羟基硅酸镁复合粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的抗磨自修复机理

以羟基硅酸镁复合矿物粉体作为润滑油添加剂,采用MM-200型环-块摩擦磨损试验机研究了45#钢摩擦副的减摩抗磨性能;采用扫描电子显微镜观察了钢环磨损表面和润滑油所含添加剂颗粒的形貌,采用能谱仪分析了钢环磨损表面成份,采用表面形貌仪测定了钢环磨损表面粗糙度,进而探讨了复合矿物粉体添加剂的抗磨自修复机理.结果表明:羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂对钢-钢摩擦副具有良好的减摩抗磨作用.在基础油(46#机油)润滑条件下,随着载荷的增加,磨损机制由轻微擦伤转变为严重擦伤和黏着磨损.在含添加剂的油润滑条件下,较低载荷下钢环磨损表面发生轻微擦伤,且擦伤程度比基础油润滑下的更轻;而在较高载荷条件下钢环磨损表面非常光滑,呈现轻微的黏着磨损迹象.其原因在于在较低载荷条件下,添加剂在摩擦过程中可发生团聚形成大小不一的球状团聚体,球状团聚体可起到微球轴承的作用,使钢-钢摩擦副由滑动接触状态转变为滚动接触状态,从而显著降低摩擦系数,提高抗磨性能.而在较高载荷下,羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂易在钢-钢摩擦副磨损表面形成自修复抗磨层,从而隔离金属表面的直接接触,起到良好的减摩抗磨作用.

自修复固井前置液自修复机理

将水灰比为0.44的油井水泥净浆灌入钢管中养护,然后切片并造缝,制作成钢管切片样品,放入清水和固井自修复前置液中浸泡养护,通过测试抗窜强度和对比分析样品微观结构与水化产物组成特征,研究固井自修复前置液的自修复机理。运用X-射线衍射仪对样品的物相组成进行分析,利用热重(TG/TGA)方法测定样品中Ca(OH)2含量,采用压汞仪对样品的孔结构变化进行分析,最后利用环境扫描显微镜对样品的微观形貌进行观测,并对测试样品的微区进行X射线能谱定性、定量分析。研究结果表明,GSN自修复前置液和NMFSJ自修复前置液能够渗透到样品的微裂缝中,与裂缝附近的氢氧化钙和未水化产物发生水化反应,形成硅酸钙结晶或水化硅酸钙凝胶和碱式碳酸钙等水化产物,自动修复样品的微裂缝;NMFSJ自修复前置液还能够渗透到样品固化体本体的孔隙中,激活水化反应;另外其有一部分组分不参与直接生成结晶体,而是催化水泥环中未水化的水泥颗粒水化。

微生物自修复混凝土载体材料研究进展

裂缝的存在会使混凝土性能逐渐退化,因此进行裂缝修复具有重要意义。基于微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)的自修复技术作为一种环境友好、长期可行的修复方法而备受关注。在自修复体系中,微生物矿化沉积能力直接决定自修复的效果,而载体则充当微生物“保护壳”的作用,为其新陈代谢提供足够的空间,载体材料的使用显著提高了微生物抵抗恶劣环境的能力,确保自修复效果的实现。本文评述了目前国内外应用于微生物自修复混凝土体系中载体材料的研究成果。对微生物自修复混凝土的工作机理进行阐述与总结,对多孔类载体、闭合类载体、纳米材料载体以及菌群自身充当载体等不同载体材料的研究进展进行了讨论与对比,分析了载体材料的专利转化以及工程应用,并指出当前存在的问题。最后,展望了载体材料在微生物自修复混凝土领域的应用前景,旨在为该技术的应用提供一定的指导和建议。

天然蛇纹石粉体润滑油添加剂的自修复性能及自修复层形成机理研究

采用RFT-III型往复摩擦磨损试验机(盘-块接触方式)考察了油酸表面修饰天然蛇纹石粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的自修复性能;采用显微硬度计测定了试块磨损表面硬度,采用扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪分析了试块磨损表面和截面的形貌、组成、典型元素的化学状态,探讨了天然蛇纹石粉体的自修复机理.结果表明:油酸表面修饰天然蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率.这是由于其可经由摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减摩抗磨性能的自修复层所致.自修复层由不同粒径的纳米颗粒密堆积而成,主要成份为Fe2O3和非晶石墨,并含有少量Fe、有机物碎片、含硅有机化合物、SiO2等.

自溶型水泥基裂缝自修复材料的性能研究

混凝土结构容易开裂,裂缝的存在势必影响其整体性和耐久性。以活化海泡石复合膨胀剂和硅酸钠为修复组分、溶于碱性溶液的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为涂层材料,研制了一种适用于水泥基胶凝材料的自溶型裂缝自修复材料。以强度恢复率和裂缝修复率为评价指标,探讨了该自溶型自修复材料对水泥砂浆裂缝自修复行为的影响,并结合XRD和SEM探究了微观自修复机理。结果表明,自溶型裂缝自修复材料的掺入能够显著提升水泥砂浆的强度恢复率和裂缝修复率。当其掺量为10%时,水中养护28 d修复的最大裂缝宽度可达0.38 mm,相应的强度恢复率和裂缝修复率分别达到了97%和100%。裂缝自修复机理在于:PVB涂层薄膜在碱性溶液中逐渐溶解并释放修复组分,生成大量与水泥基材料相容性好且高强和膨胀性的结晶物质以及高黏结力的C-S-H等凝胶。

高安全电池自修复聚合物电解质理论计算

自修复材料是指材料受到外力损伤后能够进行自我修复的材料。将自修复聚合物作为电解质应用于锂离子电池,能提升电池在极端环境下的安全性和稳定性。但是自修复聚合物在理论计算方面的研究较少。通过高通量计算和模拟优选具有自修复功能的聚合物电解质材料,开展了羟基、羧基、羰基、硫醇键等典型高分子链段之间的分子间作用力的理论计算(发现羰基酯键的相互作用能大于0.1 eV),并计算了羰基酯键、二硫键、硼酸酯键等动态共价键交换反应的交换活化能(分别为4.32 eV、5.78 eV和2.51 eV)及其在电解液中发生交换反应的理论温度(低于25℃)。最后根据上述计算结果,模拟了聚合物电解质在典型锂电池电解液中的自修复行为,验证了含有羰基酯键、二硫键、硼酸酯键的聚合物高分子具有良好的自修复性质。本研究可为未来高安全性电池的开发提供重要参考。

渗透结晶水泥基复合材料研究综述

渗透结晶水泥基复合材料具有良好力学性能、耐久性能与自修复性能,是一种具有发展潜力的低碳建筑材料。渗透结晶剂中的活性化学物质可通过渗透和结晶反应产生晶体,具有修复水泥基复合材料裂缝的功能,在隧道、桥梁、水坝等工程上具有广阔的应用前景。本文首先介绍了渗透结晶水泥基复合材料的原材料、配比、制备与养护;其次介绍了渗透结晶剂对水泥基复合材料力学性能和耐久性能的影响;再次评价了其自修复性能与影响因素,分析了自修复产物及机理;最后,探讨了其未来的研究方向。

外援型自修复聚合物材料研究进展

综述了近年来自修复聚合物材料的研究进展,根据自修复过程是否需要外加修复剂,聚合物基复合材料自修复方法主要包括外援型自修复和本征型自修复。结合近几年最新研究成果,归纳了几种典型的外援型自修复方法,主要包括空心纤维自修复、纳米粒子自修复、微胶囊自修复(双环戊二烯修复剂体系、环氧树脂修复剂体系等)、微脉管自修复、碳纳米管自修复等,系统阐述了这几种自修复方法的修复机理、自修复体系特点及研究现状。展望了自修复材料的研究前景:优化和开发新的修复剂体系以提高修复效率、实现真正意义上的仿生材料。

本征型自修复聚合物材料研究进展

回顾了自修复聚合物材料的研究现状,目前所采用的自修复方法主要包括外援型自修复(纳米粒子自修复、微胶囊自修复、空心纤维自身修复、微脉管自修复等)和本征型自修复(可逆共价键自修复、可逆非共价键自修复),重点介绍了本征型自修复聚合物材料的最新研究进展,可逆共价键自修复是通过在体系中引入酰腙键、双硫键、N—O键、Dieal-Alder可逆反应等实现的,可逆非共价键自修复是借助于体系中的氢键作用、疏水作用、静电作用、离子作用、大分子扩散作用、金属配体作用等机理实现的,对它们的修复机理及研究现状进行了系统的阐述,展望了自修复材料潜在的应用领域,如高屋建筑、核材料贮存、生物医疗材料等。

微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用

论述了微胶囊自修复技术以及自修复机理,重点阐述了微胶囊自修复技术在聚合物基复合材料中应用的最新研究成果。通过分析聚合物基自修复复合材料对微胶囊结构和性能的要求,指出了今后的发展方向和应用前景。

混凝土损伤自修复技术的研究与进展

混凝土自修复技术在土木工程领域中发挥着重要作用。该技术能使混凝土表面裂缝有效愈合,改善内部结构,提高服役期间的力学性能和耐久性。本文系统介绍了目前国内外关于混凝土损伤自修复领域的研究成果及应用情况;对混凝土自修复技术的原理进行了分类总结;对基于化学原理、物理学原理以及生物学原理的自修复技术进行了阐述和对比,分析了当前混凝土自愈合效果的评价方法,并给出了各自的适用范围;指出了混凝土自修复研究存在的问题,展望了其发展趋势和前景。

自修复凝胶体系研究进展

自修复凝胶是目前自修复材料领域的研究热点之一,因其独特的性能在很多领域有潜在的应用。文中综述了近几年来国内外开发的最新自修复凝胶体系,重点介绍了几种超分子自修复凝胶体系,包括通过氢键作用自组装成三维网络结构的主-客体自修复凝胶、胆甾醇基自修复凝胶、甘露醇基自修复凝胶及通过金属配位作用形成的金属配体自修复凝胶。此外,还介绍了有机/无机粘土复合自修复凝胶体系、酰腙-双硫自修复凝胶、遥爪聚乙二醇-壳聚糖基自修复凝胶等其他新型自修复凝胶体系,同时对它们的自修复机理进行了简要的阐述,最后展望了其发展前景。

基于Diels-Alder反应的聚氨酯自修复材料设计及研究进展

综述了Diels-Alder反应在聚氨酯领域的应用研究进展,特别是呋喃-马来酰亚胺结构的自修复聚氨酯体系。归纳了DA型线性自修复聚氨酯、DA型支化/交联自修复聚氨酯的特点及研究进展。指出了自修复聚氨酯材料转化为工程材料面对的问题,并展望其发展前景。

自修复微胶囊及其防护涂层应用研究进展

随着自修复技术的不断发展,微胶囊在防护涂层等领域日益表现出突出的应用优势。文中综述了单壁、双壁自修复微胶囊的配方设计与结构性能以及微胶囊的模拟仿真研究现状,综述了以异氰酸酯、环氧树脂、缓蚀-腐蚀抑制剂、植物油为修复剂的自修复微胶囊在防护涂层中的应用研究进展,总结了现有微胶囊自修复材料存在的问题,提出了将自修复微胶囊与分子动力学模拟相结合的研究方法,希望通过该方法建立微胶囊宏微观结构与性能的关联性规律,实现对微胶囊自修复机理的深入探索与研究。

减摩自修复添加剂的应用和发展前景

对自修复的类型、减摩自修复添加剂的种类以及自修复机理进行了综述,并对减摩自修复添加剂的应用前景以及中国发展减摩自修复材料的必要性作了探讨。

力学强度对自修复水性聚氨酯修复行为的影响

合成一系列基于双硫键动态交换的自修复水性聚氨酯,研究了硬段含量、交联剂用量对自修复水性聚氨酯力学性能的影响以及力学强度对其自修复行为的影响,并探讨了自修复行为对修复温度和时间的响应机制以及该类聚氨酯的自修复机理。结果表明:随着硬段含量和交联剂用量的提高,聚氨酯的力学强度提高;当水性聚氨酯的力学强度从28 MPa提高至40.3 MPa,自修复性能呈现下降趋势,当力学强度达40 MPa时,几乎不能修复(修复率4%);对力学强度<30 MPa的样品,随着修复温度的提高和修复时间的延长,其自修复率提高,但对于高力学强度(≥40 MPa)的样品,即使升高温度和延长时间,其自修复率仍十分有限(修复率13%)。自修复机理研究表明:体系内双硫键的动态交换和氢键的热可逆协同作用是其自修复的主要原因。

自修复材料在储能器件中的研究现状

对自修复材料的外援型和本征型两种自修复机理进行介绍,对修复模型进行分析,并详细阐述本征型自修复材料作为储能器件中的电极黏结剂、聚合物电解质、集流体、电极涂层和液态金属电极等的研究进展。总结自修复材料在当前研究中的困境,并对发展方向进行展望。

本征型自修复聚合物材料研究进展

对本征型自修复进行了详细介绍,具体阐述了利用酰腙键、二硫键、Diels-Alder反应等可逆共价键以及氢键、疏水、静电和金属配体作用等可逆非共价键来制备自修复材料的修复机理和研究现状,最后阐述了本征型自修复材料目前存在的问题,以及未来的发展目标和方向。

自修复聚氨酯弹性体的制备及性能研究

目的对自修复聚氨酯弹性体的制备工艺及性能进行综述,为制备高修复效率的聚合物提供指导,并指出其未来的发展趋势。方法从聚氨酯弹性体的修复机理出发,收集并分析自修复聚氨酯弹性体的最新研究进展,总结典型自修复聚氨酯弹性体的制备工艺和性能指标;根据修复机理进行分类,对近年来本征型(Diels-Alder反应、Disulfide键、氢键等)和外援型(微胶囊化)自修复聚氨酯弹性体的制备和性能进行综述,并讨论自修复聚氨酯弹性体的修复效率。结论虽然基于不同动态键的自修复聚氨酯弹性体取得了一定的发展,但开发高修复效率的材料仍然是一个巨大的挑战。总结了提高自修复聚氨酯弹性体力学性能的途径,为实现修复性能与力学性能的平衡提供了指导。

微胶囊型自修复高分子材料的研究进展

目前外援型自修复高分子材料主要通过往高分子基体中添加修复剂来制备,根据不同的载体可分为空心纤维自修复、纳米粒子自修复、微胶囊自修复、微脉管自修复以及碳纳米管自修复五种。本文回顾了微胶囊型自修复高分子材料的研究进展与应用,介绍了双环戊二烯自修复体系、异氰酸酯自修复体系、环氧树脂自修复体系、马来酰亚胺基自修复体系这四种比较重要的自修复体系的自修复原理及应用,对目前微胶囊型自修复高分子材料仍存在的问题进行分析,并对其发展方向进行展望。