壳聚糖衍生物改性磷酸锆自组装纳米材料的制备及抑菌性能研究

以α-ZrP为载体,通过微波辐射法,将3种水溶性壳聚糖衍生物羧甲基壳聚糖、N-三甲基壳聚糖季铵盐和N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐插层进入α-ZrP层间,制备得到3种壳聚糖衍生物/磷酸锆纳米复合抑菌材料。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电动电位分析和热重分析,对纳米复合材料的组成、结构和热稳定性进行表征。X射线衍射及电动电位分析实验结果表明:相较于α-ZrP,壳聚糖衍生物/磷酸锆纳米复合材料的层间距随着壳聚糖衍生物插层而明显增大,壳聚糖衍生物的正电性越强,复合材料的层间距越大,这表明壳聚糖衍生物与α-ZrP通过离子交换、氢键结合,已经成功地插层进入α-ZrP层间。热重分析结果显示复合材料的热稳定性较天然壳聚糖有显著提高。抑菌试验结果表明,复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有很好的抑菌效果。

VC含量对超细硬质合金微观组织和性能的影响

WC-Co基超细晶硬质合金具优异综合力学性能,成为制备高性能切削刀具的理想材料。为改善WC-Co基硬质合金的综合性能,制备了具不同碳化钒(VC)含量的超细硬质合金,研究了VC添加量对(V,W)C立方相团聚、烧结过程中WC三维晶粒形貌演变及力学性能的影响,并利用热力学计算对(V,W)C立方相团聚现象进行理论分析。结果表明:VC在黏结相的固溶度较小,当VC添加质量分数为0.3%时,黏结相中过饱和的V在液态黏结相中迅速析出,导致组织中出现(V,W)C团聚立方相;随着VC添加量继续增加,V的过饱和析出量和析出温度进一步增加,导致团聚组织尺寸显著增加,严重影响了材料的组织均匀性;VC在WC/Co界面的偏析导致WC晶粒呈现台阶状三棱柱形貌,该形貌随VC添加量和烧结温度的增加而更显著;随着VC添加质量分数从0.1%增至0.6%,合金的矫顽磁力显著增加,维氏硬度亦呈上升趋势,而断裂韧性则呈下降趋势。当VC添加质量分数为0.6%时,合金展现出最佳综合性能,维氏硬度和断裂韧性分别为17.9 kN/mm^(2)和8.9 MPa·m^(1/2),相对磁饱和和矫顽磁力分别为88.5%和31.57 kA/m。

基于冷冻干燥法的淀粉基多孔材料制备与性能

以淀粉为主要原料、剑麻纤维为增强体、水为发泡剂、辅以甘油增塑剂,运用冷冻干燥法制备一种可全降解的环保多孔材料。对致孔机理进行了探究,理清了加工工艺流程,并对样品进行红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)表征及膨胀率测试。结果表明:相对于挤出法、注塑法多孔材料,冷冻干燥法多孔材料样品的泡孔尺寸较小,孔壁较厚;甘油、水和剑麻纤维的用量对淀粉基多孔材料的膨胀率存在一定的影响,随着剑麻纤维用量的提高,膨胀率逐渐增加,随着甘油及水用量的增加,膨胀率则先增大后减小;当淀粉用量为500 g时,剑麻纤维用量为250 g、甘油为200 g、水为250 g,膨胀率分别达到极大值。运用冷冻干燥法制备淀粉基多孔材料,可有效避免淀粉难以热熔加工的问题,工艺简单、设备成本低,可为淀粉基多孔材料在泡沫、凝胶等制品的实际生产提供新思路。

碳中和目标背景下包装行业发展的对策

目的为了应对日益恶化的全球气候变化,并实现碳中和的目标,研究低碳化技术在包装行业的应用成为当下至关重要的任务。为了推动包装行业在碳中和背景下的低碳化转型,有必要对现有的低碳化技术进行分类和梳理。方法从碳减排和碳移除两方面对包装行业已有的低碳化技术进行了研究。综述当前可降解生物塑料和聚合物单体化学循环技术在包装中的应用,介绍了几种清洁能源以及碳捕捉、碳利用和碳储存技术的发展现状。结论对包装行业而言,实现碳中和的目标还面临着很多挑战。包装行业在推进碳中和目标时要选取与发展适合的低碳能源和碳中和技术。

N含量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织结构和性能的影响

针对Ti(C, N)基金属陶瓷在烧结过程中存在明显脱氮行为的问题,采用氮分压烧结方法是实现微观组织结构可控和获得优异性能的关键之一。制备了3种不同氮含量的Ti(C, N)基金属陶瓷,研究了氮含量和烧结温度对合金芯部和表面梯度层微观组织结构和性能的影响。结果表明:随着氮含量增加,合金芯部Ti(C,N)黑芯数量越多,黑芯外环的厚度越薄,同时硬质相晶粒越细;随着烧结温度升高,样品氮分解压力逐渐增大,由开始的渗氮现象转变为脱氮现象。当烧结温度为1 470℃时,合金表面发生了渗氮反应,形成一层无环黑芯聚集层,且其厚度随着合金氮含量的增加而减少;当烧结温度增加至1 530℃时,合金表面发生了脱氮反应,形成了一层灰色固溶体层,且随着合金中氮含量的增加,脱氮反应加剧,固溶体层厚度也越厚。研究发现,在1 470℃和0.8 kPa氮分压下烧结的样品,为含氮量最高的合金,具有最薄的黑芯聚集层和最细的硬质相晶粒,表现出较佳的综合性能。

烧结氮分压及原料粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷表面组织结构和性能的影响

Ti(C, N)基金属陶瓷烧结过程中伴随着强烈的氮分解,烧结氮分压是影响Ti(C, N)基金属陶瓷“芯-环”结构和力学性能的重要工艺参数。因此,采用不同原料粒度的Ti(C, N)粉末,分别在0.5, 1.0, 1.5kPa氮分压及不同烧结温度下,制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并研究烧结氮分压、烧结温度及原料粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷表面梯度组织结构及性能的影响。结果表明:在渗氮作用下,Ti(C,N)基金属陶瓷表层会形成无环黑芯聚集层,且随着烧结氮分压增加,表层黑芯聚集层变厚;随着烧结温度升高,样品的平衡氮分压增大,渗氮驱动力减弱,黑芯聚集层变薄;此外,Ti(C, N)原料粒度越细,烧结致密化前的脱氮反应越剧烈,样品氮损失越多,平衡氮分压越低,渗氮作用越强,且当氮分压为1.5 kPa时,陶瓷表面出现柱状渗氮组织。研究发现,在1 470℃、1.5 kPa氮分压下,烧结的Ti(C, N)基金属陶瓷样品表面有较厚的富黑芯层与富黏结相层,晶粒分布均匀,平均黑芯晶粒尺寸为0.69μm,样品表现出较佳的综合性能。

温度对Ni/Nb/Ni复合中间层连接YG20和42CrMo钢扩散层微观组织和抗拉强度的影响

以Ni/Nb/Ni作为复合中间层,采用固态真空扩散法分别于1150℃和1200℃下保温1 h连接YG20和42CrMo钢。利用扫描电镜、能谱仪、X射线微区衍射仪及力学试验机,对不同温度下的扩散层微观组织结构和抗拉强度进行了分析。试验结果表明:在YG20/Ni和Ni/42CrMo钢界面处形成了(γFe,Ni)和(Ni,Co)固溶体。碳原子从YG20与42CrMo钢两端向复合中间层扩散,并在扩散层形成碳化物。结合相图热力学计算的C-Ni-Nb等温截面和扩散层物相的实验表征,分析了复合中间层物相的形成机理,Ni/Nb界面处的物相依次为NbNi+NbC、NbC和NbNi。NbNi和NbC的热膨胀系数差异导致NbC易从NbNi基体中剥离,形成孔洞。随着连接温度由1150℃升高至1200℃,更多的NbC析出,导致孔洞量增加,使得基体的抗拉强度从40 MPa降低至24 MPa,且均以脆性模式在NbNi+NbC层失效。

烧结温度和保温时间对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织结构和性能的影响

通过氮气氛烧结制备了Ti(C,N)-WC-TaC-NbC-Co-Ni金属陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对Ti(C,N)基金属陶瓷芯部和表面的微观组织结构及性能的影响。结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷表面在渗氮的作用下会形成富无环黑芯和黏结相层;随着烧结温度的升高,样品的平衡氮分解压力增大,渗氮作用减弱,表层富无环黑芯和黏结相层变薄;而随着保温时间的延长,表层富无环黑芯和黏结相层逐渐变厚,次表层缺黑芯越来越明显。随着烧结温度升高和保温时间延长,溶解再析出过程加剧,芯部Ti(C,N)黑芯体积分数减少,环相变厚且无环黑芯数量减少,硬质相晶粒尺寸增加。随着烧结温度的升高,合金硬度、钴磁和矫顽磁力逐渐减小,断裂韧性先增加后减小;随着保温时间的延长,硬度和断裂韧性均有先下降后升高的趋势,而钴磁和矫顽磁力逐渐增大。在1500℃保温40 min烧结的样品综合性能最好,维氏硬度达到1544 HV30,断裂韧性为9.0 MPa·m^(1/2),钴磁和矫顽磁力分别为4.74和9.42 kA/m。