促进自治区和教育部重点实验室和谐发展的实践与思考

重点实验室是学科建设的重要平台,本文从自治区和教育部重点实验室同在一个依托单位的实际出发,在实践中提出了区部重点实验室和谐发展的几点思考和策略。

磁性镓基液态金属复合材料的研究进展

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解决柔性电子、热调控和生物医学等各个领域的挑战性问题提供了新的思路并表现出重大潜力。磁性粒子的引入可以使镓基液态金属具有良好的磁性能。作为一种新兴的磁性功能材料或磁性智能材料,磁性镓基液态金属复合材料在柔性电子、微电机、靶向给药、热调控、屏蔽与吸波等领域已展现出初步的研究和应用价值。本文系统地总结和评述了磁性镓基液态金属复合材料的研究进展。从基础研究、磁力控制、磁热控温、屏蔽与吸波四个方面综述了磁性镓基液态金属复合材料的性能和应用,说明了这种复合策略的有效性。这可为磁性镓基液态金属复合材料的进一步研究与开发提供思路。

锰基正极材料在水系锌离子电池中的挑战及性能提升策略

锌离子电池(ZIBs)由于其安全性、可持续性、成本效益和高能量密度而越来越受欢迎,有望成为锂离子电池(LIBs)的替代品。目前对锌离子电池已经进行了广泛的研究。然而,锰基正极材料在锌离子电池中的应用带来了挑战,特别是金属溶解和材料不稳定性等问题。这些挑战导致电池循环稳定性较差,阻碍了锌离子电池发展的进程。本文概述了锌离子存储机制,阐明了锰基正极材料面临的挑战,并提出了改善其性能的优化策略。最后,讨论了锰基正极材料的潜力。

TEPA改性膨胀蛭石复合材料的制备及其CO_(2)吸附性能研究

工业化进程中排放的二氧化碳加剧了温室效应,对全球气候环境产生了严重影响。目前,液胺吸收CO_(2)是最成熟的碳捕获技术,其具备高吸收容量、快吸收速率和简单再生过程等优点。然而,该技术仍存在着许多缺陷,如设备腐蚀、再生能耗高、环境污染等。针对上述问题,提出一种将四亚乙基五胺(TEPA)负载到膨胀蛭石夹层中制备新型载胺复合材料(EV-TEPA)以吸附CO_(2)的方法,并重点探讨了不同TEPA负载量和温度对CO_(2)吸附性能的影响。结果表明,高温煅烧后的膨胀蛭石(EV)具备优越的分层孔隙结构,其对胺的负载量远大于蛭石原矿(RV)。EV-TEPA吸附剂在75℃时吸附容量最高,为1.24 mmol/g,并且在经历8个循环后吸附容量仅衰减8.87%,表现出良好的循环稳定性。此研究探索了一种经济高效捕获CO_(2)的新型复合材料,为工业应用中CO_(2)吸附剂选择提供了一个参考方案。

轻质磁性镓铟液态金属复合材料的制备及其性能研究

通过机械混合的方式将共晶镓铟合金(EGaIn)、空心玻璃微珠、磁性纳米铁粉颗粒混合制备出一种轻质且具有一定磁性特征的复合材料。实验测试证明其具有低密度(最低可达液态金属的24.3%)、刚度变异性,饱和磁化强度能够达到34.44 emu/g,剩余磁化强度达0.033 emu/g,使得液态金属复合材料更易在垂直结构上进行几何变化与空间变化,强化了液态金属在立体空间的可控性,以满足更多应用领域的需求,更可以在一定程度上促进液态金属在流体学、电磁学甚至是在航空航天领域的进一步发展。

铝合金表面激光熔覆金属基复合材料涂层

评述了铝合金表面激光熔覆技术和金属基熔覆体系的研究现状,分析了各种金属基熔覆层的组织特征及性能,指出了铝合金表面激光熔覆金属基复合材料涂层存在的问题及改进途径,介绍了铝合金表面激光熔覆技术的应用情况,并探讨了今后努力的方向。

新型聚合物内养护材料对高强混凝土自收缩影响研究

内养护（internal curing）是抑制高强混凝土自收缩研究的热点。研究了新型内养护材料对高强混凝土自收缩的影响规律，通过孔结构分析了内养护作用机理。结果表明，内养护材料用量20~25 kg/m3、粒径〈100μm时，抑制自收缩效果较佳。当混凝土中有锰渣微粉和粉煤灰时，内养护材料（internal curing agents）可与之发挥协同抑制效应。压汞分析证实，内养护减少了混凝土中对收缩不利的9~50 nm 毛细孔数量，增加了9 nm以下凝胶孔数量。

聚丙烯/尼龙6/蒙脱石新型膨胀型纳米复合阻燃材料的研究

采用尼龙6(PA6)代替季戊四醇(PT)作成炭剂组成新型的膨胀型阻燃剂(IFR),用熔融插层法成功制备了聚丙烯(PP)/PA6/有机化蒙脱石(OMMT)新型膨胀型纳米复合阻燃材料。用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)观察OMMT层间距的变化和材料的微观结构,用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)测试和垂直水平燃烧测试研究了其阻燃性能,并考察了纳米复合材料的力学性能。研究结果表明,OMMT的层间距由2.200nm扩大到2.800nm,加入质量分数为4%～6%的OMMT的复合材料不仅使材料的拉伸强度和冲击强度提高了15%和69.5%,还提高了材料的阻燃性能,使剩炭率增加了12.32%,LOI达到22%,燃烧测试达HB级,其综合性能最佳。

一种合成锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的新方法

以LiNO3、Ni(CH3COO)2.4 H2O、Co(CH3COO)2.4 H2O和Mn(CH3COO)2.4 H2O为原料,采用共沉淀-燃烧法在空气中合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。采用原子吸收光谱仪(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和充放电测试仪对合成产物的成份、形貌、结构和性能进行了表征。实验结果表明,所合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶良好,粒度适中,大小均匀,具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35 V电压区间充放电,其首次放电比容量达到169.05 mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有152.83 mAh/g。在深度充电状态下具有良好的结构稳定性。

《金属材料学》双语教学在桂林理工大学的研究与实践

双语教学是高校教育改革的一个重要组成部分,是培养适应21世纪社会发展高素质复合型人才的需要。本文研究了在桂林理工大学现有教学条件下,通过引进国外优秀原版教材,进行"金属材料学"专业课的多媒体双语教学模式。结果表明,合理组织教学资源,选用国外原版教材,发挥多媒体技术的积极作用,开展"金属材料学"课程双语教学是可行的,而且可以获得良好的教学效果,对培养广西区有色金属双语人才有重要意义。

天然钛铁矿原位合成金属陶瓷材料的研究现状

钛铁矿在自然界中储量非常丰富,分布较广.本文结合笔者的研究工作,概述和分析了以天然钛铁矿为主要原料,碳热、铝热、镁热等原位合成金属陶瓷材料的还原反应机理,并预测了工业化应用的前景.充分利用钛铁矿中的钛和铁两种资源,原位合成制备金属陶瓷材料,将成为天然钛铁矿综合开发利用中的一个重要方面.

拓扑绝缘体HgTe纳米材料制备技术

概述了近期碲化汞纳米材料的各种制备技术的研究进展,并总结了制备、技术中出现的问题。结合晶体生长机理,分析了碲化汞量子点、纳米线等典型的形貌特征。介绍了碲化汞制备技术研究中具有代表性的几个课题组的研究动向。结合本课题组的研究进展,讨论了碲化汞制备过程中碲源和汞源所存在的问题。最后展望了碲化汞的制备技术改进。

金属模铸造Al-7Si-0.3Mg/Al_2O_3复合材料的性能研究

采用超声波辅助作用,金属模搅拌铸造制备Al2O3纳米颗粒增强Al-7Si-0.3Mg铝基复合材料,研究其显微组织和力学性能。结果表明,合金组织晶粒得到细化,弥散的纳米颗粒均匀分布于基体,合金材料屈服强度和抗拉强度有显著增强,延展性能得到改善。材料通过T6热处理后强度和延展性有大幅度提高。

双金属复合构件离心铸造技术

轧辊、无缝管和环类零件等是核电火电、石油化工和大型轧机等高端装备的关键基础构件,具有承载、连接和传动等作用,品种多、用量大、用途广。单一金属材料轧辊、无缝管和环件在性能上越来越难以满足重大装备在极端严酷环境下的服役性能要求,如在高磨损、高腐蚀环境下不仅需要考虑构件材料本身的力学性能,还必须采用抗磨损、抗腐蚀合金提高构件的力学性能和延长其使用寿命。因此,将具有不同性质的两种材料复合在一起组成双金属复合构件,可以实现两种单一金属组元性能的优势互补。单侧性能要求较高时,双金属构件可以取代稀有、贵重金属,在深空探测、风电、石化和远洋船舶等领域应用广泛。由于双金属材料成分、结构和性能的差异,其复合界面形态与结合特点是该类构件制造的关键。经过多年的研究与发展,已实现了复合辊、复合管等双金属复合构件离心铸造技术生产。双金属复合辊为外层卧式离心铸造、内层重力填充铸造,双金属复合管内、外层均为典型的卧式离心铸造,双金属结合界面形态受外层浇注温度、内外层浇注间隔时间和铸型转速的影响,结合层厚度的影响因素主要为浇注温度和凝固方法,复合构件性能主要取决于结合界面的性能;在复合辊和复合管离心铸造过程中,加以电磁控制和多元合金变质处理,以及离心铸造复合后进行阶梯热处理,均能够改善结合界面形态与成分分布均匀性,从而提高其结合性能,离心铸造复合成形机理主要为冶金结合。本文综述双金属复合构件离心铸造技术的研究现状,以典型双金属复合辊和复合管为研究对象,分析其离心铸造工艺特点与成形规律,探讨工艺参数对结合界面和结合性能的影响规律,揭示离心铸造过程中的组织演变机理,指出双金属构件离心铸造中存在的问题。结合盘状类环形零件的特点,展望双金属离心铸造复合构件的发展趋势与重点研究内容。

石墨烯金属基复合材料石墨烯原料制备与强化机制研究进展

由于石墨烯独特的层片状二层结构,其拥有优异的电学、力学性能,可作为金属基复合材料的增强体,近些年来成为研究的热点。本文就石墨烯的制备方法以及石墨烯在金属基复合材料中的强化机理做了介绍。

冶金产能置换背景下广西冶金工程专业新工科人才培养改革与探索

结合冶金产能置换战略,基于广西有色金属及钢铁产业发展,桂林理工大学冶金工程专业通过对人才培养的改革和探索,解决广西冶金工程学科本科教育与冶金产业发展不对等,企业对学生认可度低,高校之间、校企之间缺少协同培养模式等问题。

还原合成技术在无机材料合成中的应用及进展

碳热还原、镁热还原、铝热还原合成技术广泛应用于无机材料的合成中,应用它们可以制备碳化物、硼化物、氮化物、金属单质及复合材料等多种新型材料。自蔓延高温还原合成技术(SHS Reduction)是一种工艺简单、节能、高效的制备高技术材料的先进方法,主要有镁热还原SHS技术和铝热还原SHS技术。本文阐述了传统还原合成工艺及自蔓延高温还原合成技术在无机材料合成中的应用及进展。

KH550表面改性氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理和超声剥离制备氧化石墨烯,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与氧化石墨烯(GOs)反应得到改性氧化石墨烯(MGOs)。采用模压成型方法制备MGOs/酚醛树脂(PF)复合材料。利用热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析其表面改性效果,研究不同MGOs含量的MGOs/PF复合材料的力学性能、摩擦性能,利用扫描电镜(SEM)观察复合材料磨损面的形貌。结果表明,GOs经KH550改性后彼此间形成共价键连接,MGOs的热稳定性显著提高;MGOs的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能;其中,MGOs/PF复合材料的冲击强度提高了45.5%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了36.7%、26.7%。

氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的热性能和动态力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过超声分散与苯酚、甲醛进行原位聚合,将所得原位聚合树脂与其它填料一起通过辊炼、模压成型制备GO/酚醛树脂(PF)原位复合材料。研究GO含量对GO/PF原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当GO加入量为1%时,GO/PF原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(PF)提高了55.8℃;当GO加入量为0.25%时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当GO加入量为0.5%时,GO/PF原位复合材料的储能模量比纯PF复合材料提高78.3%,Tg提高了8.9℃。SEM观察发现,GO/PF原位复合材料的冲击断面凹凸不平,表明GO的加入能有效提高PF复合材料的力学性能。

氮化硼纳米片/环氧树脂复合材料的制备与热性能研究

通过十八胺改性氮化硼纳米片制备了氮化硼/环氧树脂复合材料,并对氮化硼/环氧树脂复合材料的热性能进行了研究。结果表明:加入氮化硼纳米后,复合材料的玻璃化转变温度提高了20℃,当氮化硼含量为7%时,复合材料的玻璃化转变温度最高为223.5℃,热分解温度最高,耐热性能明显提高,储能模量从纯环氧树脂的1 800 MPa增加到2 700 MPa。随着氮化硼含量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小,导热系数逐渐增加,从纯环氧树脂的0.139 W/(m·K)提高到氮化硼含量为10%时的0.23 W/(m·K)。