纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面抗渗性能和微观结构影响研究

采用试验的方法探究了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面劈裂黏结强度和抗渗性能的影响,其使用形式包括喷洒稀释溶液及作为增强相的砂浆界面剂两种方式,并与整体现浇试件及传统界面凿毛组的抗渗性能进行对比分析.同时,借助扫描电子显微镜(SEM)对不同纳米界面剂的黏结面微观结构进行了探究.最后,从界面强度、抗渗性能和微观机理3方面分析了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面黏结性能的影响.结果表明:两种纳米SiO_(2)界面剂均能不同程度地提高界面黏结强度及其抗渗性能,其中纳米SiO_(2)砂浆界面剂效果明显优于纳米SiO_(2)溶液组,且两者均存在最优掺量,分别为3.75%和2.5%;随着界面粗糙度的增加,黏结试件渗水高度和相对渗透系数逐渐降低;界面相对渗透系数与劈裂强度呈负相关,且相比于劈裂强度,相对渗透系数对界面缺陷更敏感.微观分析结果表明:纳米SiO_(2)的掺入改变了界面过渡区(ITZ)水化产物数量和C-S-H凝胶形貌,有效抑制了界面孔隙网络贯通,使ITZ微观结构更为致密.

球形纳米SiO_(2)的制备及其铝热剂的燃烧性能研究

采用溶胶-凝胶法,通过正交试验优化,制备平均粒径为120nm的球形纳米SiO_(2)。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及全自动比表面及孔隙度分析仪等手段对该纳米SiO_(2)进行了表征。将制得的纳米SiO_(2)与Al粉和纳米MnO_(2)混合,配制成零氧平衡的复合铝热剂,详细测试了该铝热剂的燃烧性能。结果表明:低温有利于颗粒粒径的控制和分散度的调整。溶液的介电常数对颗粒形成有较大影响。正硅酸乙酯和氨水的浓度与SiO_(2)颗粒大小成正比。BET数据表明,纳米SiO_(2)比表面积较大,为微孔和介孔的混合结构。SiO_(2)的粒度大小对铝热剂的燃烧时间与效率有很大影响。随着SiO_(2)粒径的减小,铝热剂的燃烧压力峰值及增压速率得到了显著的提升,这为纳米SiO_(2)在复合铝热剂中的应用提供了参考。

PHC管桩桩头混凝土掺纳米SiO_(2)及钢纤维的抗锤击性研究

为提高PHC管桩抗锤击性能,对掺纳米SiO_(2)钢纤维的混凝土进行研究,比选出质量及性价比最优的方法。分析表明,在本次研究范围内,掺加纳米SiO_(2)时,随着掺量的增加,抗锤击性呈现先增后减的趋势;掺加钢纤维时,随着掺量的增加,抗锤击性各项指标均显著提升。综合比较得出,掺钢纤维对锤击性能提升效果较为显著。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

纳米SiC和SiO2与玻璃纤维混杂填充PA6的力学性能及摩擦磨损性能

采用注塑成型法制备纳米SiC和SiO2与玻璃纤维混杂填充PA6尼龙复合材料,对PA6复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌。结果表明:纳米SiC或SiO2与玻璃纤维混杂填料能使PA6尼龙复合材料的拉伸强度和表面硬度增大。纳米SiO2与玻璃纤维混杂填料能使复合材料耐磨损性提高,以5%SiO2与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;而纳米SiC与玻璃纤维混杂填料导致复合材料的磨损量增大,纳米SiC或SiO2与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料的摩擦系数都低于尼龙材料。

SiC作为纳米SiO2多孔绝热材料红外遮光剂的试验研究

中高温环境下纳米SiO2多孔绝热材料对红外热辐射近于透明,而导致其绝热性能变差。针对这一问题,将SiC微粉作为红外遮光剂引入绝热材料中,测定了不同粒度和掺加量试样的有效消光系数。结果发现,在波长为2.5～7.0μm红外辐射波段,SiC微粉的引入能使材料有效消光系数大幅提高。无遮光剂试样的有效消光系数为1.9～12.6m2/kg,而加入质量分数25%中位粒径3.029μm的SiC微粉(SiC03)后,试样有效消光系数达到52.7～58.8m2/kg。背温试验结果证明了纳米SiO2多孔绝热材料中引入SiC后,其隔热性能得到明显改善。

SiC/SiO_2包覆Fe-Ni合金纳米粒子的制备及应用

采用电弧放电法,在15%CH4+10%SiH4+75%Ar的混合气氛中制备了SiC/SiO2包覆Fe-Ni合金纳米粒子,并用制备的SiC/SiO2包覆Fe-Ni合金纳米粒子作为磁性粒子,油酸为表面活性剂,机油为基液制备了磁性润滑油。用XRD、TEM、XPS、红外光谱和氧含量分析等手段研究了SiC/SiO2包覆Fe-Ni合金纳米粒子的相结构、形貌、粒度、表面组成和氧化特性。用粘度计和VSM研究了制备的磁性润滑油的粘度和饱和磁化强度。

核壳结构SiC/SiO_2 纳米线的低温合成与表征

以酚醛树脂(PF)作为碳源,纳米SiO2为硅源,在1300℃氩气气氛下通过碳热还原反应,制备出具有核壳结构的SiC/SiO2纳米线。采用X射线分析衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明;SiC/SiO2纳米线长可达数毫米,单根SiC/SiO2纳米线由直径30 nm的β-SiC晶体为内核和厚度约12 nm的无定形SiO2壳层组成;室温下SiC/SiO2纳米线的PL发光峰与β-SiC单晶的发光特征峰相比有蓝移。最后,讨论了核壳结构SiC/SiO2纳米线的生成机制。

SiC微/纳米纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料的制备和表征

以聚碳硅烷为先驱体进行静电纺丝,制备PCS微/纳米纤维毡,通过交联和高温热处理工艺得到柔性无定型SiC微/纳米纤维毡,然后以纤维毡作为增强体,结合溶胶-凝胶和超临界干燥技术,制备SiC微/纳米纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料(SiC/SiO_2)。结果表明:制备的SiC纤维毡平均直径为1.7μm,横向抗拉强度为0.6MPa,伸长率为6.0%。SiC微/纳米纤维毡与SiO_2气凝胶基体具有较好的相容性,SiC/SiO_2气凝胶复合材料疏水角为132°,比表面积为241.8m2/g,平均孔径为12.0nm,SiC微/纳米纤维毡在增强气凝胶韧性的同时保持了其良好的耐温性和疏水性能。

PVA纤维-纳米SiO2对混凝土抗疲劳性能的影响及机理分析

为研究PVA纤维和纳米SiO2的掺入对混凝土抗疲劳性能的影响,设计了单掺PVA纤维(P组)、单掺纳米SiO2(S组)和混掺PVA纤维与纳米SiO2(SP组)3组试件,对其展开疲劳后的单轴压缩试验,以经历疲劳荷载后混凝土试件的相对动弹性模量和抗压强度,作为分析评价不同掺料方式对混凝土疲劳性能影响的评价指标,并利用SEM电镜扫描试验研究了掺合料的微观作用机理。结果表明:3组混凝土较普通混凝土在抗疲劳性能上都有明显的提升,S组在提高混凝土强度方面表现最为明显;而SP组能够更有效地抑制混凝土内部劣化损伤的发展。从作用机理上来讲,PVA纤维是通过提高混凝土各单元间的抗拉能力,有效降低了混凝土在疲劳荷载作用下的损伤破坏,相当于延长了混凝土的破坏过程;而纳米SiO2则是通过参与反应生成C-S-H(水化硅酸钙)凝胶填充混凝土薄弱区,提高了混凝土的抗压强度,相当于提高了混凝土在疲劳荷载作用下的破坏起点。研究成果对混凝土结构抗疲劳设计有参考价值。

SiC-SiO_2纳米复合薄膜的光致发光特性研究

利用射频 (RF) 共溅射的方法在n-Si(111)衬底上,以SiO_2为主靶,上面放置不同数量的Si片和石墨片,沉积出掺杂氧化物SiC复合薄膜,随后在不同温度下进行退火处理,并研究了其光致发光谱和光激发谱。不同C含量的样品在450nm和580nm附近均得到不同强度的发光峰,主要来自于Si、C注入后引起的基质成键变化而带来的氧空位缺陷和Si晶粒,对于C含量较高的样品在580nm处观察到黄光发射与C团簇有关。利用FTIR和XRD表征了复合膜的结构,UV—VIS分光光度计表征了复合膜的透射吸收特征。

镶嵌在SiO_2基体中SiC纳米晶的紫外光致发光

将剂量为2×1016cm-2的C+以60 keV的能量注入到SiO2薄膜中并进行了退火处理。从样品的室温光致发光(PL)光谱中观察到六个PL峰,其峰位分别处于2.601 eV、2.857 eV、3.085 eV、3.249 eV、3.513 eV和3.751 eV。其中3.249 eV处的PL峰与4H-SiC有关。而对于尚未见报道的3.751 eV处PL峰,进行了红外吸收和荧光激发(PLE)测试:在PLE谱4.429 eV处显示出一个对应于3.751 eV处的激发峰。在红外吸收谱上证实0.205 eV(1650cm-1)处的吸收峰与3.751 eV处发光峰的起源相关,从而推断在3.751 eV处的PL峰应起源于氧空位缺陷。

Ar/CO气氛下无催化剂热蒸发法制备SiC/SiO2纳米链及其生长机理

在Ar/CO气氛中采用无催化剂热蒸发法在炭纤维基体表面制备SiC/SiO2纳米链。XRD、FT-IR、SEM和TEM结果表明:所制备的SiC/SiO2纳米链由单晶结构SiC纳米线和无定形结构SiO2球组成。CO的引入能促进形成SiO2,从而在冷却过程中形成SiC/SiO2纳米链。此外,光致发光光谱分析结果表明,SiC/SiO2纳米链在约350 nm处显示出一个较宽的发射峰,主要是由于SiO2球中的氧偏差以及SiC/SiO2的界面效应。本研究能为一维碳化硅基材料气相生长的研究提供指导。

SiC/SiO_2复合纳米粉体对Al_2O_3-MgO-ZrO_2层状复合陶瓷烧嘴材料力学性能的影响

为了提高Al2O3-MgO-ZrO2层状复合陶瓷烧嘴材料的强度、韧性和热震性能,制备了SiC/SiO2-Al2O3-MgO-ZrO2新型陶瓷材料。结果表明,SiC/SiO2复合纳米粉体的添加大大增加了材料的体积密度,增强了材料的抗弯强度和断裂韧性。特别是经1850℃焙烧的样品,当SiC/SiO2复合纳米粉体的含量为7%(质量分数)时,试样的抗弯强度和断裂韧性分别提高了23.1%和25.5%,在热震温差超过1000℃的恶劣条件下,其残余抗弯强度保持率仍高达69%。SEM观察表明,单纯的Al2O3-MgO-ZrO2材料的断面有游离的柱状颗粒存在,而添加SiC/SiO2的样品,不同氧化物和非氧化物颗粒紧密结合,形成光滑圆润的波浪状结构,这一显微结构对提高材料的力学性能有重要作用。

掺纳米SiO_2和掺硅粉高强混凝土性能的比较

对掺纳米SiO2和掺硅粉高强混凝土性能进行了研究,同时应用XRD和SEM对纳米SiO2、硅粉与水泥硬化浆体/大理石界面中氢氧化钙的反应程度进行了探讨.结果表明,掺入1%～3%纳米SiO2能显著提高混凝土的抗折强度、提高混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度.掺3%纳米SiO2的混凝土,与掺10%硅粉的混凝土相比,其抗折强度约提高4%～6%,而与不掺硅粉的混凝土相比,其抗折强度约提高31%～57%.在3%相同掺量的条件下,与硅粉比较,纳米SiO2能更有效地吸收水泥硬化浆体/大理石界面中所富集的氢氧化钙,更有效地细化界面中的氢氧化钙晶粒,从而起到改善界面的积极作用.

表面修饰SiO_2纳米微粒对锂基脂抗磨性能影响的研究

合成了表面修饰S iO2纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜、能量色散谱仪和X射线光电子能谱仪对钢球磨损表面进行了分析.结果表明:S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂具有良好的抗磨损性能,能够显著提高锂基脂的失效载荷.这是由于在摩擦过程中,S iO2纳米微粒富集在磨损表面并形成边界润滑膜,对磨损表面起到修复作用,从而使得锂基脂的抗磨和承载能力明显提高.

硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2的表面改性及其分散稳定性

采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2实现表面改性,并利用透射电镜(TEM)、粒径分析、Zeta电位、红外光谱(FTIR)等方法对改性后纳米SiO2的表面结构和在有机介质中的分散稳定性进行分析表征。结果表明,通过硅烷偶联剂KH570表面改性后,颗粒表面覆盖了硅烷偶联剂的有机官能团,提高了SiO2纳米颗粒在水溶液中的Zeta电位,降低了颗粒团聚程度。改性后的纳米SiO2粉体在有机溶剂中的团聚块体尺寸明显减小,从200nm降低到不足100nm。

硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米SiO_2

采用硅烷偶联剂KH-570在酸性条件下对纳米SiO2表面进行改性,并对改性前后的纳米SiO2采用粒径分析仪、傅里叶红外变换光谱仪、紫外-可见光光谱仪、扫描电镜等仪器进行了分析和表征。结果表明,硅烷偶联剂KH-570能成功地对纳米SiO2表面进行改性,使其表面化学键合了硅烷偶联剂的有机官能团,降低了颗粒团聚程度。

革用聚氨酯/SiO_2纳米复合材料的制备与物性研究

采用溶胶 凝胶反应制备纳米SiO2 颗粒 ,然后通过超声分散机将SiO2 纳米颗粒分散到聚氨酯树脂中制备出聚氨酯 SiO2 纳米复合材料。利用透射电子显微镜 (TEM)、傅里叶红外分光光度计 (FTIR)、万能电子试验机、动态力学分析仪 (DMA)、量热示差扫描仪 (DSC)分别表征了纳米复合树脂材料的结构和形态、力学性能和热稳定性。实验结果表明 ,纳米SiO2 颗粒均匀分布在聚氨酯中 ,并与聚氨酯的基团发生了反应 ;聚氨酯 SiO2 纳米复合材料具有较纯聚氨酯树脂更高的模量和内耗峰强度。拉伸强度和拉伸模量得到了很大的提高 ,并具有一个最佳值 ;而断裂伸长率有所下降 ,但随SiO2 含量的进一步增加又有所提高 ;纳米SiO2 掺杂对聚氨酯树脂的耐低温的性能影响不大 ,却提高了树脂的耐热性能 ,从而使聚氨酯树脂使用温度更宽。

单分散纳米SiO_2的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以正硅酸乙酯为原料制备了单分散纳米SiO2并表征了其结构,利用四球摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米SiO2作为500SN基础油添加剂的摩擦学性能.结果表明:所制备的SiO2为粒径60nm左右的球形微粒,其表面含有大量羟基,具有无定形晶体结构;纳米SiO2作为添加剂可以显著提高500SN基础油的承载能力和抗磨性能,当纳米SiO2的添加量为2.0%时,相应的pB值最高、磨斑直径最小、摩擦系数最低.