综述

叙述了激光器材料的发展 ,回顾了GaN薄膜制备的几个技术进展 ,总结了GaN基材料激光器 (LDs)的发展历程。

搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒增强AZ31镁基复合材料

利用搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒含量为20%(体积分数,下同)与40%的Mg-AZ31基复合材料。结果表明:碎化后的Ti颗粒平均尺寸约为200nm,经4次搅拌摩擦加工处理后基体组织发生明显的细化,晶粒尺寸为3～5μm。添加20%Ti颗粒的复合层中碎化的Ti颗粒在Mg基体中呈不均匀分布,复合层具有较低的强度和伸长率;当Ti颗粒添加量为40%时,复合层中碎化Ti颗粒在Mg基体中均匀分布,复合层强度有明显提高,伸长率较基体无明显降低。利用混合定律计算复合层的显微硬度,其结果与试验值相吻合。

高压水射流参数对材料表面强化性能的影响

高压水冲击强化是一种新的表面强化方法,通过改善零件的表面状态而提高疲劳寿命。本文通过淹没射流的方法,选用铝合金7075T651作为实验材料,研究了高压水射流工艺参数对冲击强化的影响规律,并测试了材料表面强化的效果。结果表明:试件经高压水冲击强化后,其拉伸疲劳极限比未强化和喷丸强化条件下分别提高了22%和6.6%。由于高压水强化比喷丸强化得到了更好的表面状态,强化后的表面轮廓连贯平滑、浅表层压应力高,因而能更大程度提高强化件的疲劳性能。

超级电容器电极用N-掺杂多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料作为双电层电容器的主要电极材料,已成功应用于商业化超级电容器。但作为电极材料,纯碳材料表面疏水、内阻较大、电容较低等缺点使其进一步发展受到制约。近年来,随着超级电容器的迅速发展,氮掺杂多孔碳材料作为其电极材料引起研究人员的广泛关注,并采用不同的制备方法成功合成了一系列结构不同、性能优异的氮掺杂碳材料。基于超级电容器氮掺杂多孔碳电极材料的最新研究进展,首先介绍了氮在碳材料中的基本存在形式及对碳电极材料性能的影响,然后重点评述了氮掺杂碳电极材料的制备,最后总结了超级电容器氮掺杂碳材料的发展趋势。

GaN基材料生长及其在光电器件领域的应用

Ga N具有禁带宽、热导率高、电子饱和漂移速度大和介电常数小等特点 ,在高亮度发光二极管、短波长激光二极管、高性能紫外探测器和高温、高频、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景。本文介绍了 Ga N基半导体材料的制备方法 ,异质结构以及在光电子和微电子器件领域的应用 。