炭/炭复合材料高温防氧化陶瓷涂层的研究新进展

陶瓷涂层技术是解决炭/炭(C/C)复合材料高温易氧化难题的有效手段。本文阐述了C/C复合材料的氧化过程与抗氧化途径,综述了近年来国内外C/C复合材料高温防氧化单相、多相镶嵌,梯度复合,晶须增韧以及多层复合等陶瓷涂层体系的最新研究进展,并就陶瓷涂层目前存在的问题以及下一步研究的重点提出了一些见解。

素土垫层在湿陷性地基处理上的运用

详细介绍素土垫层在湿陷性地基处理上的合理运用 ,以及施工工艺及质量控制。

(Zr_(1/3) Nb_(1/3)Ti_(1/3))C固溶体陶瓷的低温氧化行为研究

为了研究三元碳化物固溶体材料的低温氧化行为,利用等温暴露氧化实验方法研究了(Zr _(1/3) Nb _(1/3) Ti _(1/3))C固溶体陶瓷在不同低温空气中的氧化行为。研究结果表明,在1073~1473 K温度范围内,(Zr _(1/3) Nb _(1/3) Ti _(1/3))C固溶体陶瓷具有优良的低温抗氧化性能,其氧化动力学符合抛物线规律,氧化过程受氧气在氧化层中的扩散速率控制;随着氧化温度升高,该材料的氧化速率常数表现出先缓慢降低、再迅速增加、最后逐渐降低的趋势。上述结果可主要归因于该陶瓷在不同温度下形成的氧化层的物相组成及微观结构的演变,即该材料在1073~1173 K温度下的氧化产物主要是由简单的ZrO_(2)、Nb_(2) O_(5)和TiO_(2)相组成,而在1273~1473 K温度下的氧化产物主要是由复杂的ZrTiO_(4)、TiNb_(2) O 7和Nb_(2) Zr_(6) O_(17)相组成,且随着氧化温度的升高,氧化产物的表面微观结构经历了致密-多孔-致密的演变过程,截面微观结构经历了致密-分层-致密的演变过程。

地质雷达在岩石风化程度划分上的应用

本文主要针对在困难环境因素影响的情况下,使用常规方法进行岩石风化程度及风化层厚度划分困难的时候,采用地质雷达这种新型高效的间接勘测技术手段解决干旱、半干旱地区岩石风化程度分类问题。

(Gd_(1/7)Dy_(1/7)Ho_(1/7)Er_(1/7)Tm_(1/7)Yb_(1/7)Lu_(1/7))_(2)Si_(2)O_(7)高熵稀土双硅酸盐:一种极具应用潜力的环境障涂层材料

作为一种潜在的环境障涂层材料,高熵稀土双硅酸盐的热物理化学性质至关重要.本文报道了一种新型(Gd_(1/7)Dy_(1/7)Ho_(1/7)Er_(1/7)Tm_(1/7)Yb_(1/7)Lu_(1/7))_(2)Si_(2)O_(7)高熵稀土双硅酸盐(7HERED),它兼具与SiC_(f)/SiC复合材料良好的热膨胀系数匹配性、超低的热导率(1273K时为1.5Wm^(-1)K^(-1))、高达1973K的高温稳定性以及在1673K下优异的耐水氧腐蚀性等优异的综合性能.这种优异的综合性能可归因于7HERED的高熵效应和晶格畸变效应.本文所开发的7HERED有望作为下一代环境障涂层材料.

具有优异抗氧化性的非等摩尔(Hf,Zr,Ta,W)B_(2)高熵二硼化物

开发具有优异抗氧化性能的高熵二硼化物对于扩展其在极端环境中的潜在应用至关重要.本文通过调控W含量首次制备出了具有优异抗氧化性能的非等摩尔(Hf,Zr,Ta,W)B_(2)高熵二硼化物.采用机器学习对材料氧化深度进行了量化分析,发现制备的(Hf_(0.28)Zr_(0.28)Ta_(0.28)W_(0.15))B_(2)样品在1473–1773 K温度范围内具有优异的抗氧化性能,这主要是因为适量的WO_(3)可以有效抑制B_(2)O_(3)的挥发.此外,由于Hf和Zr元素的优先氧化以及氧化产物的扩散激活能差异,1773 K下生成的产物层形成了一个四层结构.通过计算的相稳定性图以及氧原子与不同金属吸附位点之间的吸附能和电荷转移,进一步证明了Hf和Zr元素的优先氧化.具有优异抗氧化性能的非等摩尔(Hf_(0.28)Zr_(0.28)Ta_(0.28)W_(0.15))B_(2)高熵二硼化物在超高温结构材料领域具有潜在的应用前景.

高熵二硼化物纳米颗粒的组分设计与催化降解抗生素研究

开发高熵硼化物材料的功能特性对于拓宽其在极端环境中的潜在应用至关重要.为此,本文通过调控材料的组分开发出具有高效催化性能的高熵二硼化物(HEB_(2))纳米颗粒:首先基于对HEB_(2)的尺寸差异因子、混合焓以及体系自蔓延燃烧模式的理论分析,我们采用一种简便、快速、低成本的燃烧合成方法合成了6种不同组分的HEB_(2)纳米颗粒;然后,通过对材料的组分进行调控实现了HEB_(2)纳米颗粒活化过硫酸盐降解抗生素的高效催化能力(四环素的最高去除效率可达93.5%).不同吸附位点的吸附能和差分电荷密度的第一性原理计算结果进一步证实了HEB_(2)优异的催化性能主要归因于Ti组元,而非高熵效应.此外,基于检测到的活性氧和计算的反应能垒,我们提出了HEB_(2)活化过硫酸盐降解抗生素的潜在催化机理.本研究不仅为HEB_(2)高效催化降解抗生素的组分设计提供了理论依据,而且显示出HEB_(2)在去除自然水体中新污染物方面的潜在应用前景.

燃烧合成高熵碳化物纳米颗粒活化过硫酸盐降解四环素污染物

高熵碳化物纳米颗粒的发展将为未来科技带来无限可能.然而,目前传统的合成方法很难实现该纳米材料的有效合成.为此,本文首次报道了一种简单、快速、低成本的燃烧合成方法,实现了高熵碳化物纳米颗粒的可控合成.即首先从热力学方面分析了燃烧合成高熵碳化物纳米颗粒的可能性,然后以金属氧化物粉、碳粉、镁粉为反应原料以及氟化钠为熔盐介质,采用燃烧合成方法成功合成出(Ta_(0.25)Nb_(0.25)-Zr_(0.25)Ti_(0.25))C高熵碳化物纳米颗粒(燃烧温度:~1487 K,持续时间:63 s,升温速率:-68 K s^(-1)).实验结果表明:合成的高熵碳化物纳米颗粒不仅在所有组成元素的含量和分布上具有高度均匀性,而且氧杂质含量低,仅为2.98 wt%.此外,合成的高熵碳化物纳米颗粒可以作为硫酸盐活化剂用于降解去除地下水或污水中的四环素污染物,10小时内的去除率可达到~65.5%.

高熵硅铝化物:一类新型的高熵陶瓷材料（英文）

高熵陶瓷材料因具有巨大的组分空间、独特的微观结构以及可调控的性能而引起国内外研究者的广泛关注.目前,高熵陶瓷材料的研究主要集中在具有多主元阳离子结构的高熵陶瓷材料领域.然而,关于具有多主元阴阳离子结构的高熵陶瓷材料的研究报道较少.本文首次报道了一类新型的具有多主元阴阳离子结构的高熵陶瓷材料,即高熵硅铝化物(Mo0.25Nb0.25Ta0.25V0.25)(Al0.5Si0.5)2.首先基于第一性原理计算从化学反应热力学和晶格尺寸差异两个方面分析了高熵硅铝化物形成的可能性,然后以过渡金属粉体以及硅粉和铝粉为原料,采用固相反应技术在1573 K下成功地制备出等摩尔比的高熵硅铝化物.研究结果表明:所制备的高熵硅铝化物具有单一金属硅铝化物的六方晶系晶体结构,同时,所有组成元素的分布具有高度均匀性.该研究不仅丰富了高熵陶瓷材料的种类,而且为开拓具有多主元阴阳离子结构的高熵陶瓷材料提供了参考.