基于OBE-CDIO模式的复合材料与工程专业计算机能力培养体系的构建与实践——以沈阳化工大学为例

随着国际工程教育认证的不断开展,对学生利用计算机解决复杂材料学问题的能力培养也越来越受到重视,但是在传统培养模式下,复合材料与工程专业的计算机类课程体系已很难有效支撑现阶段的培养目标和毕业要求,亟须进行有效改革。文章结合复合材料的专业特点和多年来的教学改革实践,从目前复合材料与工程专业计算机类课程体系的现状分析入手,提出在先进OBE-CDIO培养模式引领下,通过课程体系优化、教学内容创新以及考核方式改革等举措全面提升复合材料与工程专业学生的计算机能力水平,以期为相关院校的专业课程体系改革提供有益的借鉴。

语言环境优化视角下工科院校大学生英语学习认知与实践调研——以沈阳化工大学为例

基于实地调研，了解地方工科院校大学生目前的英语学习认知与实践状况，文章系统地分析、探讨其在语言实践中存在的问题及个性化需求，对于研究合理高效的大学英语学习方式，进一步优化语言环境以提高大学生英语综合应用能力具有重要意义。

离子液体改性石墨烯的制备及其对ABS复合材料导热性的影响

通过绿色直接机械球磨法,将石墨粉(G粉)与1-己基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体([HAIM]BF4)相结合,制备了离子液体功能改性石墨烯(G@ILs)。将G@ILs和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)采用熔融共混法制备了G@ILs/ABS复合材料。通过FTIR、XPS、XRD、拉曼光谱、SEM、TEM和EDS对G@ILs进行表征,对ABS复合材料的性能和形貌进行了测试和表征。结果表明,[HAIM]BF4通过阳离子-π相互作用对石墨烯进行了有效修饰,保持了石墨烯的结构完整性。G@ILs的引入使G@ILs/ABS复合材料的力学性能得到了显著改善。G@ILs质量分数为1.0%时,制备的G@ILs/ABS复合材料(记为1.0%G@ILs/ABS,下同)的拉伸强度和弯曲模量为42.4 MPa和2145.1 MPa,分别比ABS提高了8.36%和12.76%。此外,1.0%G@ILs/ABS的导热系数为0.249W/(m·K),比ABS提高了21.5%。

FeO@C/MAX复合材料的制备及电化学动力学性能

将α-Fe_(2)O_(3)@C与钛粉和铝粉一同进行高温煅烧,制备了Fe O@C/MAX(FCM)复合材料。通过XRD、SEM、TEM表征了FCM复合材料在不同Ti/C与Al/C物质的量比下的结构、组成及形貌变化,采用电化学动力学分析方法定量计算了FCM复合材料的赝电容占比,推测可能的电荷储存机理。结果表明,随着Ti/C与Al/C物质的量比的增大,FCM复合材料中MAX相(Ti_(2)Al C和Ti_(3)Al C_(2))的含量随之变化,而α-Fe_(2)O_(3)转变为不稳定的Fe O。当n(Ti)∶n(Al)∶n(C)=3∶1∶2时,制得的FCM-312样品在1 m V/s扫描速率下的比电容最大,为125.09 F/g,约为α-Fe_(2)O_(3)@C的4.76倍。FCM复合材料中部分MAX相在电化学过程中发生氧化还原反应,为离子间电子快速输运提供了条件,增加了FCM复合材料的赝电容占比。其中,FCM-312样品在10 m V/s扫描速率下的赝电容占比为22.12%。

PET/纳米SiO_(2)复合材料发泡行为和光学性能

为研究纳米二氧化硅(SiO_(2))和基体黏度对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡行为和光学性能的影响,选择两种不同黏度的PET为基体(PET2比PET1黏度高),与不同质量分数的SiO_(2)复合制备PET/SiO_(2)复合材料,然后利用CO_(2)釜压发泡制备PET/SiO_(2)复合发泡材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料泡孔结构的影响;其次,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合材料发泡温度窗口的影响;最后,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料光反射性能的影响。结果显示,随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)发泡材料泡孔尺寸变小,泡孔密度变大。相较于PET1/SiO_(2)体系,PET2/SiO_(2)体系的泡孔尺寸更小,泡孔密度更大。随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)体系发泡温度上限先升高后降低,发泡温度窗口呈现出先变宽后变窄的趋势,PET2/SiO_(2)体系具有更高的适合发泡的上限和下限温度。随着SiO_(2)添加量提高,PET/SiO_(2)发泡材料表现出逐渐升高的光反射率,PET2/SiO_(2)体系的光反射率更高。

不同硫化体系对杜仲胶复合材料电磁屏蔽效能的影响

研究了普通硫化(CV)体系、半有效硫化(SEV)体系、有效硫化(EV)体系和过氧化二异丙苯(DCP)硫化体系对杜仲胶(EUG)复合材料力学性能及电磁屏蔽效能的影响。结果表明,CV体系、SEV体系和EV体系的硫化速率相差不大,而DCP硫化体系的硫化速率和交联程度最低,并且表现出最高的结晶程度;硫黄硫化体系EUG复合材料的扯断伸长率均高于过氧化物硫化体系,但拉伸强度较低,相较于硫黄硫化体系,使用DCP硫化时EUG复合材料的拉伸强度最高可提升10.6%;硫黄硫化体系EUG复合材料表现出较高的电导率,其交联密度更大,有利于导电网络的形成;EV体系EUG复合材料的电磁屏蔽效能较未硫化时提升了22%。

多孔氮化硼材料的制备及其吸附性能研究

以二甲胺、三氯化硼、氨气和甲胺为原料,通过多步反应得到氮化硼前驱体三(甲胺基)环硼氮烷,经高温烧结后得到多孔氮化硼材料。通过FTIR、NMR对氮化硼前驱体中间体二氯(二甲胺基)硼烷和三(二甲胺基)环硼氮烷以及前驱体三(甲胺基)环硼氮烷的结构进行表征。利用XRD和SEM对多孔氮化硼结构和形貌进行表征。结果表明:通过反应合成前驱体中间物,最终能够合成出含碳量较低的氮化硼前驱体三(甲胺基)环硼氮烷。研究了多孔氮化硼材料对重金属离子的吸附能力,确定了多孔氮化硼材料对各种金属离子的吸附能力。研究发现:利用前驱体中间物制备出的多孔氮化硼具有较高的比表面积,吸附性能优异,能够有效的去除掉溶液中的重金属离子。使用有机前驱体法制备氮化硼弥补了无机制备中元素分布不均,易吸潮,易粉化的缺点。

不同促进剂并用对SBR/NR/RNR密封材料性能的影响

以丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、再生天然橡胶(RNR)为主体,加入新型弹性体材料反式丁戊橡胶(TBIR)制备橡胶密封材料。研究了不同促进剂并用对共混胶的硫化特性以及力学性能的影响,促进剂CZ与TMTD并用质量比分别为1/0、0.9/0.1、0.85/0.15、0.8/0.2、0.75/0.25、0.7/0.3,当总量不变时,随着CZ用量减少,TMTD用量增加,共混硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低,硬度变化不大,压缩永久变形也逐渐降低;促进剂NS与TMTD并用质量比分别为1.5/0、1.45/0.05、1.4/0.1、1.35/0.15、1.3/0.2、1.25/0.25,当总量不变时,随着NS用量减少,TMTD用量增加,共混硫化胶的拉伸强度先增大后减小,硬度变化不大,压缩永久变形逐渐降低。

无机非金属材料工程专业人才培养模式的改革与实践

人才培养模式的改革与实践是提高教育质量的关键,沈阳化工大学无机非金属材料工程专业在人才培养方案、课程体系、教学内容和方法、实践教学和教师队伍五个方面形成了独特的人才培养模式,对就业率的提高和行业发展起到了推动作用。

基于AC发泡剂的杜仲胶发泡材料的制备与性能

以杜仲胶(EUG)为基体,偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,采用硫磺硫化体系制备具有泡孔结构的EUG硫化胶,分析了硫化剂、发泡剂、增塑剂等用量对泡孔形态和发泡硫化胶性能的影响。结果表明,发泡硫化胶内的泡孔呈现开孔状态,其直径主要在200~350μm之间;通过调整加工助剂用量,可得到最优阻尼性能的发泡硫化胶,其最小密度为0.534 g/cm 3,邵尔A硬度为53,孔隙率为45.4%,损耗因子为0.32。

杜仲胶晶型调控对复合材料吸波性能的影响

以杜仲橡胶(EUG)为基体,以多壁碳纳米管(MWCNTs)为吸波填料通过机械混炼法制备MWCNTs/EUG复合吸波材料。并使用等温结晶法调控制备不同比例α、β晶型的MWCNTs/EUG复合吸波材料。对不同晶型比例的复合材料进行矢量网络测试、X射线衍射分析(XRD)、差式扫描量热分析(DSC)对比5种不同晶型比例的MWCNTs/EUG复合材料的吸波性能和结构发现:更多的α晶型提升了MWCNTs/EUG复合材料的吸波能力,α晶型含量为64.59%的MWCNTs/EUG复合材料最大反射率损耗为-54.04 dB,最大有效吸收频宽(<-10dB)为3.14 GHz。并通过分析复合材料的结构和电磁参数,探究了α晶型对复合材料吸波性能影响的作用机理。

反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶对SBR/RNR/NR/TBIR密封材料性能的影响

以丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、再生天然橡胶(RNR)为基础胶,加入新型弹性体材料反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)制备了橡胶密封材料—SBR/RNR/NR/TBIR硫化共混胶,研究了TBIR用量对硫化共混胶硫化特性及力学性能的影响。结果表明:当TBIR用量为20份时,SBR/RNR/NR/TBIR硫化共混胶的综合性能最好,拉伸强度为14.8MPa,断裂伸长率为197%,邵尔A硬度为84.3A,压缩永久变形为17.34%。

具有形状记忆特性的杜仲胶轻质吸能材料的制备

以杜仲胶(EUG)为基体,4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)为发泡剂,通过硫磺硫化体系制备了具有泡孔结构的EUG硫化胶,对不同交联程度EUG发泡硫化胶的微观形貌、结晶度、力学性能、形状记忆性能和吸能效果等进行了表征。结果表明:随硫磺份数的改变,可以得到具有不同吸能效果的EUG发泡硫化胶:其抗拉强度最大为9.61MPa,最小密度为0.514g/cm^(3),孔隙率为48.5%,最大压缩回复吸收功为3.35MJ/m^(3),形状固定率为98%,回复率为94.7%。

金属化合物超级电容器电极材料研究现状

超级电容器是相比于锂离子电池等传统电池更具有优势的电容技术。电极材料是超级电容器中最重要的组成部分,它决定了超级电容器的性能,故在研究时引起了学者们的高度关注。由于电极材料的不同,在储能机理上具有不同的性质与差别。金属化合物作为电极材料中理论比电容优良的材料,具有很高的研究价值。着重围绕金属氧化物、金属硫化物以及金属氢氧化物3个方面分析,对当前金属化合物作为超级电容器电极材料发展方向和相应的研究进展进行归纳,目的是对金属化合物作超级电容器电极材料方面的优劣势进行一定的认识,从而在其发展研究上提供一些参考。

EVM环保阻燃复合弹性体材料宽温域硬化及陶瓷化

以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVM)为基体,氢氧化镁、氢氧化铝为阻燃填料,白炭黑、陶土为成瓷填料,低熔点玻璃粉为助熔剂,并添加聚酰亚胺短切纤维(PI短纤)作为增强填料,制备了不同PI短纤含量的可瓷化EVM阻燃复合弹性体材料。研究了在不同PI短纤添加量下EVM复合材料的力学性能、阻燃性能、热稳定性。同时还研究了PI短纤对EVM复合材料硬化及陶瓷化性能的影响。结果表明,在添加PI短纤后,EVM复合材料的拉伸强度有所提高。可瓷化EVM复合弹性体材料在不同温度范围烘烤条件下,材料表现出较好的结构稳定性,并具有较高的弯曲强度,在900℃时材料的弯曲强度最高可达13.12 MPa。通过对复合材料断面扫描电镜分析可以看出EVM复合材料在高温条件下形成较多凝固相,从而实现硬化成瓷。

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明:厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m^(2)提升到56.0 kJ/m^(2),提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.

ZnMn_(2)O_(4)多孔微球作为水系锌离子电池正极材料的合成及其电化学性能

采用水热法制备了ZnMn_(2)O_(4)水系锌离子电池正极材料,并采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和电化学工作站等手段对材料进行了表征。结果表明:水热温度对ZnMn_(2)O_(4)正极材料的形貌和电学性能均有较大影响。当水热温度为160℃时,ZnMn_(2)O_(4)为尖晶石型多孔状球体,在1 mA·g^(-1)的电流密度下获得了155 mAh·g^(-1)的比容量,良好的电化学性能表现主要得益于其多孔结构。

碳钢表面电镀锌镍/有机富铝复合涂层的制备与性能

为提高碳钢表面电镀锌镍的防护性能和应用限制,采用电镀锌镍层作为底层,有机富铝涂层作为顶层,设计出一种复合涂层防护体系。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、中性盐雾试验、电化学测试等手段对电镀锌镍/有机富铝复合涂层的表面/截面形貌及耐蚀性进行表征与分析。结果表明:电镀锌镍/有机富铝复合涂层表面光滑平整,无明显缺陷,复合涂层体系界面结合良好,无分层现象,经1500 h中性盐雾试验后复合涂层无红锈。复合涂层较单独的电镀锌镍合金层腐蚀电流密度降低了2个数量级,表现出受控的牺牲阳级作用,并实现了在海洋防护领域的应用。复合涂层有效提升了电镀锌镍层的耐腐蚀性能,拓宽了电镀锌镍层在腐蚀防护领域的应用范围。

生物质活性炭的制备及其在有机废水处理中的应用

生物质活性炭是一种功能性多孔碳材料,以高碳生物质资源作为原料,经炭化、活化加工制成,具有原料来源广、表面官能团与孔结构丰富、吸附性能与改性潜力优良等特点。近年来许多学者以生物质为原料制备了功能多样的活性炭,实现了活性炭在多种有机废水处理场景的应用,对有机废水的处理取得了显著的成果。综述了活性炭制备过程中常用的炭化和活化方法,对比分析了表面酸碱改性、氧化与还原改性、金属负载改性、微生物负载改性等活性炭改性方法,总结了活性炭在吸附净化、絮凝沉降、厌氧消化、生物滤池与人工湿地过滤等有机废水处理场景的应用,并对活性炭制备技术发展前景做了展望。

纳米二氧化硅粒径对橡胶复合材料力学性能的影响

以不同粒径的纳米二氧化硅为填料加到天然橡胶中制备纳米二氧化硅/天然橡胶(NR)复合材料。研究了不同粒径纳米二氧化硅(15,30和80nm)对复合材料的力学性能、应力软化效应、Payne效应、动态热机械性能、压缩生热和损耗因子等基本特性的影响。结果表明,随着纳米二氧化硅粒径的增大,复合材料的抗拉强度变大,应力软化效应增大;同时,复合材料的Payne效应和损耗因子越低,其动态压缩温升越低。Payne效应分析及扫描电镜观察还表明,大粒径纳米二氧化硅在橡胶基体中易于分散均匀,粒子间聚集程度更小,而小粒径的则表现出较明显的团聚现象,粒子在橡胶基体中的分散性对复合材料力学性能有直接影响。