高密度等静压石墨的制备与微观结构表征

本研究旨在深入探讨高密度等静压石墨的制备与微观结构表征,详细介绍石墨等静压制备的工艺流程。同时,阐述了石墨等静压制备的微观结构表征方法。在实验结果与讨论部分,通过对所得数据的分析,揭示了不同工艺参数对高密度等静压石墨的微观结构具有显著影响,得出结论:在高密度等静压石墨制备中,优化原料预处理、调整加工参数,能够有针对性地控制微观结构,显著提升孔隙度、改善晶体排列,从而改良石墨的物理性能,为其广泛应用提供了科学依据。

化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征

为研究化学老化对生物炭理化性质与微观结构的影响,本研究采用H2O2、HNO3老化不同温度(350℃和550℃)下制备的稻壳生物炭,并利用元素分析、扫描电镜、漫反射红外光谱、X射线光电子能谱等测定比较生物炭老化前后表面理化性质及微观结构的变化.结果表明,经两种氧化剂老化后两种生物炭中O元素含量及O/C原子比均增加.与老化前生物炭相比,老化后两种生物炭中羟基、羧基、酮羰基、脂肪醚、酯基等含氧官能团的含量均发生不同程度的变化.通过漫反射红外与X射线光电子能谱分析相结合,发现两种稻壳生物炭经H2O2、HNO3老化后均生成了羟基、羧基等含氧官能团,从而使得生物炭极性增加.此外,经HNO3老化后稻壳炭表面生成硝基、硝酸盐等含氮基团,N元素含量亦显著增加.但氧化剂对两种温度下制备的生物炭中炭元素含量影响存在差异:经H2O2、HNO3氧化后550℃制备的生物炭(R550)中C元素含量与芳香性降低;而经H2O2氧化后,350℃制备的生物炭(R350)中C元素含量与芳香性均上升.

钇补强颗粒弥散陶瓷复合材料增韧机制的微观结构表征

在Al2 O3 /(W ,Ti)C陶瓷复合材料中适量添加稀土元素钇能显著提高其断裂韧性。本文运用SEM与TEM技术 ,从微观结构的角度探讨了其增韧机制。表明 ,由于稀土钇的添加 ,使材料内部形成不同程度的强弱界面 ,它们与扩展中的裂纹相互作用 ,使得裂纹桥联、裂纹分支、裂纹偏转以及微裂纹等增韧机制得到明显增加和加强 ,从而以多种增韧机制及其协同作用共同提高稀土补强Al2 O3 /(W ,Ti)C陶瓷复合材料的断裂韧性。

威荣深层页岩气储层微观孔隙结构表征及分类评价

为研究深层页岩储层评价标准,对其储层微观孔隙结构进行了研究。基于"高精度、跨尺度"微观孔隙结构研究思路,利用氮气吸附、高压压汞、扫描电镜以及矿物分析电镜等实验,形成一套全孔径范围的储层微观孔隙结构定量表征技术,建立了深层页岩气储层评价标准。研究结果表明:(1)孔隙类型为有机孔、粒间孔、粒内孔、微裂缝4类,不同类型孔隙差异大,以有机孔占主导,其面孔占比大于50%,孔隙形态复杂,呈椭圆形、不规则状或扁平状分布,形状系数为0.50~0.90,分形维数(D)为2.72~2.92;(2)基于全孔径表征技术及分形理论将孔隙结构分为4类,其中Ⅰ类孔隙结构的有机孔发育(有机孔占比大于等于50%),分选较好(分选系数大于等于0.7),变异系数较大(变异系数大于等于1.1),孔隙半径分布呈多模态分布;(3)综合孔隙结构分类及储层参数,将页岩储层分为4类,其中Ⅰ类储层的关键参数为总有机碳含量(TOC)≥4%,总含气量大于等于6 m^(3)/t,孔隙度大于等于6%,脆性矿物含量大于等于50%,杨氏模量大于等于36 GPa,泊松比小于等于0.225,为Ⅰ类孔隙结构,该类储层主要分布于2—3~1小层,为水平井最优靶窗位置。

水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(二):界面微观结构的形成、劣化机理及其影响因素

首先概括介绍了目前国际上存在的几种界面过渡区微观结构的模型。然后分新拌混凝土阶段和水化早期、材料硬化过程中以及材料使用过程中3个阶段描述了界面微观结构的形成以及劣化机理。在第1阶段.界面过渡区形成的可能机理为:边壁效应,絮凝成团作用,微区泌水效应,离子的迁移、沉积与成核生长,水化产物的单边生长效应以及脱水收缩效应。在第2阶段,界面过渡区可能的形成与劣化机理为:自身收缩、化学收缩和自干燥收缩、干缩,集料与浆体膨胀系数的差别,浆体的进一步水化以及水化产物的重结晶。在第3阶段,界面过渡区的形成与劣化机理为:荷载的作用.环境介质的侵蚀,冻融的破坏,碱集料反应以及胶凝材料的进一步水化。同时给出了几种常规的以及可能成为界面过渡区微观结构的表征方法。最后,从原材料的物理、化学组成,配合比以及材料制备工艺角度分析了影响界面过渡区微观结构的因素。

活性炭微观结构对玉米朊脱色效果的影响

为研究国内外活性炭在玉米朊脱色过程中吸附色素特性的差异,以玉米朊的乙醇萃取溶液和商业玉米朊产品乙醇复溶溶液为研究对象,分别采用国产活性炭(ACP)和进口活性炭(ACD)对比研究其对玉米朊的脱色效果,并对活性炭的微观结构进行表征。静态吸附实验结果表明,活性炭对玉米朊复溶溶液和萃取液的脱色效果没有明显差异;ACP对玉米朊溶液中色素的吸附率(77.31%)略高于ACD(67.27%)。扫描电子显微镜分析表明,ACP结构向内延伸而ACD表面凹陷孔结构不明显;比表面积和孔隙结构分析表明,ACP的比表面积(1?438.082?m^2/g)和总孔容积(1.310?cm^3/g)大于ACD(779.809?m^2/g、0.626?cm^3/g),且ACP具有更多的微孔和中孔结构。ACD表面含有较多的羧酸和内酯类官能团,可与色素分子中的羟基结合,从而有效增强活性炭的化学吸附效果。ACD粒径分布更加集中,有利于脱色后的固-液分离。综合以上因素考虑,ACD更适合用于黄色玉米朊的脱色处理。

改性Ni-MOF-74的微观结构及脱碳性能研究

利用溶剂热合成法合成了Ni-MOF-74及Li-Ni-MOF-74,研究了其微观结构特征以及脱碳性能,进行了XRD表征、N2吸脱附实验以及CO2/N2动态穿透实验。结果表明,两种吸附剂的XRD图谱吻合,改性材料中金属Li的引入,增大晶面间距,BET比表面积分别为391.14、1 024.89 m^2/g,孔容积分别为0.346、0.645 cm^3/g,孔径分布均在0.7~1.2 nm。在298 K、0.1 MPa下,进气流速为50 mL/min时,Ni-MOF-74和Li-Ni-MOF-74的穿透时间分别为114、142 s,说明改性后的MOFs的吸附分离性能更好。

超声辅助刻蚀对Ti_3C_2T_x微观结构的影响

二维层状材料MXene由于其独特的物理化学性质,受到了广泛关注。本文通过超声辅助刻蚀Ti_3AlC_2的方法制备了多层的Ti_3C_2T_x,利用X射线衍射仪、N_2吸脱附测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其微观结构的变化特征进行了详细的表征和分析,并与磁力搅拌刻蚀制备的Ti_3C_2T_x样品相对比。结果表明,与磁力搅拌刻蚀相比,超声辅助刻蚀可以进一步减小Ti_3C_2T_x平均薄层厚度和增加原子层间距,主要原因是超声处理能够促进未发生反应的薄片层中Al原子层的刻蚀。刻蚀过程中同一Al原子层有些区域先发生刻蚀,而一些区域依然存在Al原子。探明了附着在Ti_3C_2T_x表面几十纳米的颗粒是空间群为■的六方结构AlF_3,并且随着刻蚀时间的增加,其逐渐向非晶体转变。

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩储层孔隙结构定量表征

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组是重要的页岩油气聚集区。通过铸体薄片、压汞及核磁共振等分析,结合医用CT、微米CT扫描技术、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)及Avizo可视化软件先进的数学算法,构建了吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层的三维数字岩心并提取了孔隙网络模型参数,获取全尺度孔径分布曲线,从多个维度综合开展其微观孔隙结构定量表征研究。研究结果表明:(1)研究区芦草沟组页岩储层的孔隙度平均为7.6%,渗透率平均为0.37 mD,为“低孔-特低渗”型致密页岩储层,其主要储集空间类型为次生溶蚀孔,含残余粒间孔、生物体腔孔和成岩微裂缝。(2)孔喉尺度为纳米—微米级不等,以0.12~1.75μm喉道贡献率最高,亚微米—微米级孔喉对渗流的贡献较大,孔隙展布形态多为孤立状和条带状,孔隙半径大多为4.5~12.5μm;喉道半径大多为1.3~5.1μm,喉道长度为5~15μm;孔喉配位数为1~2,孔隙结构具有非均质性强、连通性差等特点,孔喉连通性比孔隙尺度对渗流的贡献更大。(3)纳米尺度下,基质矿物主要为石英和钠长石,纳米级微孔大多分布于矿物颗粒(晶体)内部有机质孔及胶结物微孔隙,孔径为0.015~5.000μm。

EuBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)超导带材中掺杂相对He^(+)离子辐照缺陷演化及超导电性的影响

为探究稀土钡铜氧化物(REBCO)第二代高温超导带材中掺杂相对离子辐照缺陷演化及超导电性的影响机理,本文采用能量为1.4 MeV的He^(+)离子对国产化未掺杂和掺杂摩尔分数3.5%BaHfO_(3)(BHO)的EuBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)带材进行三种不同剂量的室温辐照实验并退火.电学性能测试表明,随着辐照剂量的增加,掺杂带材的临界电流密度仍均高于未掺杂带材并且下降程度更小.透射电镜表征结果证明,超导层中通过掺杂BHO纳米相引入局域应变改变了辐照He缺陷的迁移行为,在一定范围内修复了损伤的超导结构,提高了带材载流能力的辐照耐受性.同时BHO纳米柱作为强钉扎中心使得掺杂带材临界电流密度的磁场依赖性和温度依赖性受辐照影响更小.不同于中子或重离子辐照后,通过退火可以恢复材料一定程度的超导电性,本文中大剂量He^(+)离子辐照的两种带材经氧气氛退火后,其电学性能继续恶化.相比于未掺杂带材,掺杂带材中BHO产生的局域应变在高温下抑制了辐照He缺陷在三维方向上的尺寸增长,改变了磁通钉扎特性,延缓了因氦泡长大而造成的超导层结构无序和非晶化.本研究为评估REBCO超导带材在辐照环境下的工况服役行为提供了参考依据.

玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层孔隙结构特征

玛湖凹陷百口泉组是重要的砂砾岩油气聚集区。为了研究玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层的孔隙结构特征,开展了压汞、核磁共振、铸体薄片等分析,结合微米CT扫描技术、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)及MAPS显微图像拼接技术,从尺度与精度、二维与三维综合开展其微观孔隙结构特征研究。结果表明:①玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层孔喉尺度分布广泛,呈现较明显双峰特征,大尺度孔喉为亚微米—微米级,而小尺度孔喉为纳米—亚微米级,以0.5~4.0μm喉道贡献率最高,微米级孔喉对渗流的贡献较大。②微米尺度下,孔隙结构具有强非均质性,复模态等特点,孔隙类型以溶蚀孔、粒间孔及微裂缝为主,孔隙展布状态主要有条带状和孤立状2种,孔隙连通性比孔隙尺度对渗流的贡献更大。③纳米尺度下,扫描电镜确定其主要矿物为石英和长石,粒间压实作用充分,颗粒形状结合紧密,不同孔渗的样品基质内纳米级微孔形态各异,多以分布于矿物颗粒(晶体)内部蜂窝状长石溶蚀孔或填隙物表面微孔为主,可见方解石颗粒解理缝,对微米级球状微孔及纳米级溶孔起到较好的沟通作用。该研究成果可为致密砂砾岩储层孔隙结构表征及“甜点”预测提供借鉴。

XLPE绝缘高压电缆屏蔽料树脂关键性能研究

为进一步明确半导电屏蔽料中基体树脂的关键性能,选用国内外3种不同型号的半导电屏蔽料,分别对其微观结构进行表征,并对其电气、力学以及流变性能进行测试。结果表明:各屏蔽料的体积电阻率均较低,且电阻率温度稳定性均良好。进口屏蔽料基体树脂中的丙烯酸酯含量更高,具有更大的极性,材料的力学韧性更优。同时,进口屏蔽料的假塑性更强,在一定剪切速率范围内可以通过适当提高剪切速率以降低材料的黏度,提高流动性从而降低能耗,提高生产效率。基于实验分析结果,提出将材料的极性大小或酯含量,作为反映半导电屏蔽料中基体树脂的关键性参数。

Cr替代量对TiFe合金活化性能与储氢性能的影响

TiFe基储氢合金因其储氢性能良好,原材料价格低廉而广受人们的关注,但活化困难这个问题阻碍了其在工业领域方面的应用.为了研究Cr替代量对于TiFe合金活化过程的影响,使用真空高频电磁感应熔炼炉制备了Ti_(1.08)Y_(0.02)Fe_(0.8)Mn_(0.2-x)Cr_(x)(x=0,0.02,0.04)合金,测试合金的储氢性能并表征其微观结构.X射线衍射与透射电子显微镜的分析结果表明,试验后的合金中出现的新吸氢相CrH_(2)可以在试验条件下分解,增加了试验合金的可逆吸氢量.同时,Cr替代Mn显著缩短了合金的活化时间,降低了平台压.且随着Cr替代量的增加,合金的吸氢速率也随之增加.

机器学习在复合材料领域中的应用进展

复合材料因其密度低、比模量高、比强度高等优势成为汽车轻量化的重要材料。但因复合材料所涉及材料参数相对庞杂,成本高、周期长的传统复合材料研究方法已无法适应目前复合材料的发展趋势。近年来,基于数据挖掘的机器学习具有高效、高精等优势,为解决上述复合材料领域现存困境提供了新思路。通过阐述机器学习技术的基本原理、应用流程以及典型算法,总结其在复合材料领域的应用可行性。分析了机器学习在复合材料的微观结构表征、力学性能预测、复合材料优化设计、加工制造模拟速度四个方面的研究进展。分析表明,机器学习可用于复合材料研究领域,且具有较高的预测精度和可靠性。最后分析了机器学习在该领域的问题与挑战,为其未来研究方向和发展提出展望。

纳米钛酸锶粉体制备及其表面改性工艺研究

钛酸锶(SrTiO3)是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等电子陶瓷的重要原料,在电子工业上的应用非常广泛。以四氯化钛和氯化锶、氢氧化钠为原料,采用直接沉淀法合成纳米钛酸锶粉体,重点研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在合成过程中对纳米钛酸锶粉体性能的影响,并应用XRD,TEM,SEM,BET等一系列手段对其微观结构进行表征。结果表明表面活性剂SDBS的添加浓度有一最佳值(0.15 mol/L)。通过SDBS改性后的纳米钛酸锶粉体,其晶型结构没有发生改变,颗粒的形状为球形,平均粒径约为25 nm,粒度分布较窄,团聚现象也大为改善。

原位光催化水泥基材料的制备及性能

光催化剂在水泥基材料中的分散性问题一直是制约光催化水泥基材料性能的主要因素之一。本文通过在水泥基材料成型过程中加入铋系光催化前驱体溶液实现原位光催化水泥基材料的合成,提高光催化剂在水泥基体中的分散性,赋予水泥基材料光催化性能的同时改善水泥基体抗压强度。通过扫描电镜和EDS能谱对光催化水泥基材料微观结构和成分进行表征。结果表明,光催化水泥基材料对罗丹明B的降解效率最高可达91.64%,对氮氧化物的降解效率最高可达到15.03%,早期机械强度提升约10%。光催化剂在水泥基体中分散更加均匀,同时水泥基体致密度提高。本文揭示了原位光催化水泥基材料的光催化性能与机械性能的提升机制,为其他功能性水泥基材料的制备提供了理论基础。

不锈钢纤维填充导电膜片的性能研究

为探究不锈钢纤维长度与填充量对导电膜片导电性能与电磁屏蔽性能的影响,将不锈钢纤维均匀地铺撒在涂有脲醛树脂和丙烯酸树脂的表层纸上热压,制备具有电磁屏蔽功能的不锈钢纤维填充导电膜片。首先通过微观结构表征,分析不锈钢纤维在导电膜片平面和断面内的搭接状况;然后采用四电极法与同轴线法测试导电膜片的体积电阻率及电磁屏蔽效能;最后通过理论模拟探究不锈钢纤维填充导电膜片的电磁屏蔽机理。结果表明：1）随着不锈钢纤维填充量的增加,导电膜片平面和断面内不锈钢纤维之间交叉排列的混乱程度不断增加,并以随机排列的形式相互交织形成了有效的＂三维导电网络＂。2）随着不锈钢纤维长度和填充量的不断增加,导电膜片的体积电阻率逐渐减小,而其电磁屏蔽效能逐渐增大。3）不锈钢纤维的填充量、导电膜片厚度对导电膜片的导电性能影响显著。4）当不锈钢纤维长度为15 mm、填充量为250 g/m2时,导电膜片的体积电阻率降低为6.493×10-3Ω·cm,电磁屏蔽效能为37.77-51.42 d B,达到中等屏蔽效果,适用于对电磁兼容要求较高的场合。5）理论模拟结果表明,吸收损耗在导电膜片对电磁辐射的屏蔽效果中占有很大的比重,导电膜片表现出了很好的吸波特性。

碳纳米纤维吸附储氢性能分析

文中综合碳纳米纤维微观结构的表征结果以及氢吸脱附等温线的实验测量结果,对碳纳米纤维的吸附储氢性能进行了综合分析,分析发现:比表面积和中孔容积均与氢吸附量成线性关系;微孔容积对材料吸附性能影响较大,微孔容积与氢吸附量成抛物线关系;氢在常温左右以及77K下的吸附等温线呈现超临界气体的吸附特征,氢在273K和353K下的吸脱附等温线也基本重合,呈现的是物理吸附的特征。实验结果还说明:常温左右,甚至是77K下,碳纳米纤维均不适合于氢的吸附储存。

H、He离子辐照对国产ZIRLO合金氧化膜的影响

针对国产ZIRLO合金开展了H、He离子辐照对其腐蚀性能影响的研究。对国产ZIRLO合金样品分别进行高温(300℃)H、He离子辐照试验,辐照峰值剂量为1dpa,之后进行模拟一回路腐蚀试验。通过腐蚀增重方法得到腐蚀动力学曲线。利用慢正电子湮没多普勒展宽谱对未辐照样品和辐照样品进行微观结构表征,用透射电子显微镜对腐蚀125d的样品进行微观结构表征。结果表明,H、He离子辐照并未改变ZIRLO合金的腐蚀机理。He离子辐照产生的空位团可促进腐蚀过程中裂纹形核,增加了氧扩散通道,减少氧扩散激活能,导致腐蚀初期有明显的加速效应。H离子辐照对腐蚀的加速现象不如He离子辐照明显,原因是H离子辐照产生H-空位复合缺陷对氧扩散激活能减少作用较小。

小角X射线散射技术在材料研究中的应用

小角X射线散射(SAXS)是一种有效的材料亚微观结构表征手段。简单介绍了小角X射线散射理论,并综述了小角X射线散射技术在材料研究中的应用,内容涉及纳米颗粒尺寸测量,合金中的空位浓度、合金中的析出相尺寸以及非晶合金中的晶化析出相的尺寸测量,高分子材料中胶粒的形状、粒度以及粒度分布测量,以及高分子长周期体系中片晶的取向、厚度、结晶百分数和非晶层厚度的测量等等。