环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

为提高环氧树脂的导电性能和电磁屏蔽性能,将石墨烯作为导电填料添加到环氧树脂中制备了环氧树脂/石墨烯复合材料,并研究了石墨烯含量对复合材料力学性能及微观形貌的影响。结果表明:添加石墨烯使复合材料的电导率和电磁屏蔽效率显著提高。石墨烯含量为10.0%(w)时,复合材料的电导率和电磁屏蔽效率分别为1.34×10^(-3)S/m,2.95 dB;石墨烯含量为7.5%(w)时,复合材料的冲击强度为1.67 kJ/m^(2),较纯环氧树脂提高了50%。

复合添加MgO和La_(2)O_(3)对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响

纳米微晶氧化铝磨料具有良好的通用性和高精度磨削能力,且性价比较高,在机械制造、轴承、模具、汽车等领域有广泛的应用潜力。本研究以勃姆石(γ-AlOOH)为原料,MgO、La_(2)O_(3)为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺合成纳米微晶氧化铝。通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和从头算分子动力学方法模拟计算研究了添加剂对微晶氧化铝相转化、物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:复合添加MgO和La2O3可以使氧化铝中间相θ-Al_(2)O_(3)向α-Al_(2)O_(3)转化的温度从1257℃降低到1105℃,将致密化温度从1600℃降低到1350℃,将微晶氧化铝的晶粒尺寸从1.04 mm减小到120 nm,实现了低温致密烧结。

氧化石墨烯辅助仿生矿化原位合成羟基磷灰石

羟基磷灰石(HAp)是一种与人体骨骼成分类似的无机材料,具有良好的生物相容性。本文以氧化石墨烯(GO)为模板,通过模拟体液(SBF)仿生矿化原位合成了HAp纳米粒子。通过SEM、XRD、EDS和拉曼光谱等测试分析研究了矿化时间、SBF/GO体积比对矿化产物物相组成、形貌和结构的影响。结果表明,矿化处理后的GO表面形成了大量均匀分布的类骨HAp。随着矿化时间延长和SBF体积占比增大,矿化产物的尺寸及数量增大,GO层间距逐渐扩大。本研究验证了GO辅助合成HAp的可行性,拓展了仿生矿化法的应用领域。

陶瓷结合剂金刚石团聚磨料探索

细粒度金刚石微粉大量积压是目前金刚石微粉制造行业面临的问题之一,为促进其应用,以铝硼硅结合剂为黏接剂、Si粉和Ti粉为添加剂制造团聚磨料试样,并将制成的团聚磨料加入铝硼硅结合剂中制成陶瓷结合剂试样,对所制试样的抗弯强度、物相构成和微观形貌进行分析。结果表明:添加Si或Ti的铝硼硅黏结剂均能起到团聚金刚石的作用;当团聚磨料中Si或Ti的质量分数为10.0%时,所制得的陶瓷结合剂试样抗弯强度最大,且添加Si的团聚磨料试样抗弯强度为43.74 MPa;当Si或Ti的质量分数超过10.0%时,团聚磨料试样中出现大量Si或者TiO2峰,其抗弯强度急剧下降;添加Si的团聚磨料试样与添加Ti的团聚磨料试样相比,其具有更大的粒度和更均匀的粒度分布,添加Si的铝硼硅黏结剂可将1~2μm的磨料团聚为5~10μm的磨料。

酚醛树脂基二级多孔泡沫碳的制备及其力学性能

以酚醛树脂为碳源前驱体,以NaCl粉末和自制盐球为造孔剂,用模板法制备高强度多级孔泡沫碳.通过盐球粒径和NaCl粉末对泡沫碳孔结构进行调控,研究造孔剂盐球粒径对泡沫碳孔结构和力学性能的影响.结果表明:当盐球体积分数相同时(盐球占泡沫碳胚体体积的60%),随着盐球粒径增大,多级孔泡沫碳中盐球孔的均匀性降低,其韧带随着盐球粒径增大逐渐变粗;且盐球孔内部及韧带上存在大量NaCl粉末孔和气泡孔,孔与孔之间相互连通,形成了开孔结构.引入不同粒径的盐球后,多级孔泡沫碳的密度变化不明显,约为0.2 g/cm^(3),但压缩强度随盐球粒径增大逐渐降低.其中加入盐球粒径为14~35目的泡沫碳,压缩强度和比压缩强度最大分别为4.4 MPa和22 MPa·cm^(3)/g.

零维纳米碳基靶向药物递送系统在肿瘤治疗中的研究进展(综述)

【目的】零维纳米碳基靶向药物递送系统是以具有良好稳定性和生物相容性的纳米碳材料作为药物载体,担载药物、基因以及靶向组分构建的药物递送复合体,在肿瘤治疗领域具有重要的应用价值。【方法】对零维纳米碳基药物载体的结构、靶向药物递送系统的构建及其在化学治疗、基因治疗和诊疗一体化中的应用进行综述。首先,对零维纳米碳材料进行分类。其次,从靶向修饰和药物担载两个方面总结纳米碳基靶向药物递送系统的构建策略。最后,对零维纳米碳基靶向药物递送系统的应用进展进行综述,进而给出其目前在肿瘤治疗中所面临的问题。【结论】为零维纳米碳基靶间药物递送系统在生物医学领域的广泛应用提供可借鉴的理论和实践经验。

柠檬酸对脱硫石膏水热产品形貌的影响机理

本文以脱硫石膏和柠檬酸为主要原料水热制备半水硫酸钙晶体,采用XRD、FTIR等手段对晶体进行表征,研究柠檬酸对半水硫酸钙晶体形貌的影响及其反应机理。结果表明,当柠檬酸用量为0.20%时,溶液中C_(6)H_(6)O_(7)^(2-)和C_(6)H_(7)O_(7)^(-)不仅能够通过化学吸附的形式与半水硫酸钙晶体的(020)晶面、(400)晶面和(204)晶面上的Ca^(2+)生成柠檬酸钙沉淀,还可通过静电吸附的形式吸附在(204)晶面上。此外,C_(6)H_(8)O_(7)与吸附在半水硫酸钙表面的柠檬酸根通过碳链之间的缔合作用和羟基之间的氢键作用相互吸附进而包覆在晶体表面,不利于SO_(4)^(2-)等生长基元在晶体表面的沉淀,使其形貌从纤维状向六棱柱状转变。当柠檬酸用量大于0.20%时,柠檬酸在溶液中主要以C_(6)H_(8)O_(7)的形式存在,C_(6)H_(8)O_(7)与吸附在半水硫酸钙表面的柠檬酸根之间的缔合作用和氢键作用占主导地位,从而不利于半水硫酸钙晶体的(020)晶面和(400)晶面上的生长,使晶体形貌由六棱柱状向板状转变。

工业固废基材料用于污染治理领域的研究进展

工业固废富含硅铝等有价值组分,且具有潜在胶凝性能,通过预处理、水热合成、碱融、碱激发、烧结等方式可将其制成吸附过滤材料。本文综述了近年来工业固废基材料用于重金属污水、印染废水、含油废水治理等领域的研究进展,总结了工业固废基沸石分子筛、地聚合物及陶瓷膜的制备/改性方法以及对污染物的吸附过滤机理及应用效果,并提出了工业固废基材料在未来应用中面临的问题,对其未来发展方向进行了展望。

喷砂工艺对Y-TZP力学性能和表面粗糙度的影响

为了评估不同喷砂工艺对氧化锆陶瓷力学性能和表面粗糙度的影响,采用不同的喷砂处理工艺对样品进行喷砂处理。研究表明氧化锆陶瓷经过喷砂处理后表层单斜相含量明显增加。喷砂原料的颗粒尺寸越大,相变越多。喷砂后表面粗糙度增加,在相同的喷砂条件下,经球形Al_(2)O_(3)处理的样品表面粗糙度Sa远小于经SiC颗粒处理的。在喷砂原料粒径为100μm、喷砂时间为20 s、压力为0.2 MPa的情况下,四点弯曲强度分别提高了27%(SiC)与21%(Al_(2)O_(3))。因此,具有球形颗粒形貌的Al_(2)O_(3)颗粒更适合用作表面喷砂处理。

Nb_(2)O_(5)对3Y-TZP陶瓷性能影响的研究

研究了Nb_(2)O_(5)的加入对3Y-TZP陶瓷性能的影响,主要包括对硬度、韧性、冲击性的影响,并且结合显微形貌以及XRD物相图谱分析出的晶轴比进行分析。结果表明,随着Nb_(2)O_(5)添加量的增加,陶瓷的韧性呈现提升趋势,硬度呈现降低趋势,强度呈现先上升后下降趋势。这一现象的产生,一方面归因于Nb_(2)O_(5)的加入让陶瓷生成异相小晶粒,进而提供异相颗粒增韧阻碍裂纹扩展;另一方面,由于Nb^(5+)的引入提高了晶轴比,从而让相变更容易发生。综上所述,Nb_(2)O_(5)的最佳添加质量分数为0.5%。

原位合成LDHs@地聚物复合材料的矿物组成及除磷效果

以高铝粉煤灰、粒化高炉矿渣为前驱体,以氢氧化钠-碳酸钠、氢氧化钙-二水硫酸钙为混合激发剂,原位合成了两种富含层状双金属氢氧化物(LDHs)的粉煤灰-矿渣地聚物复合材料(LDHs@地聚物)。采用XRD、SEM-EDS微观测试手段,分析了LDHs@地聚物的主要矿物组成;以LDHs@地聚物复合材料为吸附剂,采用静态吸附试验考察了其除磷效果。研究结果表明:以氢氧化钠-碳酸钠为激发剂、活性氧化镁为调节材料,原位合成了CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料;以氢氧化钙-二水硫酸钙为激发剂,原位合成了SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料。在H_2PO_4~-初始浓度为100 mg·L^(-1)、固液比为1∶100的吸附条件下,掺8%的活性MgO制备的CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料经热处理后对H_(2)PO_(4)^(-)的吸附容量、去除率分别为9.51 mg·g^(-1)和95.1%;以质量比1∶1的氢氧化钙-二水硫酸钙为激发剂制备的SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料对H_2PO_(4)^(-)的吸附容量、去除率分别为9.99 mg·g^(-1)和99.9%;相同条件下,SO_(4)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料比CO_(3)^(2-)-LDHs@地聚物复合材料具有更优异的除磷效果。

钛酸铝-堇青石复相陶瓷的制备和性能研究

本研究以MgO为稳定剂,以堇青石为增强剂,通过固相反应法成功制备了钛酸铝-堇青石复相陶瓷,并系统研究了MgO和堇青石以及烧结温度对复相陶瓷物相组成、显微结构、烧结性能和热力学性能的影响。结果表明,MgO的引入促进了钛酸铝晶粒的合成和长大,降低了烧结温度,并通过形成Mg_(x)Al_(2(1-x))Ti_((1+x))O_(5)固溶体提高了钛酸铝陶瓷的热稳定性。堇青石在烧结致密化和力学性能方面起着重要作用。在1325℃烧结条件下,MgO含量为8.00%、堇青石含量为15.00%的样品表现出良好的性能,体积密度为3.49 g/cm^(3),气孔率仅为2.2%,抗弯强度达到66.8 MPa,热膨胀系数为2.6×10^(-6)K^(-1)(室温至1000℃)。研究结果为设计和制备具备优异综合性能的高温结构陶瓷提供了新的思路。

结合国标对翡翠的种进行分级

翡翠的种一词起源于商业活动中,因在翡翠质量评价中占据着极其重要的位置而被广泛地推广和使用。于2009年国家颁布了翡翠分级的国标,明确给出了翡翠的定义和透明度、质地、净度、颜色、工艺的分级标准。这极大地促进了翡翠行业的规范性发展,也让其迈向国际市场更近了一步。截至目前,该国标中尚未涵盖种的介绍和分级并且专家学者们对种的概念认识不一,不仅造成了业内人士和学者们的理解困惑也给翡翠质量评估带来了阻力。因此,为进一步补充和完善翡翠分级的内容,笔者总结了前人的经验并以翡翠分级国标中相关内容为基础,从材料学的角度提出了“六面体结构”,详尽讲述了翡翠的成分、相组成、结构及密度、硬度、韧性、强度、抛光性对种的影响,提出了种的评价多因素论。在商业中,种的称谓多为形象描述,类别较多且十分混杂并不适用于翡翠的分级标准。本文列举了种分级的各类影响因素并分析了多因素间的相关性且进一步对它进行简化和归一,最终提出采用表面粗糙度这一指标作为种的分级标准,依此对种划分了四个等级,即好、较好、较差、差。

3D打印柔性SiO_(2)气凝胶复合材料的研究

SiO_(2)气凝胶因特殊网络结构而存在优异的性质,如高比表面积、高孔隙率、低热导率和低密度,是优异的保温绝热材料。但SiO2气凝胶机械性能脆弱,导致传统制造方法难以制备复杂和微小型构件,极大地阻碍了SiO_(2)气凝胶在隔热领域的发展和应用。本文通过3D打印直写技术制备了柔性SiO_(2)气凝胶复合材料,通过研究不同聚乙烯醇(PVA)溶液和十八酸钠(C_(17)H_(35)COONa)的含量,找到最佳浆料配比,打印的柔性SiO_(2)气凝胶复合材料在100℃下的热导率低至0.026 W/(m·K),同时具有较好的压缩性能、弯曲性能和疏水性。这项研究为SiO_(2)气凝胶的规模化应用提供一种可能。

六水合氯化钙基相变材料对岩棉保温板储能和保温性能的影响

以岩棉板为载体,将自主研制的六水合氯化钙基相变储能材料均匀渗入到岩棉板,制备了六水合氯化钙基相变材料改性的岩棉/六水合氯化钙基保温墙板,研究了六水合氯化钙基相变材料对岩棉板储能隔热能力及其力学强度的影响.结果表明:相变材料加入赋予了岩棉吸热储能性能,使岩棉板保温性能得到提高.岩棉板对六水合氯化钙基相变材料的最大吸附量为30 wt.%,且该吸附量下的保温岩棉墙板显示出最大的比热容0.7001 MJ/(m^(3)·K).尽管该吸附量下复合板显示较大的导热系数0.0891 W/(m·K),但其相应热扩散率却最小,为0.1273 mm^(2)/s.热温度测试表明该吸附量下室内最高温度降幅达到3.4℃,表明导热系数不是影响岩棉板保温性能的唯一因素,采用热扩散率评估其保温性能更为合理.SEM显示六水合氯化钙基相变材料黏附于岩棉纤维之间且形成了稳定的空间网格架构,有效提高了岩棉板的抗压强度.

碳化硅陶瓷基复合材料表面环境障涂层结合强度

SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性能优异的环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)。在评价EBCs性能的诸多因素中,其与SiC-CMC基体之间的结合强度是一个重要技术指标,但结合强度的极限值一直未被探究清楚。本工作研究影响结合强度的主要因素,包含SiC-CMC基体状态、单晶Si的拉伸强度极限,以及Si黏结层的制备工艺等,获得了制备最高结合强度的有效途径。在EBCs与SiC-CMC组成的体系中,基体内部SiC纤维布之间的界面是结合强度最薄弱的部位,其次是EBCs的Si层。整个体系的结合强度极限值是15 MPa,它是单晶Si在[400]晶向的拉伸强度极限。采用大气等离子喷涂或者超音速火焰喷涂的Si黏结层结合强度相似,均低于同样工艺制备的莫来石或Yb2Si2O7涂层。

ATH/ADP配比对EVA阻燃性能及机理转变的影响

针对氢氧化铝(ATH)在对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃效率低的问题,将二乙基次磷酸铝(ADP)和ATH复配,用以提高EVA阻燃性能。本研究采用垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)对材料的阻燃性能进行研究。结果表明,和EVA/ATH复合材料相比,当ATH和ADP质量比为2∶1和1∶2时,垂直燃烧等级均从无等级提高到V-0级,LOI分别从34.5%提高到37.8%和42.8%。通过不同测试方法对以上两种配比的样品进行阻燃机理分析。结果表明,在ATH和ADP质量比为2:1的样品中,热分解释放的含磷化合物含量较低,而且形成的磷酸铝(AlPO4)促使炭层更致密连续,热分解产生的残炭量高于理论值,因此该配比下阻燃机理以凝聚相为主导。在ATH和ADP质量比为1∶2的样品中,炭层孔洞较多,热分解产生的残炭量低于理论值,但气相产物中出现较多含磷化合物,因此该配比下阻燃机理以气相主导。

超疏水还原氧化石墨烯/聚氨酯复合海绵的制备及其传感性能

在氧化石墨烯分散液中加入十二烷基糖苷作为发泡剂形成氧化石墨烯微泡团聚体,通过浸渍法与聚氨酯海绵骨架复合后经过液氮的极速冷冻以及肼蒸气的还原,构筑了一种有着特殊三维分级多孔结构兼具超疏水和柔性压阻传感性能的还原氧化石墨烯/聚氨酯复合海绵。结果表明:基于还原氧化石墨烯/聚氨酯复合海绵的柔性应力应变传感器的灵敏度系数(GF)最高可达3.8,响应时间低至45 ms;另外,还原氧化石墨烯/聚氨酯复合海绵还具有良好的超疏水性,水接触角(WCA)达152.5°,在潮湿及水下等复杂环境中具有潜在的应用价值。

光隔离器用近红外偏振玻璃研究进展

近红外偏振玻璃在近红外波段具备优异的偏振性能、高透过率、低拔插损耗以及优异的耐久性等特征,被广泛用于光通信、光调制器以及激光器等行业。这类材料通过在玻璃内形成长棒状或针状阵列纳米金属颗粒结构来制备,当前主要的制备方法为拉伸还原法。本文详细介绍了近红外偏振玻璃的偏振原理以及性能测试,综述了当前国内外主流的近红外偏振玻璃配方体系及制备工艺研究现状,并对近红外偏振玻璃的发展进行了展望。

3D打印玻璃材料的研究现状及展望

玻璃作为一种非晶态材料,具有高光学透明度、高热稳定性、高化学稳定性、高熔点及低热膨胀系数等特点,广泛用于电子、信息、医疗等领域。随着人们对玻璃材料的结构形状、材料分布及功能属性要求越来越高,传统的玻璃材料成形加工方法(浇筑法、吹制法、浮法等)很难甚至无法满足上述需求。3D打印技术颠覆了传统材料的成形工艺,其基于逐层累加的制造原理,理论上可实现任意复杂构件的数字化成形,具有无需模具、成形效率高等优点,受到玻璃材料成形制造领域学者的广泛关注。本文系统总结了玻璃材料构件的不同3D打印工艺方法、原理及优缺点,介绍了3D打印玻璃材料的应用现状,最后对玻璃材料3D打印技术进行了展望。