聚多巴胺改性天然植物及其吸附性能研究

随着人类对能源形态及环境保护认识的提高,治理环境污染问题越来越受到广泛关注。吸附是目前治理气体污染物的主要方法,各种吸附剂层出不穷,但采用天然植物作为吸附剂的研究略少。该文对荷叶、木棉一类的天然植物结构进行了分析,证实了其作为吸附剂的可行性,同时采用聚多巴胺对其进行改性,并针对其吸附的甲醛性能进行聚多巴胺改性天然植物及其吸附性能研究测试。结果表明,改性后2种天然植物吸附能力和吸附效率得到了明显提高,荷叶吸附能力提高了近8倍,木棉吸附能力也比改性前提高了4.3倍。充分说明了多巴胺改性天然植物的可操作性,同时也为未来生物质吸附剂的研究和进一步开发提供了依据。

稀土氧化物掺杂对氧化铝陶瓷力学性能和摩擦磨损性能的影响

研究氧化铝陶瓷的摩擦磨损特性随不同稀土氧化物掺杂的变化规律。方法制备不同稀土氧化物掺杂的氧化铝陶瓷样品,采用球-盘磨损方法进行摩擦磨损实验。分析掺杂后氧化铝陶瓷磨损前后的形貌、物相组成及元素组成,测试掺杂后氧化铝陶瓷相对密度和显微硬度。结果表明,掺杂后氧化铝陶瓷主要由α-Al_2O_3相组成,Y_2O_3和CeO_2掺量的逐渐增加有相应复合氧化物次晶相形成。不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的致密化和力学性能出现不同的影响,就晶粒尺寸而言,3种稀土氧化物掺量为0.5%时,晶粒最细;就致密化而言,添加Y_2O_3和CeO_2的陶瓷最优掺量为0.5%,添加La_2O_3的陶瓷最优掺量为1.5%;就硬度而言,添加Y_2O_3和CeO_2的氧化铝陶瓷最优掺量为1.5%,添加La_2O_3的氧化铝陶瓷最优掺量为0.5%。在干摩擦条件下,3种稀土氧化物掺杂后的试样磨损体积都在添加量为0.5%时达到最小值,氧化铝陶瓷磨损失重随着添加量的增加而变大。掺量为0.5%时,3种稀土氧化物掺杂的陶瓷均呈现较好的耐磨性能,其磨损机制以磨粒磨损为主。

纳米压痕技术及其在薄膜/涂层体系中的应用

综述了纳米压痕技术的发展历程及其在薄膜领域的应用。介绍了当前实验室条件下主要采用的电磁驱动式纳米压痕仪的构造和工作过程。为了保证测试结果的准确性,要在合适的温度、湿度下进行压入实验,借助保载来消除一些可以避免的误差。阐述了压头的分类和选择原则,玻氏压头相比于维氏压头具有更小的中心线与棱面夹角,避免了尖端横刃对于压入结果准确性的影响,因此最常用的压头为玻氏压头;表征断裂韧性最合适的压头为立方角压头;表征微机电系统的弯曲采用楔形压头。总结了通过最大载荷和压入面积得到涂层力学参量的分析流程。归纳了将纳米压痕法应用于表征薄膜涂层的硬度和弹性模量、室温下蠕变性能、断裂韧性、残余应力、塑性性能等力学量的研究,如表征硬度和弹性模量的Oliver-Pharr法的应用,识别蠕变柔量的Lee-Radok模型的应用,分析断裂韧性的Lawn-Evans-Marshall模型的应用。在涂层制备过程中,制备参数的改变可以使得涂层具有不同的力学性能,涂层厚度远小于表面尺寸,硬度和弹性模量仍然存在各向异性,非晶态结构涂层具有更高的硬度和弹性模量。采用碳纳米管强化可以提高涂层的断裂韧性,涂层内存在适量的残余应力数值和合适的残余应力类型,可以改善涂层的力学性能。具有多层结构、梯度结构等新型结构的涂层相比于传统涂层具有更优良的力学性能。纳米压痕法结合AFM原子力显微镜可以实现原位测量,结合有限元法可以对于理论模型进行完善,并拓宽模型的适用范围。最后,对于纳米压痕技术在薄膜涂层中的应用前景进行了展望。

电沉积Cu对纳米结构Ti-16Zr合金腐蚀性能的影响

采用阳极氧化法在Ti-16Zr合金表面上制备TiO2纳米管,然后通过恒电位电沉积法在TiO2纳米管上沉积Cu,获得Cu/TiO2,并分析基体Ti-16Zr合金、TiO2纳米管以及Cu/TiO2在人工模拟体液中的耐腐蚀性能。结果表明在基体Ti-16Zr合金上形成了整齐有序的TiO2纳米管阵列,平均直径大约为110nm,管壁厚度大约为20nm。在TiO2纳米管上沉积Cu后,其表面被相对均匀且致密的微米大小的球状颗粒覆盖,出现了明显的团聚现象。TiO2纳米管和Cu/TiO2发生了点蚀,而Ti-16Zr发生了均匀腐蚀。试样在人工体液中的耐腐蚀性排序为Ti-16Zr>TiO2纳米管>Cu/TiO2,即基体Ti-16Zr在人工体液中的耐腐蚀性最好。

特种陶瓷的发展与展望

陶瓷已经遍布于人们生活的方方面面,尤其是满足了人们对于建筑材料应用的要求。基于此,文章从特种陶瓷的概念、特种陶瓷的分类、特种陶瓷的发展、特种陶瓷的应用、特种陶瓷的展望五个方面进行了阐述,以促进特种陶瓷的进一步推广应用。

不锈钢表面等离子合金化渗铜层的纳米力学性能研究

为了研究不锈钢渗铜层的纳米力学性能,本文采用等离子表面合金化技术在304不锈钢表面制备了渗铜层。利用纳米压入硬度仪,采用连续刚度测试法,对渗铜层以及不锈钢基体的表面和横截面的纳米力学性能进行了测试,得到了纳米压入过程的载荷-压入深度曲线,发现渗铜层抵抗外载荷的能力低于不锈钢基体。并得到了渗铜层和不锈钢基体的表面、横截面方向的硬度以及杨氏模量,经对比得到渗铜层的杨氏模量和硬度都要比不锈钢基体的低,并且渗铜层的力学性能表现出各向异性。对纳米压入的数据进行分析,发现渗铜层在小尺度压入时硬度和杨氏模量表现出明显的"尺度效应"。