自修复技术及自修复复合材料

具有自诊断、自修复功能的智能材料已成为新材料领域研究的重点之一。介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、修复原理和模型,介绍了陶瓷混凝土基自修复复合材料、聚合物基自修复复合材料和金属基自修复复合材料等自修复功能,总结了自修复技术的组成要素,并对近年来该领域的最新进展进行了评述,最后对该技术应用前景和发展趋势作出预测。

压电陶瓷传感器的制作及压电效应演示综合性实验设计——介绍一个材料化学综合实验

从压电陶瓷传感器的制作出发,将合成方法、流延及丝网印刷技术、X射线衍射分析测试手段等内容有机整合在一起,设计了基于PZT基压电陶瓷传感器研究的一个综合性实验教学方案,有利于大学生在科研前沿体会无机化学、分析化学等基础学科与材料器件等应用学科的综合运用。

MnO2对BiFeO3掺杂PZT-PFW-PMN陶瓷的电性能与温度特性研究

采用传统工艺制备了PbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_-Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BiFeO_3(简称PZT-PFW-PMN-BF)四元系压电陶瓷.研究了MnO_2掺杂对PZT-PFW-PMN-BF陶瓷的显微结构、烧结温度、电性能与温度稳定性的影响.结果表明,当MnO_2的掺杂量为0.10 wt%时,陶瓷的烧结温度从1020℃降到了950℃,并得到了较好的综合性能和温度特性,分别为d_(33)=394 pC/N,K_p=0.54,Q_m=1180、ε_r=1480,△f_r/f_(r25℃)=1.68%和△K_p/K_(p25℃)=-1.06%.

辐射固化技术研究进展

辐射固化技术以其高效、节能、无污染、物理性能优良等优点而被誉为绿色技术 ,近年来在世界上取得了高速发展。综述了近几年来辐射固化技术的研究进展 ,包括稀释单体和预聚体、水基UV/EB固化、阳离子光固化、辐射固化粉末涂料、复合固化体系、UV固化纳米涂料、光引发剂、计算机直接制版等 ,考察了中国辐射固化市场的现状 。

锂和锰掺杂PMN-PMN-PZT陶瓷电性能的研究

采用传统陶瓷工艺制备了不同Li2CO3和MnO2掺杂的PMN-PMN-PZT四元系压电陶瓷.用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Li2CO3和MnO2添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在840℃预烧、1 000℃烧结下,当Li2CO3质量分数为0.1%、MnO2质量分数为0.2%时,陶瓷具有优良的电性能.其主要性能参数为:Kp=0.58,Qm=1 702,d33=268pC/N,r=1.91Ω,tanδ=0.005 2,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.

CNT/PZT/RTV复合材料的相结构及阻尼吸声性能

利用球磨-三辊研磨相结合的工艺,以碳纳米管(CNT)为导电相,RTV(Room Temperature Vulcanized Silicone Rubbers)掺杂的钛酸铅(PZT)陶瓷为复合基体,制备了具有阻尼吸声功能的CNT/PZT/RTV复合材料。测试了二次高压极化前后体系的压电性能,用SEM、IR、XRD、DMA等技术考察了CNT含量对基体微观结构、化学结构、结晶状态、损耗、储能、阻尼等性能的影响规律,用驻波管法测试了400-1600Hz频率范围内复合材料的吸声性能。研究发现,CNT对PZT/RTV基体系在压电性能上有诱导极化的作用,能够增强极化效果,可以极大提高复合基体的损耗和储能模量,而并不影响基体系的化学结构,对复合材料微观结构影响不大。但是,CNT的添加可引起PZT晶格常数的增大,晶相的择优生长趋势增加。文中讨论了以上规律的机理,并报道了4wt.%CNT/PZT/RTV复合体系具有较优的综合性能,其损耗模量、储能模量、阻尼系数和吸声系数分别可达400MPa、4100MPa、0.23和0.6。

改性花生壳对酸性橙Ⅱ的吸附影响因素及动力学研究

分别采用草酸、乙酸、盐酸对花生壳进行酸化改性,制备得到3种生物吸附剂:草酸改性花生壳(OPS)、乙酸改性花生壳(APS)、盐酸改性花生壳(HPS);将其用于吸附酸性橙Ⅱ,考察了改性剂、改性花生壳粒度、吸附时间、酸性橙Ⅱ溶液pH值、改性花生壳投加量及酸性橙Ⅱ溶液初始浓度等因素对吸附率的影响,初步探讨了吸附动力学。结果表明,改性花生壳对酸性橙Ⅱ的吸附能力较未改性花生壳显著提高,其中HPS的吸附效果最好。在改性花生壳粒度为120目、吸附时间为100min、酸性橙Ⅱ溶液pH值为2.3、改性花生壳投加量为10g·L^(-1)、酸性橙Ⅱ溶液初始浓度为50mg·L^(-1)时,OPS、APS和HPS对酸性橙Ⅱ的吸附率分别为88.6%、92.0%和95.4%。吸附动力学研究表明,改性花生壳对酸性橙Ⅱ的吸附行为符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程主要为化学吸附,且吸附速率常数与改性剂酸度有关。

分子自组装技术的研究现状

综述了分子自组装技术目前的研究进展,并对接枝、旋涂、化学吸附、分子沉积、慢蒸发溶剂等成膜方法作以介绍,简介了分子自组装技术在液晶、非线性光学材料、聚合物表面改性等材料领域的应用,并对其今后的发展作出预测。

YMnO_3掺杂四元系PZT-PFW-PMN压电陶瓷电性能的研究

用传统固相法制备了PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷,通过预先合成的方法制备了YMnO3,并研究了不同含量的YMnO3对PZT-PFW-PMN陶瓷的烧结温度、压电性能、介电性能的影响,对其阻抗频谱图进行了分析.结果表明,当YMnO3的含量为0.30%时,不仅使四元系PZT-PFW-PMN的烧结温度从1 200℃降至1 020℃,而且使其具有高的压电综合性能;其电性能参数如下:d33=341 pC/N,Kp=0.574,Qm=139 3,tanδ=0.005 3,Tc=304℃,ρ=5.23×1 010Ωm,该材料可用作大功率多层压电陶瓷器件的候选材料.

有机累托石改性环氧树脂基复合材料的研究

用E-51环氧树脂作为基体,以经过有机改性的钠基纳米累托石为改性剂,采用浇注成型工艺制备出了有机累托石(OREC)改性的环氧树脂基复合材料。分别研究了有机粘土对树脂体系粘度、凝胶特性、力学性能和热变形温度、耐湿热性能等的影响。结果表明:有机粘土的加入可缩短树脂的凝胶时间,但幅度不大;有机粘土对相同温度下树脂体系的粘度影响不大;对OREC/EP体系而言,累托石含量为3%时综合性能提高幅度最大,冲击强度提高了6.25%,弯曲强度提高了8.39%,热变形温度(HDT)提高了30℃;随着累托石含量的增加,体系的耐湿热性能呈上升趋势。

有机累托石/环氧树脂(OREC/EP)复合材料的制备和性能研究

用单体原位插层技术制备了有机累托石／环氧树脂（OREC／EP）复合材料，考察了OREC的加入及其含量对复合材料OREC／EP体系的力学性能、耐介质性能和耐紫外线性能的影响。研究发现：OREC是一种良好的环氧树脂增韧改性剂，OREC的加入可改善复合材料的综合性能。当OREC质量分数为3％时，冲击强度和弯曲强度提高幅度最大，分别为6．25％和8．39％，耐海水性能效果最好；在添加质量分数为1％～7％时，复合材料体系的耐酸（碱）和耐紫外线性能均随OREC含量的增加而上升。

铌含量变化对PZT-PFW-PMN大功率压电陶瓷电性能的影响

用传统固相法制备PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷.研究了不同含量的Nb2O5对PZT-PFW-PMN陶瓷的相结构、密度、介电性能和压电性能的影响.结果表明,当预烧温度为800℃,Nb2O5的质量分数w为0.00%并在1 200℃下烧结时,材料具有良好的综合电性能:d33=365pC/N,Kp=0.64,Qm=1 743,tanδ=0.005 6和r=0.997Ω,该组份是大功率压电陶瓷变压器用材料优良的备选体系.

PZT/NiCoCu铁氧体磁电复合材料的相结构和电性能

采用传统固相法合成了0.9{Pb[Zr0.23Ti0.36+0.02(Mg1/2W1/2)+0.39(Ni1/3Nb2/3)]O3}(简称PZT基压电陶瓷)/0.1{Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4}(简称NCCF)磁电复合陶瓷材料,研究了该材料在不同烧结温度下的相结构、介电和压电性能.结果表明,该复合材料经不同温度烧结后,仍保持PZT基压电陶瓷和NiCoCu铁氧体的各自相结构,没有新相生成.在1 200℃下烧结时,材料具有较好的综合电性能:d33=317 pC/N,rε=2 593,tanδ=0.017.表明该磁电复合材料可能在高密度信息存储器方面表现出较大的潜在应用.

PZT含量对PZT-PZN-PNN压电陶瓷材料电性能的影响

采用传统固相法制备了xPb（Zr0.52Ti0.48）O3-（1-x）{Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-Pb（Ni1/3Nb2/3）O3}（简称PZT-PZN-PNN）四元系压电陶瓷，研究了不同PZT含量对PZT-PZN-PNN陶瓷的相结构、显微结构、压电性能和介电性能的影响。结果表明：材料的压电常数（d33）、机电耦合系数（％）和介电常数（曲随着PZT含量的增加先增大，后减小，当PZT含量为0.83时，其值达到最大值；随着PZT含量的增加，材料的机械品质因数（Qm）逐渐增大，谐振电阻僻（Rf）和介电损耗（tanδ）逐渐减小。当PZT含量为0.83时，四元系PZT-PZN-PNN压电陶瓷在较低的烧结温度（1000℃）下烧结，其主要的电性能参数如下：d33=477pC/N，Kp=0.71，Qm=98，εf=2228，tanδ=0.0070，Tc=325℃，根据双晶片对压电陶瓷材料的性能要求，该纽份可作为纺织机械中选针器用压电双晶片的侯选材料。

预烧工艺对KNLNT基陶瓷相结构和电性能的影响

采用传统固相法制备了(K0.46Na0.50Li0.04)(Nb0.85Ta0.15)O3(KNLNT)无铅压电陶瓷材料,研究了不同预烧温度和不同预烧保温时间对KNLNT基无铅压电陶瓷的相结构、显微结构和电性能的影响.结果表明:当预烧850℃保温9h时,1135℃烧结2h的陶瓷材料各项性能较佳,其电性能参数分别为d33=248pC/N,εr=1130,tanδ=0.019,Kp=0.54,Qm=70,Pr=28.38μC/cm,Ec=14.31kV/cm.

半化学法制备（Bi2-xNdx）（Zn1/3Nb2/3）2O7微波介电陶瓷与介电性能的研究

采用半化学法制备微波介电陶瓷（Bi2-xNdx）（Zn1/3Nb2/3）2O7（0≤x≤0.6），系统地研究了陶瓷的相结构及低频介电性能。结果表明：当Nd^3＋取代量较少伍≤0．25）时，样品的相结构仍然保持单斜焦绿石单相，随着Nd^3＋取代量的进一步增加，样品中出现立方焦绿石相，样品结构呈现单斜相与立方相的共存。同时，样品的介电性能随Nd^3＋取代量的变化为：介电常数先增大后减小，而介电损耗先减小后增大，在X=0.25处取得最佳电性能，分另1是εr=83，tanδ=0．0029（100kHz）。

Ti含量对CaCu_3Ti_xO_(12)陶瓷介电性能的影响

采用传统固相法成功地制备了Ca-Cu3TixO12(x=3.85、3.90、3.95、4.00、4.05)巨介电陶瓷,系统探讨了Ti含量对CaCu3TixO12陶瓷相结构、显微结构和介电性能的影响。通过XRD分析表明,当x<4.00时,CaCu3TixO12出现了第二相(Cu2O);当x≥4.00时,获得了纯相。利用SEM和EDX分析,结果表明,当x<4.00时,陶瓷晶界区域存在大量的富铜相(Cu2O)。阻抗谱分析发现,随着Ti含量的增加,陶瓷的晶粒电阻Rg和晶界电阻Rgb先减小后增加的趋势,当x=4.00时,Rg和Rgb最小。室温介电频谱发现,在40～105Hz频率范围内陶瓷(x=4.00)的介电常数都在5.50×104以上,在1kHz下的介电性能为:εr=6.15×104,tanδ=0.044。

过量钨和铅对PNW-PMN-PZT陶瓷电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了不同WO3和Pb3O4添加量的PNW-PMN-PZT四元系压电陶瓷,用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同WO3和Pb3O4添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在800℃预烧温度、1 150℃烧结温度下,当WO3量为0.6%、Pb3O4量为0.5%时,陶瓷具有优良的电性能,其主要性能参数为:Kp=0.66,Qm=1 318,d33=430 pC/N,rε=2 229,tanδ=0.006 6,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.

LiBiO_(2)掺杂提升铌酸钾钠基无铅陶瓷透光率的研究

为提升铌酸钾钠基无铅陶瓷的透光率,使用传统固相法制备了0.95(K 1/2 Na 1/2)NbO_(3)-0.05Ba(Zn 1/3 Nb 2/3)O_(3)-x mol%LiBiO_(2)(简称0.95KNN-0.05BZN-x%LB)透明陶瓷,对其透光率进行表征。结果发现:当x=1时,陶瓷的透光率最高(65%,780 nm);而当掺杂量继续增加时,陶瓷内部气孔开始增多,透光率逐渐下降。结果表明,适量LiBiO_(2)的引入不仅降低陶瓷的气孔率,而且增大晶粒尺寸,减少由气孔和晶界产生的光散射,有效提升陶瓷的透光率。

YMnO_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法成功制备了(1-x)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.05Ti0.95)O3-xYMnO3(BCZT-YMn)无铅压电陶瓷,研究了YMnO3掺杂对BCZT陶瓷相结构及电性能的影响。结果表明,陶瓷在相变中出现了铁电性优化的现象,当x=0.060时,获得了较佳的铁电性能,外加电场强度为4kV/mm时,其剩余极化强度为18.03μC/cm2,矫顽电场强度为0.9kV/mm,室温下介电常数为3 375,最大介电常数为3 507。当x>0.060时,铁电性突变消失,介电性出现居里峰展宽的现象,同时居里温度亦随之变化。