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基于石墨烯的结构功能一体化氧化物陶瓷复合材料:从制备到性能 被引量:5
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作者 范宇驰 王连军 江莞 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期138-145,共8页
现代社会对于氧化物陶瓷材料的性能不断提出更高的要求,因此对于氧化物陶瓷复合材料的研究显得尤为重要。石墨烯作为一种具有卓越性能的二维碳材料,非常适合作为增强相用于提高氧化物陶瓷复合材料的力学和电性能。本文系统总结了过去十... 现代社会对于氧化物陶瓷材料的性能不断提出更高的要求,因此对于氧化物陶瓷复合材料的研究显得尤为重要。石墨烯作为一种具有卓越性能的二维碳材料,非常适合作为增强相用于提高氧化物陶瓷复合材料的力学和电性能。本文系统总结了过去十年来基于石墨烯的氧化物陶瓷复合材料的相关研究和报道,从石墨烯/氧化物陶瓷复合材料的制备、烧结、微观结构到性能进行了比较全面的介绍,从中可以看出:(1)石墨烯的引入使得氧化物陶瓷的力学性能在强度、断裂韧性、应变容忍度等方面获得全面的提升;(2)在电性能方面,石墨烯/氧化物陶瓷复合材料不仅具有低渗流阈值和良好的电导,而且其载流子类型还可以通过调节氧化物基体中的氧空位浓度来调控。因此,基于石墨烯的氧化物陶瓷复合材料有望作为一种高性能结构功能一体化陶瓷获得应用。 展开更多
关键词 石墨烯 陶瓷基复合材料 材料制备 力学性能 电学性能 综述
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基于石墨烯的结构-功能一体化复相陶瓷 被引量:2
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作者 范宇驰 王连军 江莞 《现代技术陶瓷》 CAS 2018年第2期75-94,共20页
结构-功能一体化陶瓷已经逐渐成为现代先进陶瓷材料发展的趋势。本文系统总结了目前基于石墨烯的陶瓷复合材料相关研究报道,结合作者在该领域的研究成果,较全面地介绍了面向复相陶瓷的石墨烯制备方法和石墨烯/陶瓷复合材料的代表性制备... 结构-功能一体化陶瓷已经逐渐成为现代先进陶瓷材料发展的趋势。本文系统总结了目前基于石墨烯的陶瓷复合材料相关研究报道,结合作者在该领域的研究成果,较全面地介绍了面向复相陶瓷的石墨烯制备方法和石墨烯/陶瓷复合材料的代表性制备工艺。在此基础上,着重分析了石墨烯对陶瓷复合材料力学性能的影响,并从结构陶瓷功能化的角度介绍了石墨烯/陶瓷复合材料的电性能。最后,本文以石墨烯对陶瓷热电材料性能提升的影响为例,说明了石墨烯在功能陶瓷复合材料中的应用前景。 展开更多
关键词 石墨烯 陶瓷基复合材料 结构-功能一体化
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机械剥离法制备石墨烯及其在石墨烯/陶瓷复合材料制备中的应用 被引量:24
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作者 江莞 范宇驰 +1 位作者 刘霞 王连军 《中国材料进展》 CAS CSCD 2011年第1期12-20,25,共10页
扼要介绍了石墨烯特殊的二维结构及因这种结构导致石墨烯所具有的极其优异的电学、光学和力学性质。回顾了石墨烯的研究历史以及微机械剥离法在其中所起到的重要作用,并对主要制备方法进行了简要的介绍。然后,阐述了以机械磨为剥离工具... 扼要介绍了石墨烯特殊的二维结构及因这种结构导致石墨烯所具有的极其优异的电学、光学和力学性质。回顾了石墨烯的研究历史以及微机械剥离法在其中所起到的重要作用,并对主要制备方法进行了简要的介绍。然后,阐述了以机械磨为剥离工具的新型机械剥离法的发展和已取得的成果。最后,对利用机械剥离法制备石墨烯/陶瓷复合材料粉体的探索进行了总结和概括。同时,展望了机械剥离法在制备石墨烯及其复合材料中的应用前景。 展开更多
关键词 机械剥离法 石墨烯 石墨烯/陶瓷复合材料
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SPS烧结制备生物活性镁黄长石陶瓷 被引量:4
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作者 王明辉 钟洪彬 +1 位作者 范宇驰 陈婷 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期825-830,共6页
钙硅基生物陶瓷具有良好的生物活性和细胞相容性,在生物医疗领域具有广阔的发展前景。但是其粉体烧结性能差的缺点导致很难获得致密的陶瓷材料,阻碍了其应用的进程。本研究采用化学共沉淀法制备了纯度高且烧结活性好的镁黄长石粉体,然... 钙硅基生物陶瓷具有良好的生物活性和细胞相容性,在生物医疗领域具有广阔的发展前景。但是其粉体烧结性能差的缺点导致很难获得致密的陶瓷材料,阻碍了其应用的进程。本研究采用化学共沉淀法制备了纯度高且烧结活性好的镁黄长石粉体,然后采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了镁黄长石陶瓷材料。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了样品的组成结构和显微形貌,并通过阿基米德法和模拟体液浸泡法分析了镁黄长石陶瓷样品的致密度和生物活性。研究结果表明,采用SPS技术在1170℃、70 MPa保温5 min条件下可获得致密度超过99%的镁黄长石陶瓷材料。在模拟体液中浸泡3 d,陶瓷样品表面出现磷酸盐的沉积,浸泡7 d后生成了类骨羟基磷灰石,说明SPS技术制备的致密镁黄长石生物陶瓷具有良好的诱导沉积类骨磷灰石能力。 展开更多
关键词 镁黄长石 放电等离子烧结 生物活性
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溶剂热合成具有高热电性能的碲化铋纳米片 被引量:1
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作者 邹家桢 陈欣琪 +2 位作者 范宇驰 王连军 顾士甲 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2019年第1期51-56,共6页
本文首先采用溶剂热法合成了Bi_2Te_3纳米片,然后利用放电等离子烧结技术(SPS)烧结制备了Bi_2Te_3块体热电材料,并研究了表面活性剂(聚乙烯吡络烷酮,PVP)对Bi_2Te_3形貌、尺寸以及块体热电性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、... 本文首先采用溶剂热法合成了Bi_2Te_3纳米片,然后利用放电等离子烧结技术(SPS)烧结制备了Bi_2Te_3块体热电材料,并研究了表面活性剂(聚乙烯吡络烷酮,PVP)对Bi_2Te_3形貌、尺寸以及块体热电性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热电测试系统、激光热导仪对样品进行了表征和性能测试。结果表明,所合成的Bi_2Te_3呈六边形单晶纳米片,尺寸约800 nm、厚度约20 nm。对比块体样品的热电性能发现,在合成Bi_2Te_3纳米片的过程中加入PVP,经过烧结后样品的热导率明显低于不加PVP的样品,因而使其热电优值(ZT)获得大幅提升,在450 K时达到了0.64。 展开更多
关键词 溶剂热合成 BI2TE3 纳米片 PVP 热电性能
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冷烧结制备基于Nb_(2)CT_(X) MXene的微波吸收复相陶瓷 被引量:1
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作者 王康靓 丁奇 范宇驰 《安全与电磁兼容》 2022年第2期39-45,共7页
在复合吸波材料中,层状二维金属碳化物/氮化物(MXene)材料以其高比表面积、高电导、轻质、低厚度等特性,通常可以作为理想的吸波剂。但是,由于MXene材料较差的高温热稳定性,传统高温烧结工艺制备的陶瓷很难实现和MXene的有效复合而不破... 在复合吸波材料中,层状二维金属碳化物/氮化物(MXene)材料以其高比表面积、高电导、轻质、低厚度等特性,通常可以作为理想的吸波剂。但是,由于MXene材料较差的高温热稳定性,传统高温烧结工艺制备的陶瓷很难实现和MXene的有效复合而不破坏MXene的结构。文章采用原位生长法合成Nb_(2)CT_(X)/EMT粉体,通过冷烧结工艺在300℃制备基于Nb_(2)CT_(X)的沸石陶瓷复合材料(Nb_(2)CT_(X)/ZC)。当Nb_(2)CT_(X)的添加量为10 wt%时,在3.3 mm的厚度下最低反射损耗可达-56.43 dB,有效频宽为2.4 GHz。此外,Nb_(2)CT_(X)的引入还提升了复相陶瓷的力学性能,当Nb_(2)CT_(X)添加量为10 wt%时,复合材料的平均抗弯强度为40.5 MPa;Nb_(2)CT_(X)添加量为15 wt%时,断裂韧性相较于基体提升了约140%。 展开更多
关键词 微波吸收 复相陶瓷 冷烧结 Nb_(2)CT_(X)MXene
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Ag掺杂多晶SnSe基热电材料的性能研究
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作者 鲁文彬 罗维 +2 位作者 范宇驰 丁奇 江莞 《现代技术陶瓷》 CAS 2024年第1期177-187,共11页
近年来,由于环境污染与能源危机的日益严重,使得国内外学者对可再生能源的研究越发重视,热电材料因其能够实现电与热的直接转换而引起了广泛关注。但热电器件的转换效率较低限制了其实际应用,为了提高其转换效率,大部分研究工作都聚焦... 近年来,由于环境污染与能源危机的日益严重,使得国内外学者对可再生能源的研究越发重视,热电材料因其能够实现电与热的直接转换而引起了广泛关注。但热电器件的转换效率较低限制了其实际应用,为了提高其转换效率,大部分研究工作都聚焦于提高热电材料的热电优值(ZT)上。SnSe是目前性能优良的中温热电材料,本文通过水热法和在低于传统烧结温度的条件下成功制备了Ag掺杂的多晶AgxSn_(1-x)Se(x=0.0025、0.005、0.0075)热电材料。结果表明,Ag的掺入明显改善了材料的载流子浓度,同时样品保持了较高的Seebeck系数,使得材料的电学性能显著提高。当x=0.0075时,Ag_(0.0075)Sn_(0.9925)Se具有相对较高的ZT值,800K时可达1.2,但是对该样品进行退火处理后ZT值有所降低,800 K时约为0.8。 展开更多
关键词 SnSe AG掺杂 热电材料 ZT值
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亚稳态纳米晶氧化锆片状粉体的制备及冷烧结
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作者 张贺新 丁奇 +1 位作者 范宇驰 江莞 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1819-1826,共8页
冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备,但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度,采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板,以三(羟甲基)... 冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备,但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度,采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板,以三(羟甲基)氨基甲烷为沉淀剂制备了含56%四方相的片状氧化锆。然后,从烧结助剂、温度、压力、液相掺量4个因素出发探索了对氧化锆致密度以及微观结构的影响。结果表明:在HCl作为烧结助剂、300℃、500 MPa、液相掺量为20%(质量分数)的冷烧结工艺条件下,实现了约70%的致密度,远高于目前冷烧结氧化锆致密度的报道值。致密度的提升主要得益于烧结中亚稳态氧化锆的相变以及助剂对片状粉体的颗粒重排和溶解-沉淀作用。此外,孔隙率的降低使得冷烧结氧化锆陶瓷的杨氏模量和抗弯强度分别达到了24 GPa和20 MPa。 展开更多
关键词 氧化锆陶瓷 冷烧结 致密度 烧结助剂 相变
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改性小冲压实验法在陶瓷力学性能评价中的应用 被引量:4
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作者 颜鹏 范宇驰 +1 位作者 王连军 江莞 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1065-1072,共8页
通过比较各类小样品测试方法,介绍了改性小冲压(MSP)试验法的基本原理和特点。以对PZT压电陶瓷在电场耦合下的力学性能和Mo/Pb(Zr,Ti)O3 (PSZ)复合材料的高温力学性能评价为例,说明MSP测试方法在多场耦合条件下对小样品陶瓷材料力学性... 通过比较各类小样品测试方法,介绍了改性小冲压(MSP)试验法的基本原理和特点。以对PZT压电陶瓷在电场耦合下的力学性能和Mo/Pb(Zr,Ti)O3 (PSZ)复合材料的高温力学性能评价为例,说明MSP测试方法在多场耦合条件下对小样品陶瓷材料力学性能评价的作用和优势。 展开更多
关键词 改性小冲压试验法 陶瓷 小样品 力学性能 多场耦合
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n型Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料的冷烧结制备及其性能研究
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作者 陆雪萍 陆晓芳 +1 位作者 范宇驰 江莞 《现代技术陶瓷》 CAS 2023年第1期67-76,共10页
冷烧结技术(Cold Sintering Process,CSP)是一种利用辅助液相可使陶瓷在300℃以下达到致密的新型烧结技术,不仅操作简单、成本低廉,而且节能降耗,在制备块体热电材料方面有极大的前景。本文通过溶剂热法制备了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)粉... 冷烧结技术(Cold Sintering Process,CSP)是一种利用辅助液相可使陶瓷在300℃以下达到致密的新型烧结技术,不仅操作简单、成本低廉,而且节能降耗,在制备块体热电材料方面有极大的前景。本文通过溶剂热法制备了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)粉体,分别与0 wt%液相、10 wt%H2O、10 wt%EG、10 wt%NaOH溶液混合均匀,通过冷烧结方法制备了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)块体热电材料,并与放电等离子烧结(SPS)所制备的样品作对比。XRD测试结果表明,所有样品均未被氧化,密度测试结果显示,冷烧结添加NaOH溶液或者H2O的样品的致密度高达97%左右,比添加0 wt%液相的样品高约7%。添加NaOH溶液的样品在375 K时具有最高的ZT值0.9,在较低温度段(300~400 K)比SPS所制备的样品的ZT值高。我们的研究表明,通过液相辅助的冷烧结技术制备Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)块体热电材料是一种非常有前途的方法。 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3) 热电材料 冷烧结
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原位反应制备具有高电磁屏蔽性能的MXene/CaF_(2)复相陶瓷材料
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作者 王梦雅 颜鹏 +2 位作者 王海风 范宇驰 江莞 《现代技术陶瓷》 CAS 2021年第3期181-191,共11页
二维过渡金属碳化物(MXene)因其良好的导电性具有优异的电磁屏蔽性能﹐然而其高温不稳定性阻碍了其作为结构型电磁屏蔽材料在航空航天领域的应用。本文利用原位反应法制备出一种新型三明治结构的MXene/CaF_(2)材料,利用管式炉在H_(2)的... 二维过渡金属碳化物(MXene)因其良好的导电性具有优异的电磁屏蔽性能﹐然而其高温不稳定性阻碍了其作为结构型电磁屏蔽材料在航空航天领域的应用。本文利用原位反应法制备出一种新型三明治结构的MXene/CaF_(2)材料,利用管式炉在H_(2)的条件下对MXene/CaF_(2)粉体进行热还原,提高复合材料的高温稳定性,通过700°℃的放电等离子体烧结成功地制备出屏蔽性能强﹐强度高的MXene/CaF_(2)复合陶瓷材料。其中由CaF_(2)与MXene物质的量为5:1制备的MXene/CaF_(2)在700℃下烧结的复合陶瓷材料表现出最优异的性能﹐电磁屏蔽性能在整个X波段中达到37dB,同时MSP法测得的抗弯强度达到142 MPa,维氏硬度硬度达到1.66 GPa。因此,MXene/CaF_(2)复相陶瓷可望作为一种具有良好机械性能的耐高温电磁屏蔽材料获得应用。 展开更多
关键词 MXene CaF_(2) 电磁屏蔽 机械性能 复相陶瓷
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Oriented assembly of monomicelles in beam stream enabling bimodal mesoporous metal oxide nanofibers
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作者 Pengpeng Qiu Bingqian Xu +13 位作者 Ziqi Sun Tao Zhao Yuchi Fan Yuye Zhao Jianping Yang Lianjun Wang Wan Jiang Xiaohang Zhu Xiaopeng Li Guihua Zhu Yuan Fang Ziling Zhang Chongfei Gu Wei Luo 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期2486-2496,共11页
The assembly of monomicelles along onedimension(1D)to construct tubular or fibrous mesostructures is greatly desired but still challenging.Herein,we have demonstrated a facile strategy to synthesize 1D bimodal mesopor... The assembly of monomicelles along onedimension(1D)to construct tubular or fibrous mesostructures is greatly desired but still challenging.Herein,we have demonstrated a facile strategy to synthesize 1D bimodal mesoporous metal oxides(e.g.,WO_(3),WO_(3)/Pd,WO_(3)/Pd Cu,TiO_(2),and ZrO_(2))nanofibers(NFs)through assembling the organic-inorganic composite monomicelles in a beam stream generated via an electrospinning technique.This facile and repeatable methodology relies on the preparation of copolymer@metal-complex monomicelles in an anisotropic solution and oriented assembly of them in the beam stream by the selective evaporation of solvent.WO_(3)and its derivatives are chosen as the demo,which show a uniform continuous fibrous structure with dual mesopore sizes(~4.0 and 7.6 nm)and large surface area(~93.1 m^(2)g^(-1)).Benefitting from the unique textual structure,gas sensors made by Pd-decorated mesoporous WO_(3)NFs display outstanding comprehensive sensing performance to ethylbenzene,including a high sensitivity(52.5),an ultralow detection limit(50 ppb),and fast response/recovery kinetics(11/16 s)as well as an outstanding selectivity,which render them promising for rapid environmental monitoring. 展开更多
关键词 monomicelles dual mesoporous metal oxides NANOFIBERS beam stream ETHYLBENZENE
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