功能化纳米Al_2O_3/PU溶胶的制备及其性能表征

以异丙醇铝(AIP)为原料,聚氨酯(PU)作为偶联剂,采用溶胶-凝胶法,制备了较为稳定的功能化纳米Al2O3/PU溶胶。通过研究凝胶制备工艺过程中的水解温度、水铝比(摩尔比)、酸铝比(摩尔比)、酸解剂、以及陈化温度和时间等因素对溶胶粒径和粘度等的影响,得到了制备稳定、透明功能纳米Al2O3溶胶的最佳工艺条件,即水解温度:80℃;n(H2O)/n(Al3+)=105;n(H+)/n(Al3+)=0.24;酸解剂:HNO3;陈化温度:80℃;陈化时间:24 h。采用纳米粒度分析仪、红外光谱分析(FI-IR)等手段对溶胶的性能和结构进行了表征,结果表明:功能化纳米Al2O3/PU溶胶的粒径范围在40-120 nm之间,粘度范围在4-10 mPa.s,而且PU的添加使得亲水性集团羟基,碳碳双键和酮羰基等化学键基团成功地引入到Al2O3/PU溶胶,使得AIP和PU之间通过化学键更好的交联,增强了溶胶的强度。

Al纳米孔阵列/(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜中的紫外波段超常透射

采用有限差分时域算法计算(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜衬底上的周期性三角晶格Al纳米孔阵列的透过率,研究不同(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)衬底的Al组分x以及Al纳米孔阵列的厚度、孔径和周期对其光学传输特性的影响.数值计算结果表明,当x=0时,在263 nm和358 nm波长范围处出现两个强透射峰,随着x的增大,其中位于263 nm处的透射峰发生轻微蓝移,强度则先增强后下降;358 nm处的透射峰发生明显蓝移且不断加强.若纳米孔阵列的周期不变,随着空气柱孔径增大时,紫外波段两强透射峰峰值位置分别位于244 nm和347 nm处,两峰均先发生红移再蓝移,透过率不断增大,反射率减小.随着周期扩大,紫外波段两强透射峰分别位于249 nm和336 nm处,两透射峰均发生明显红移,其中249 nm处的透射峰红移至304 nm,336 nm处的透射峰红移至417 nm,并且透过率不断降低.随着Al厚度的增大,位于380 nm处的透射峰峰值位置发生蓝移,且透过率不断下降.本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00036中访问获取.

“化学一步法”制备电磁功能化聚吡咯/γ-Fe2O3复合物纳米球及结构表征

在不添加掺杂剂的条件下,以吡咯为单体,三氯化铁为氧化剂,采用"化学一步法"合成了电磁功能化的聚吡咯/γ-Fe2O3复合物纳米结构.研究了不同氯化亚铁用量对聚吡咯/γ-Fe2O3复合物形貌、电学性能以及磁学性能的影响.结果表明,氯化亚铁的用量对聚吡咯/γ-Fe2O3复合物的形貌影响不大,都得到了聚吡咯/γ-Fe2O3复合物纳米球;然而,聚吡咯/γ-Fe2O3复合物纳米球的电学和磁学性能却明显受到氯化亚铁用量的影响.聚吡咯/γ-Fe2O3复合物纳米球的电导率和最大饱和磁化强度随着氯化亚铁用量的增加而增大,并在氯化亚铁用量增加到150 mg时达到最大值,分别为72.1 S/cm和10.07 A.m2/kg,实现了高电学性能和高磁学性能兼顾的电磁功能化导电聚合物纳米结构的制备.

Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料的合成及其对三氯苯的催化降解性能

采用溶剂热制备了氨基功能化纳米Fe_3O_4磁性复合材料(NH2-nFe_3O_4),并进一步通过缩合、配位等反应得到Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料(nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen).通过元素分析(EA)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行了组成、结构、形貌、磁性等表征.结果表明,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen平均粒径为约200 nm,饱和磁化强度为24.8 emu·g-1.催化剂为nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen,研究了其在可见光/H_2O_2类Fenton体系催化降解水中2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的性能.研究发现,当nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen用量≥0.8 g·L^(-1),溶液pH值为4.0—7.0,H_2O_2浓度为8.16—40.8 mmol·L^(-1)时,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen/H_2O_2/可见光体系可以实现对浓度<50.0 mg·L^(-1)(253.2 mg·L^(-1))的TCP溶液在5 min内近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.循环使用5次后,该催化体系对TCP的降解率仍能保持95%以上,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen是有优异潜力的水中TCP绿色催化剂.

具有催化与渗透汽化双功能的纳米TiO_2和Al_2O_3填充复合膜性能

采用聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜作为支撑底膜,经戊二醛(GA)表面交联的聚乙烯醇(PVA)作为渗透汽化层,以及纳米TiO2或Al2O3填充的全氟磺酸树脂(PFSA)作为催化层,制备了催化与渗透汽化双功能复合膜,考察了其亲水性能、对乙酸乙酯塔顶粗酯的渗透汽化分离性能、催化酯化反应性能以及机械性能.实验结果表明:催化与渗透汽化双功能复合膜具有良好的亲水性和机械性能,渗透通量可达到179g/(m2.h),相对应的分离系数为95,渗透物中不含乙酸乙酯,同时可显著缩短酯化反应达到相同转化率的时间.

具有优良隔热和力学性能的低热导率W/Al2O3纳米多层功能膜的构建

本研究以高纯W与Al2O3为靶材,在常温下采用磁控溅射法在钠钙硅玻璃表面交替镀制了W及Al2O3纳米多层膜。在多层膜总厚度相同的条件下,研究了不同W/Al2O3周期厚度对隔热性能的影响。采用台阶仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(TEM)等对多层膜的形貌及结构进行了表征。采用瞬态热反射法(TTR)、纳米压痕仪分别分析了多层膜的隔热性能和力学性能。结果表明,实验沉积的多层膜中各单层均匀连续,不存在断层现象,且层间界面清晰。Al2O3膜层呈非晶形态,W膜层具有亚稳态β-W(210)的择优取向,并在周期厚度为5 nm时呈现明显的非晶态。随着膜层界面密度的增大,多层膜的热阻增大,热导率减小,硬度增大。周期厚度为5 nm、膜层数为41层的W/Al2O3多层膜具有较为优异的隔热性能与力学性能,其热阻为3.14×10^-7 m^2·K·W^-1,有效热导率为0.36 W·m^-1·K^-1,硬度为8.53 GPa,膜/基结合力为42.20 mN。所制备的多层膜在室温到500℃之间具有良好的热稳定性。

纳米Al_2O_3改性变压器绝缘纸性能的研究

为了研究纳米Al2O3改性绝缘纸的绝缘性能,实验室制备了含不同质量分数的纳米Al2O3绝缘纸手抄片,并对真空浸油后的绝缘纸性能进行了测试。结果表明在一定的质量分数内纳米Al2O3改性后的绝缘纸的工频击穿场强得到较大的提高,在质量分数为1%时,工频击穿场强提高了12.75%,绝缘纸的抗张强度增加了14.13%;在1%的添加量内绝缘纸的介电常数、介电损耗都随纳米Al2O3含量的增加而减小。

Al2O3纳米颗粒对氨水鼓泡吸收过程的强化影响

在试制出了性能稳定的Al2O3纳米流体的基础上,通过定氨气流量和定入口压力两种实验方案,验证了Al2O3纳米颗粒对氨水吸收过程的强化影响,同时找出了引起强化吸收的两个主要影响因素:纳米流体性能的稳定性和吸收器入口与吸收器内气相界面的压力差。在添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的情况下,可以获得性能稳定而具有强化吸收效果的Al2O3纳米流体,尽管SDBS本身对Al2O3纳米流体强化吸收具有抑制作用。较大的压力差下Al2O3纳米流体在吸收开始阶段就表现出强化吸收效果。随着氨水浓度的增加,氨水对氨气的吸收潜力减小,而Al2O3纳米流体对氨水溶液强化吸收的效果更加明显。对强化现象的可能机理给出了合理解释,为纳米流体对传热传质强化研究提供参考。

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3复合薄膜的介电性能

为了提高聚酰亚胺(PI)的耐电晕性能,采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料,并采用透射电子显微镜(TEM)对纳米Al2O3的分散状态进行了表征。研究了纳米Al2O3填加量对该复合材料耐电晕性能和其它介电性能的影响,结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,材料的耐电晕性能显著增强,在±910V(双极性)、15kHz条件下,纳米Al2O3质量分数为20%的PI薄膜的耐电晕寿命达到极大值,为纯PI薄膜寿命的25倍,聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料的体积电阻率和击穿场强没有明显的劣化,而相对介电常数和损耗角正切有所增加。

等离子喷涂纳米Al_2O_3/TiO_2涂层耐磨性的研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米粒子团聚成微米级颗粒,并利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨损性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌。结果表明,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,主要表现为涂层的局部剥落和粘着。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层组织与性能

采用大气等离子喷涂方法制备了纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2(质量分数,下同)涂层,进行了SRV滑动磨损试验,通过扫描电镜对涂层的断口显微组织及磨损表面形貌进行了观察,并测定了涂层的显微硬度。结果表明,该纳米涂层具有独特的显微组织结构特征,层片间具有冶金结合特征的界面较多,界面结合得到明显改善,其显微硬度明显高于微米涂层,具有优良的耐磨性能,其磨损面积仅为常规微米涂层的1/5,界面结合改善是耐磨性提高的主要原因。

喷涂参数对Al_2O_3-13wt% TiO_2纳米涂层组织和性能的影响

研究了等离子喷涂特征参数(CPSP)对Al2O3-13wt%TiO2纳米涂层相组成、微观组织和性能的影响。结果表明,纳米涂层含有α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石结构TiO2,其微观组织由全熔柱状晶区域和纳米结构的部分熔化区域组成。部分熔化区形貌与CPSP有关,低CPSP时主要为球状和部分条状,高CPSP条件下基本上都是不规则条状或块状。随CPSP增加,纳米涂层的结构缺陷减少,致密度提高。不同CPSP获得的纳米涂层的显微硬度和韧性均高于传统涂层,但CPSP过低或过高时,涂层中结构缺陷或结晶相较多,导致硬度和韧性降低。纳米涂层的耐磨性也随CPSP的变化而改变,并与涂层的组织、硬度和韧性的变化相对应。

Ni-P-纳米Al_2O_3复合镀层耐磨性能研究

本文通过在Ni-P合金化学镀液中加入纳米α-Al2O3颗粒,获得Ni–P–纳米Al2O3复合镀层。采用SEM对Ni–P–Al2O3复合镀层的表面形貌进行分析;采用EDX对复合镀层中的元素进行分析;用显微硬度计测量了不同Al2O3质量分数下镀层的硬度值;通过MM-W1立式万能摩擦磨损试验机对复合镀层的磨损性能进行了评价,并分析了复合镀层的磨损机理。结果表明:纳米Al2O3的加入可以增加镀层的硬度,并能有效地降低摩擦副之间的犁沟效应及摩擦表面发生粘着的面积,从而减少镀层的磨损。

纳米Al_2O_3表面接枝修饰的XPS研究

在纳米Al2O3表面接枝聚缩醛可在粒子表面建立起空间位阻稳定层,不但提高了纳米粒子的分散稳定性,还可以增强纳米粒子与树脂基体的相容性。X射线光电子能谱(XPS)的分析结果表明,经过聚缩醛接枝改性的纳米Al2O3的Al(2p)峰几乎消失,O(1s)峰也相应降低,与之相对应的是C(1s)峰有了明显的增长,对C(1s)峰精细扫描及分峰拟合表明,纳米Al2O3表面碳元素中有61.92%属于接枝物聚缩醛的有机碳,接枝物聚缩醛与纳米Al2O3形成了Al—O—C键,两者产生化学结合。同时对比XPS和热失重分析(TG)的数据结果,可以推测聚缩醛主要分布在纳米Al2O3的表面,而在体相中独立存在的概率较小。

纳米Al_2O_3粒子增强化学镀Ni-P复合镀层的组织结构

通过化学复合镀制备纳米Al2O3粒子增强Ni-P复合镀层,并对所得纳米复合材料的组织结构进行了深入研究.场发射扫描电镜分析(FESEM)和透射电镜分析(TEM)结果表明,纳米粒子在复合镀层中含量较高且分布均匀;X射线衍射分析(XRD)和差示扫描量热分析(DSC)结果表明,粒子没有改变复合镀层镀态结构(非晶态),但使得复合镀层晶化温度降低.根据等速升温和等温的DSC曲线对化学复合镀层的晶化过程做了动力学分析,晶化表观活化能和Avrami指数均有降低.在230°C热处理24h后,化学复合镀层发生晶化析出Ni3P,而同样条件下的Ni-P合金保持非晶态.复合镀层显微硬度值比化学镀Ni-P镀层明显提高,热处理后镀层晶化硬度值大幅提高,400°C热处理1h后达到最高值(HV50超过1150).

纳米Al_2O_3对聚乙烯工程材料性能的影响

采用压制和烧结的方法 ,制备了纳米Al2 O3 和超高分子量聚乙烯的复合材料。用MPV - 2 0 0型摩擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机研究了纳米Al2 O3 粒子对超高分子量聚乙烯工程塑料的摩擦磨损性能的影响。结果表明 :纳米Al2 O3 粒子不仅显著地提高了超高分子量聚乙烯的耐磨性 ,而且降低了超高分子量聚乙烯的摩擦系数 ,同时使得超高分子量聚乙烯的硬度增大 ,扩大了超高分子量聚乙烯材料的应用范围。

等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能

采用喷雾干燥法对溶胶-凝胶法合成的系列A l2O3/TiO2纳米复合粉体进行造粒,使用等离子喷涂技术制备系列A l2O3/TiO2纳米复合涂层.对涂层结构和形貌分析表明所制备的A l2O3/TiO2纳米复合涂层形成了具有熔融区和半熔融区的双区形态的纳米复合结构.使用UMT-2MT试验机研究了复合涂层的摩擦磨损性能,结果表明复合涂层的磨损率随TiO2含量的增加表现出先降低而后增大的趋势,TiO2质量百分数为10%的纳米复合涂层的磨损率最低;而涂层的摩擦系数随TiO2含量的增加变化不大.复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落.

不同纳米氧化铝含量Ni-P-Al_2O_3化学镀层的高温磨损性能

采用化学镀技术制备不同纳米氧化铝含量的Ni-P-Al2O3复合镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的表面形貌、化学成分及微观结构进行表征,考察镀层在600℃下的高温氧化性能,并采用高温摩擦磨损试验机对镀层在200℃和600℃下的摩擦磨损性能进行测试,分析其磨损机理。结果表明:纳米氧化铝的加入可有效提高镀层的高温耐磨性能和抗高温氧化性能。随着镀液中纳米Al2O3用量的增加,镀层的氧化质量增加,摩擦因数先减少后增加,镀层的磨损机理发生变化。镀液中纳米Al2O3用量为3 g/L时,镀层具有优异的抗高温氧化性能、较低的摩擦因数和较低的磨损率。复合镀层在较高温度磨损过程中呈现出较高的磨损率和较低的摩擦因数。

浆态床中Cu/ZnO/Al_2O_3/ZrO_2+γ-Al_2O_3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al2O3进行混合,获得了Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al2O3双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al2O3双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270 h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54 g/(g.h)降至0.48 g/(g.h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0 MPa,空速为3 000 mL/(g.h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54 g/(g.h)。

纳米Al_2O_3增强铝基复合材料的制备技术和发展方向

纳米颗粒具有极高的增强效率,能够显著提高铝基复合材料的综合性能。纳米Al2O3/Al复合材料作为其中的代表,具有高弹性模量、高强度和低密度等优势,得到长期的关注和研究。详细介绍了纳米Al2O3/Al复合材料的制备方法,分析了各制备方法的优点和缺点,并对纳米Al2O3/Al复合材料的发展前景进行了展望。