材料类专业拔尖创新人才培养新模式的探索与实践——以武汉理工大学材料学院本科生创新能力“金字塔”培养体系为例

探索建立拔尖创新人才培养的有效模式,促使拔尖创新人才脱颖而出,是建设创新型国家,实现中华民族伟大复兴的历史要求,也是切实提高高等教育质量的迫切需要。武汉理工大学材料学院积极构建本科生创新能力"金字塔"培养模式,经过近几年的实施,显著提高了本科生的专业技能水平和实践创新能力,对新时期新材料产业拔尖创新型人才的培养具有重要的示范意义和推广价值。

高等院校工科专业拔尖创新人才培养体系探究——以武汉理工大学材料学院创新能力“金字塔”培养体系为例

加强高校拔尖创新人才培养体系研究,培养拔尖创新人才,是实施人才强国战略、建设创新型国家的关键所在,有利于经济结构优化升级,对加快推动我国从中国制造向中国创造转变具有重大而深远的意义。武汉理工大学材料学院积极构建本科生创新能力“金字塔”培养体系,经过近几年的探索与实践,显著提高了学生的专业理论水平和创新实践能力,对材料专业本科生拔尖创新人才的培养具有重要的导向意义。

纳米SiO_(2)活化磷渣水泥胶凝材料性能研究

大量磷渣堆积严重污染了环境,将其应用于混凝土材料中可实现固废利用,但是磷渣的引入会严重降低水泥强度,因而将纳米SiO_(2)引入到磷渣混凝土中可以实现大掺量应用磷渣资源,实现节能减排。研究中发现,磷渣掺量10%、20%和30%,随着磷渣掺量增加,对水泥砂浆的早期强度影响较大,强度显著降低;纳米SiO_(2)颗粒按照水泥用量的0.5%、1.0%、2.0%、4.0%和8.0%掺加,当掺量不超过4.0%的条件下,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间不断减少,并且强度得到了一定的改善,但是当掺量达到8.0%时,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间反而增加,对应强度也有所降低。因而,通过纳米SiO_(2)颗粒的合理引入,可以有效改善磷渣胶凝材料的活性,提高固废资源消纳,有助于环保和资源化社会发展。

废铜渣胶凝材料性能研究

该研究将废弃铜渣作为掺合料用于水泥生产,可大规模资源化利用废弃铜渣。铜渣以5%、10%、15%、20%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料。研究表明,随着废铜渣掺量增加,胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长。强度随着废铜渣掺量增加先增加后降低,最佳掺量为10%, 3 d抗折、抗压强度分别为4.7 MPa和27.4 MPa, 28 d抗折、抗压强度分别为8.6MPa和48.7 MPa。

聚偏氟乙烯-钛酸钡复合材料的介电性能

用钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉进行表面处理,使用熔融法制备了BaTiO3/PVDF复合材料薄片。通过疏水亲油实验定性地分析了钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用,通过测定BaTiO3/PVDF的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能,BaTiO3/PVDF扫描电子显微镜(SEM)的微观形态分析发现,经过偶联剂表面处理,BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善。

0-3型压电陶瓷-硫铝酸盐水泥复合材料的压电性能

采用压制成型法,以快硬硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了极化工艺条件和PZT含量对水泥基压电复合材料压电性的影响。结果表明,较高的极化电场强度和较长的极化时间均有利于压电性能的提高,但当极化电场强度和极化时间达到4.0kV/mm和45min后,压电应变常数d33趋于稳定;随着PZT含量的增加,硫铝酸盐水泥基压电复合材料的压电应变常数d33、压电电压常数g33和机电耦合系数KP、Kt均显著增大。当PZT质量分数达到85%时,KP和Kt可达28.54%和28.19%。

硅橡胶阻尼材料的研究进展

介绍了高聚物材料的阻尼机理与高聚物材料阻尼性能的评价,简述了丁基橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯、聚氨酯橡胶、无机填料填充、软硬段聚合物与有机硅共聚改性硅橡胶阻尼材料近年来的研究现状。

渗硅碳化硅材料结构与性能关系的研究

采用低廉石油焦碳粉为原料制造全碳粉生坯 ,通过有机添加剂来调配生坯中碳的比例 ,以控制烧结体中游离硅 (fSi)、游离碳 (fC)含量(其中fSi,fC 为烧结体中未反应的硅和碳 ) .研究了全碳粉反应渗硅碳化硅 (PCRBSC)材料的结构与力学性能的关系 ,分析了渗硅碳化硅材料中游离硅、游离碳含量对抗弯强度的影响 .结果表明 :渗硅碳化硅材料中随游离硅含量的增加 ,其抗弯强度下降 ,并且二者呈直线关系 ,符合线性复合规则 .另一方面 ,游离碳含量较高的渗硅碳化硅材料 ,尽管游离硅含量低 。

压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的压电性及介电性

采用水泥作为压电复合材料的基体,可有效解决机敏材料与混凝土母体结构材料之间的相容性问题。用压制法制备了铌锂锆钛酸铅[0.08Pb(Li1/4Nb3/4)O3·0.47PbTiO3·0.45PbZrO3,简称P(ZTNL)]/硫铝酸盐水泥复合材料,分析讨论了P(ZTNL)颗粒粒度和含量对水泥基压电复合材料的压电性和介电性的影响。结果表明:随着P(ZTNL)粒度的增大,复合材料的压电性和介电性均随之增大,但机电耦合系数则减小,当达到一定值后,机电耦合系数趋于稳定。综合分析表明,在所研究的材料中P(ZTNL)粒度应为100μm左右为宜。随着P(ZTNL)含量的增加,压电复合材料的压电常数和介电常数均增大,而介电损耗则减小,只有当P(ZTNL)质量分数超过70%时,水泥基压电复合材料才显示出较好的压电性能。P(ZTNL)的质量分数为85%时,压电复合材料的平面机电耦合系数KP和厚度伸缩机电偶合系数Kt分别为28.54%和28.19%。在-30～100℃范围内,水泥基压电复合材料的介电常数几乎不变,表现出优良的介电稳定性。

高温烟气净化用多孔堇青石陶瓷支撑体材料的研制

以堇青石为原料,用震动热浇注成型工艺,通过调整骨料粒径等级、造孔剂及结合剂的加入量制备气孔率为48%,孔径为128μm,热稳定性好和机械强度高的高温烟气净化用多孔堇青石陶瓷支撑体材料。对影响材料性能的各种因素进行分析和探讨。

微波合成锂离子电池正极材料的电性能影响因素

针对微波合成的特点 ,对合成的粉进行了电性能测试 ,并对影响电性能的几个影响因素 :合成温度、配比、粒度、比表面和Jahn Teller形变进行了讨论。 70 0～ 80 0℃是微波合成LixMn2 O4的适宜温度范围。比表面越大 ,颗粒粒度越小 ,对应电性能越优良。Li/Mn(mol)配比为 1∶1.5的循环性较好 ,1∶2的容量较高但有一定程度的衰减。

质子酸掺杂聚苯胺导电材料的合成

导电聚苯胺结构和导电性能较稳定,所用掺杂剂的毒性也较小,是目前最有发展前景的导电功能材料。本实验用化学氧化合成方法,较系统地研究了质子酸种类、氧化剂种类、用量以及聚合反应温度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响,并通过傅立叶红外吸收光谱(FTIR)研究了聚苯胺掺杂前后结构的变化。

改性空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料力学性能研究

采用偶联剂对玻璃微珠表面进行改性处理,借助超声波振动,使改性空心玻璃微珠在环氧树脂中均匀、稳定分散,增强了玻璃微珠与环氧树脂之间的相容并探讨了改性空心玻璃微珠对环氧树脂力学性能的影响。结果表明,复合材料中改性空心玻璃微珠添加质量分数为3%时,其拉伸强度达到最大值68.54 MPa,与空白样相比提高了20.3%;冲击强度达到最大值24.42 kJ/m2,比纯环氧树脂提高了166%;KIC(断裂韧性)达到最大值2.338 MPa/m2,是空白试样的2.27倍,增韧效果较为明显。

碳纤维水泥基机敏复合材料研究进展

综述了碳纤维水泥基复合材料(CFRC)的压敏性、Seeback效应、温阻效应、焦耳效应和电磁屏蔽效应等机敏特性及其相应机理,并对各种机敏特性在工程中的应用做了概述。

一种新型无机耐烧蚀复合材料固化机理的研究

在特定温度下,采用一定比例的氢氧化铝和磷酸合成出磷酸铝基体,对玻璃纤维或织物处理后,采用手糊工艺(固化温度低于220℃)制备了新型耐烧蚀复合材料———织物增强磷酸铝基复合材料。借助XRD和TG-DTA等测试技术,详细研究了材料的固化机理,发现材料可采用加热固化和常温固化。其热固化机理为:在加热时,酸式磷酸铝脱水形成聚合状的磷酸铝,然后转变为线型聚磷酸铝或环状偏磷酸铝;常温固化机理为:在常温下,酸式磷酸铝与活性适中的固化剂反应而获得强度。

碳化硅耐火材料的发展与性能

中国从 5 0年代 ,人们就开始研究先进的结构陶瓷 ,SiC耐火制品也有 40多年的研究历史 ,在 5 0年代初 ,研制成功并迅速建成车间投产 ,满足炼锌竖罐精馏的特殊要求[1] 。苏联、日本、美国对SiC耐火材料的研究更早一些。SiC耐火材料具有优良的高温性能 ,广泛应用于化工、冶金、能源、机械、建材、刀具等领域。

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料(Carbon Fiber Reinforced SulphoaluminateCement,简称CFRS)。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3%和0.5%的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7%的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。

不饱和聚酯树脂/炭黑/碳纤维复合材料的导电性能研究

本文研究了由炭黑、短切碳纤维填充的不饱和聚酯树脂复合材料的导电性能,得到了乙炔炭黑、短切碳纤维用量与复合材料电阻率的关系,对其导电机理进行了分析。

碳化硅基材料抗氧化涂层的研究进展

碳化硅基材料具有优良的高温性能,但作为非氧化物陶瓷,碳化硅材料的高温氧化造成的性能衰减限制了其进一步的广泛应用。本文通过分析碳化硅的氧化机理,对比和总结了碳化硅抗氧化涂层的制备方法和涂层体系,并结合实际工作对碳化硅抗氧化涂层的研究提出了具体的见解。

陶瓷分离膜支撑体材料制备技术研究

对陶瓷分离膜支撑体材料的国内外研究和发展状况作了综合评述,介绍了几种陶瓷支撑体的制备方法,并评述了这些方法的优缺点。初步探讨了制备过程中的主要影响因素。