纳米TiC浓度对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响

研究了镀液中纳米TiC的添加量对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对镀层的表面形貌和物相进行了表征,并研究了镀层的表面粗糙度、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:当镀液中TiC浓度较低时,复合镀层表现为类似于纯Ni镀层的胞状沉积结构。当镀液中TiC浓度较高时,复合镀层表现为菜花状沉积结构。当纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层表面致密性相对较高,Ni的衍射峰有明显的宽化现象。随着镀液中纳米TiC浓度的升高,复合镀层的磨损质量损失比表现为先下降后上升的趋势,当TiC浓度为8 g/L时,磨损质量损失比最小,为5.436%。当镀液中纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大。结果表明双向脉冲电沉积制备Ni-TiC复合镀层镀液中最佳纳米TiC浓度为8 g/L。

基于ENEPIG镀层的无压纳米银膏烧结失效分析

总结了在化学镍钯浸金(ENEPIG)镀层上采用纳米银膏进行无压烧结时出现的失效模式。通过分析烧结镀层的微观形貌及力学性能,确认界面污染、烧结不充分及镀层缺陷是导致烧结失效的主要原因。应特别关注镍原子向镀层表面扩散导致的烧结失效风险。为保证烧结质量的稳定性和可靠性,需要充分重视界面的洁净度,对芯片、基板的存储条件和存储寿命实施严格管控,还需要优化烧结曲线,充分考虑溶剂释出所需时间、烧结峰值温度及其停留时间、降温速率等因素。研究结果为纳米银膏的无压烧结研究提供了新的理论参考。

维生素B_(12)改性纳米零价镍去除溶液中U(Ⅵ)的机理

采用液相还原法制备了维生素B_(12)改性的纳米零价镍(VB_(12)@nZVNi),运用SEM-EDS、Zeta、XPS对材料进行表征,研究其形貌特征,并对VB_(12)@nZVNi去除U(Ⅵ)的机理进行等温吸附、动力学与热力学研究。动力学研究结果表明,VB_(12)@nZVNi对U(Ⅵ)的去除包括吸附和还原两种方式,其吸附过程很好地符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,理论最大吸附容量高达670.6 mg/g。热力学研究结果表明,该反应是自发进行的吸热反应,吸附过程是物理吸附与化学吸附并存,为表面单层吸附且离子间没有相互作用。还原反应符合准一级还原动力学模型,维生素B_(12)中的Co可促进Ni^(0)对U(Ⅵ)的还原。VB_(12)@nZVNi材料的合成方法简便、环境友好、去除效果好,在含U(Ⅵ)废水处理中具有较好的应用前景。

SiC芯片封装纳米银烧结层的热机械分析及疲劳寿命预测

纳米银的热膨胀系数与模块中其他组件存在较大差异,导致在严苛环境下工作时发生热疲劳失效。因此,预测纳米银烧结层的热疲劳寿命成为关键问题。以SiC功率模块为对象,利用有限元仿真和修正的Coffin-Manson寿命预测模型,分析了纳米银烧结层在热循环载荷下的最大等效应力和疲劳寿命。进一步通过响应面法分析,以疲劳寿命为优化目标,选取了SiC芯片和纳米银烧结层最佳参数组合,并探究铜基板镀镍对疲劳寿命的影响。研究结果显示:在累积的热循环下,纳米银烧结层边角处的等效应力最大,最容易发生热疲劳失效。通过优化设计,当SiC芯片厚度取0.15 mm,纳米银烧结层厚度取0.1 mm时,最大等效应力降低了1.36%,疲劳寿命增加了1.57倍。此外,铜基板上的镍层与纳米银烧结层具有相适应的材料属性,能够降低纳米银烧结层的等效应力,并增加其疲劳寿命。

Ni–MgO核–壳纳米粉体的制备

采用包覆热分解烧结法,制备了多层陶瓷电容器内部电极用MgO包覆Ni纳米粉体,讨论了反应物浓度和分散剂含量对包覆纳米镍盐前驱体颗粒大小和均匀性的影响,分析了还原烧结温度对包覆纳米Ni粉球形度和分散性的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、热机械分析仪对MgO包覆纳米Ni粉进行了表征分析。结果表明:反应物浓度达到足以引起反应爆炸成核时,能够获得纳米镍盐颗粒;添加适量的分散剂,可以得到分散良好的纳米镍盐前驱体颗粒;还原烧结温度700℃时,可以获得球形度和分散性良好的MgO包覆纳米Ni粉;MgO包覆在纳米Ni粉表面,形成了核壳结构,该纳米Ni粉具有良好的收缩延迟效果。

MoS_(2)植物油基纳米流体对GH4169镍基合金钻削性能的影响研究

为研究MoS_(2)植物油基纳米流体在镍基高温合金微量润滑钻削界面的摩擦学机理,以蓖麻油作为基础油,制备不同质量分数的纳米流体,搭建微量润滑钻削实验平台,以MoS_(2)植物油基纳米流体作为润滑液,开展了干钻、蓖麻油微量润滑和纳米流体微量润滑条件下镍基高温合金GH4169的钻削加工试验,对比分析干钻、纯蓖麻油微量润滑和不同质量分数的MoS_(2)纳米流体微量润滑对镍基合金钻削性能的影响。结果表明,MoS_(2)纳米流体微量润滑降低切削温度100℃以上,减少后刀面磨损量达75%,提高表面质量和刀具使用寿命,这主要归功于纳米颗粒的导热性能,减少了刀屑粘结,同时纳米颗粒的修补作用能填补切削刃上的微小缺口,进一步延长刀具使用寿命。

CMC改性纳米Ni/Fe双金属材料去除对硝基苯酚的研究

制备了CMC改性纳米Ni/Fe双金属材料,考察CMC-纳米镍/铁双金属材料对水体中对硝基苯酚去除的影响因素。结果表明,该材料对PNP的去除率随镍铁比的升高先增加后下降,最佳镍铁比为0.025;随PNP初始浓度的升高先增加后下降,最佳浓度为30 mg/L。反应受pH影响较大,PNP去除率酸性>中性>碱性,且在pH为5时,反应120 min去除率可达100%。CMC-Fe/Ni复合材料的红外光谱表明,CMC的官能团的振动吸收峰随Ni/Fe比增加振幅有所减弱,但整体结构相对稳定。

油胺改性纳米镍添加剂在不同类型润滑脂中的摩擦学性能研究

纳米材料因其独特的性能在润滑领域受到了广泛关注。文章设计制备了一种改性纳米镍添加剂(OA-Ni),将其均匀分散在四种不同类型润滑脂中,采用四球摩擦试验机和UMT摩擦试验机,评估了OA-Ni作为润滑脂添加剂在不同摩擦方式、不同类型润滑脂中的摩擦学性能。结果表明,在点对点接触模式下,OA-Ni在四种润滑脂中均能发挥良好的抗磨效果,其中以锂基脂中的效果最佳;在点对面接触下,OA-Ni在聚脲脂中的减摩抗磨性能较为突出。

nZVI-Ni/MCM-41活化过硫酸盐降解左氧氟沙星

采用液相还原法将纳米零价铁镍(nZVI-Ni)双金属材料负载于介孔材料MCM-41上,制备成复合催化剂nZVI-Ni/MCM-41,采用TEM、XRD和XPS等方法对所制备的样品进行了表征。以左氧氟沙星(LOF)为目标污染物,考察了nZVI-Ni/MCM-41活化过硫酸盐(PS)降解LOF的效果。结果表明,在LOF质量浓度为50 mg/L、nZVI-Ni/MCM-41投加量为1.0 g/L、PS投加量为0.10 g/L、铁镍摩尔比为10∶1、pH=7.3的条件下,LOF去除率达93.14%。自由基猝灭实验表明,反应过程中同时存在SO_(4)^(-)·和·OH,·OH是主要活性物种,且同时存在自由基路径和非自由基路径。

碳纳米碎片-镍修饰电极电化学检测硝苯地平的研究

通过溶胶-凝胶热还原法制备碳纳米碎片-镍(CNF-Ni)复合材料,用于玻碳电极的修饰,构建硝苯地平电化学传感器(CNF-Ni/GCE)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱和电化学技术研究CNF-Ni/GCE电极的形貌和催化特性。结果表明:CNF-Ni/GCE修饰电极对硝苯地平具有良好的催化性能。在优化实验条件的基础上,利用差分脉冲伏安技术测定,硝苯地平浓度在4~160μmol/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限为2μmol/L。该方法可用于实际药品中硝苯地平的检测。

镍磷合金超精密磨削过程的分子动力学仿真

运用分子动力学对单颗二氧化硅磨粒磨削镍磷合金过程进行模拟,研究不同磨削速度和压力下的磨削过程、磨削过程中正压力对磨削深度的影响以及磨削过程中势能的变化规律,并对其波动原因进行分析。仿真结果表明,在镍磷合金磨削过程中,随着磨粒的运动,二氧化硅磨粒对镍磷合金表面产生挤压作用,导致合金表面层发生剪切变形,使得部分原子堆积在磨粒前方并储存应变能。当应变能超过合金原子键断裂所需的能量时,合金原子之间的金属键发生断裂,形成对合金表面层的去除。随着应变能储存及金属键断裂的往复进行,磨削力及势能处于往复波动状态。

纳米镍涂层对铜合金耐腐蚀性能的影响

通过电镀在铜合金表面获得晶粒尺寸分别为10~20 nm和0.2~0.3μm的镍涂层,采用透射电子显微镜对涂层的微观结构进行表征,采用电化学方法和盐雾试验测试了涂层的耐蚀性。结果表明:纳米镍涂层的腐蚀电位较高,试样表面形成了致密的Ni(OH)_(2)钝化膜,能有效隔绝腐蚀介质,耐腐蚀性能最好;经过216 h盐雾试验后,纳米镍涂层表面仍可观察到镜面光泽,微米镍涂层表面出现了明显的腐蚀产物堆积,这进一步证明纳米镍涂层的耐蚀性更好。

纳米镍对硝基苯酚类物质的催化加氢性能研究

通过水热合成法,以甘露醇为配体制备镍纳米材料。结构表征显示,该镍纳米材料具有较大的比表面积(126.9 m^(2)/g),且多个镍纳米粒子相互连接形成链状结构,多个链状的纳米颗粒进而又架构成多孔的三维网状结构。该纳米材料在对硝基苯酚(4-NP)的液相催化加氢反应中,其三维网状结构可以为4-NP加氢反应提供丰富而稳定的活性位点和快速的界面电子转移,进而有效加快反应速率。其表观反应速率常数(k_(app))达到0.796 min^(-1),是商业雷尼镍催化剂的6倍多。循环反应性能测试发现该催化剂在循环使用10次后仍保持81%的催化活性,说明该纳米镍催化剂具有比较突出的催化性能和较高的稳定性。此外,该纳米镍催化剂也显示出对其他硝基苯酚类物质及偶氮类染料较高的催化加氢活性,因而可将其用于环境中多种有机污染物的降解处理。这在环境保护、工业催化领域均具有一定的应用前景。

纳米多晶镍钨合金力学性能的分子动力学研究

为了研究钨原子分数与平均晶粒尺寸对镍钨合金纳米多晶力学性能的影响,本文运用分子动力学方法在10 K与300 K时对镍钨合金纳米多晶模型进行拉伸与剪切模拟,计算分析了不同钨原子分数(0%、5%、10%、15%、20%)的镍钨合金的抗拉强度、延伸率与抗剪切性能等力学性能,进一步研究了不同晶粒尺寸(2.4 nm、1.9 nm、1.5 nm)对镍钨合金多晶力学性能的影响。结果表明,当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数为0%时,在10 K或者300 K时,平均晶粒尺寸小的镍钨合金纳米多晶抗拉强度大,但是抗剪切强度反而小;当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%~20%之间时,随着钨元素含量的增加,抗拉强度与抗剪强度也逐渐增大;当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%~15%之间时,温度为10 K或者300 K时,平均晶粒尺寸为1.5 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率大于平均晶粒尺寸为1.9 nm或者2.4 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率。

稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性

目的在金属表面制备稳定的超疏水镍基涂层,以提升金属的耐蚀性。方法通过电沉积方法先后在金属表面获得具有微纳结构的多孔镀镍层和聚硅氧烷层。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测定仪、电化学工作站等对涂层的形貌、成分、疏水性和耐蚀性进行表征。结果乙二醇的添加能够促进电镀镍时阴极氢气的析出,当乙二醇的添加量为50.0~100.0 mg/dm3时,形成了均匀相互连接的多孔镍镀层;在水解后的硅氧烷溶液中、-1.5 V电压下沉积3.0 min,可形成具有自清洁性能的超疏水膜层,其表面水接触角达到(159±1)°。在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,涂层的腐蚀电流密度约为3.6×10^(-8)A/cm^(2),与未修饰的镍镀层相比降低了3个数量级;低频阻抗模值|Z|0.01 Hz为2.0×10^(6)Ω·cm^(2),与未修饰的镍镀层相比,提升了3个数量级;在磨损实验后,涂层的微纳米结构依旧存在,保持着超疏水能力,其腐蚀电流密度和|Z|0.01 Hz分别为5.3×10^(-8)A/cm^(2)和1.3×10^(6)Ω·cm^(2),说明经磨损后涂层依然具有较好的耐蚀性。结论通过电沉积和硅氧烷修饰制备的超疏水复合涂层具有稳定超疏水性和优良耐蚀性,能够为基底金属提供良好的防护。

VB12负载纳米零价镍固定地下水中U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)的效能研究

本研究用液相还原法制备了VB12负载纳米零价镍(VB12@nZVNi)复合材料,通过动态试验探讨了复合材料原位固定地下水中U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)的固定效果.运用Thomas、Yoon-Nelson模型对所得试验数据进行拟合,讨论VB_(12)@nZVNi固定U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)的性能.结果表明,VB_(12)@nZVNi材料对模拟U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)污染地下水有着较好的固定效果,对U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)的最大吸附量分别为106.96 mg·g^(-1)、103.92 mg·g^(-1).Yoon-Nelson、Thomas模型符合其动态吸附过程,且理论吸附量和半穿透率与实际值比较接近.因此,VB_(12)@nZVNi可以作为一种有前景的固定材料,用于含U(Ⅵ)/Se(Ⅳ)地下水的固定和净化处理.

自清洁、耐腐蚀和防冷冻的三维网络状疏水铝合金表面的制备

提出了一种制备自清洁、耐腐蚀和防冷冻的疏水铝合金表面的方法。首先,将铝合金薄片放置于含金属镍前驱体和硬脂酸的溶液中,通过直流电沉积形成微-纳米尺寸的低表面能金属/金属氢氧化物,获得一级保护层;再利用石墨烯-聚合物前驱体制得三维网络状复合物进行表面改性,获得二级保护层。疏水涂层的微-纳米结构能截留空气,形成稳定的空气层,有效降低表面与外界的接触面积,形成物理隔离,从而达到保护金属基体的目的。经疏水涂层修饰后的5052铝合金表面对水的接触角大于90°,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度比未处理的铝合金降低了1个数量级,在-5°C下表面结冰的时间比修饰前推迟了约32 min。该方法操作简单,反应条件温和,耗时短,原料低廉,适合工业化应用。

仿鲨鱼电场探测镍酸钐膜电极海水稳定性及电化学性能分析

本文使用两种厚度镍酸钐膜(30、60 nm),在实海长期浸泡,研究实际稳定性和电化学性能。结果表明镍酸钐膜在海水中长期浸泡,局部有溶蚀现象,对应样品存在失重。循环伏安曲线存在明显的氧化还原峰,30 nm SNO样品氧化还原峰与60 nm SNO样品出峰位置相差约0.2 V,30 nm SNO样品比60 nm SNO样品的交换电流密度大一个数量级,可知30 nm SNO样品电子转移活性更高,更容易发生氧化还原反应。交流阻抗测试结果表明样品存在巨大的电阻变化,30 nm SNO样品比60 nm SNO样品反应更快,电子转移电阻更小。配对电极电场响应测试结果表明响应波形不规则、且漂移较大,两种厚度样品均未能正常响应。

高镍材料优化改性方法的研究进展

随着社会的快速发展,电子产品对化学电源的能量密度要求不断提高。高镍材料因其极高的能量密度而被广泛研究和应用。因为高镍材料的不稳定性和表面活性,所以需优化改性使其充分发挥高比能量的特性,构筑纳米包覆层和元素替代是优化高镍材料的主要方法。将系统回顾近几年较为出色的优化改性方案,并尝试从生产方法、原料成本和改性结果等角度分析,评估将这些方案产业化的可行性。文章认为元素替代和包覆相结合的双重优化方案能高效改良高镍材料的内、外部结构,提高其电化学性能,是未来材料改性的主要研究方向。

纳米氧化镍的表面沉积修饰及催化氧化选择性调控应用研究

采用液相沉积表面改性修饰纳米NiO制备NiO@xSi复合材料,利用XRD、SEM、XPS、H_(2)-TPR分别对样品的物相、形貌尺寸、表面性质、氧化还原能力等进行表征,并研究其在丙烷选择性催化氧化脱氢制丙烯反应中的性能。表征分析结果表明,经表面沉积修饰后,NiO@xSi依然可保持10nm左右的尺寸粒径,表面Si与NiO之间存在强烈的电子相互作用,NiO主体的深度氧化能力有所抑制。在丙烷选择性催化氧化脱氢制丙烯反应中,NiO@xSi表现出较好的丙烯选择性调控能力,以NiO@1.0Si为例在相同活性转化率下表现出优于NiO样品2~3倍的丙烯选择性。该表面沉积修饰策略有助于研究其他选择性催化氧化反应的产物选择性调控。