BaTiO_(3)/Co_(3)O_(4)复合材料对PMS体系降解的效能优化

目的研究添加剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)对所得BaTiO_(3)/Co_(3)O_(4)(BT/Co)复合材料表面Co^(2+)相对含量及催化活性的影响。方法采用溶胶-凝胶法结合高温焙烧合成了铁电BT/Co复合材料,用于激活过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)氧化降解水相中的亚甲基蓝(Methylene Blue,MB);通过有机污染物MB的氧化降解实验,探讨了CTAB与EDTA-2Na对获得BT/Co复合材料催化活性的影响。结果CTAB与EDTA-2Na作为添加剂,对所得BT/Co复合材料的相组成与微观结构无明显影响,但催化剂表面Co^(2+)相对含量呈现出明显变化。结论当EDTA-2Na为添加剂时,所得BT/Co复合材料表面Co^(2+)相对含量提高,活化PMS生成了较多的活性氧化物种,加速了MB的降解,10 min内MB的降解率达到99%。

多层陶瓷电容器BaTiO_(3)材料的研究前景与展望

本文从BaTiO_(3)基介质材料的设计出发,阐述了发展高体积效率和高电容MLCC的关键问题和最新进展。本文在简要介绍MLCC和介电材料的基础上,总结了目前开发高性能可靠的BaTiO_(3)基介电材料存在的问题,并阐述了形貌调控、化学改性和掺杂改性等提高介电性能的策略。最后,对MLCC的发展和未来应用进行了展望。

V_(2)O_(5)-BaTiO_(3)添加对低温烧结NiCuZn材料磁性能的影响

采用固相反应法制备NiCuZn软磁铁氧体材料,探究添加V_(2)O_(5)助熔剂和BaTiO_(3)(BTO)共同作用对铁氧体微观结构和磁性能的影响,以期实现NiCuZn铁氧体的低温烧结。V_(2)O_(5)作为助熔剂可以起到促进晶粒生长和晶界成型的作用,但过量的V_(2)O_(5)的添加会导致出现晶粒异常生长,恶化磁性能。通过对样品高频下的损耗进行分离和分析,明确了致密化的小晶粒尺寸样品可以获得低的功率损耗。添加0.5 wt%的V_(2)O_(5)和0.03 wt%BTO的样品获得了优良的磁性能,室温下起始磁导率μ_(i)为669、饱和磁感应强度B_(s)为373 mT、功率损耗P_(cv)为212 kW/m^(3)(1 MHz,30 mT)。

BaTiO_(3)包覆正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的改性研究

以BaTiO_(3)为包覆层,对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的界面变化以及电化学性能进行了研究。本文介绍了BaTiO_(3)包覆正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的材料结构以及界面状态的变化,分析了不同包覆比例对三元正极材料电化学性能的影响。XRD,SEM和TEM结果表明,BaTiO_(3)包覆并未改变正极材料的层状结构,并且成功包覆在了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)颗粒表面。电化学表征结果表明,3wt.%BaTiO_(3)包覆的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)在50次循环后的R_(ct)(24.5Ω)远小于未包覆的样品(111.8Ω),并且在高截止电压下(2.8~4.5V)表现出较好的界面稳定性和动力学过程,5C倍率下放电比容量达到136.6mAh/g。

放电等离子体烧结BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的介电和阻抗性能

采用传统固相反应法合成BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷,研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明:BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷具有钙钛矿型,晶体结构为赝立方相,晶粒尺寸约为0.64μm,密度为5.81 g/cm^(3),最大介电常数为7149,且随频率升高相变温度向高温移动。在1 kHz下,BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的ln(1/ε-1/ε_(m))与ln(T-T_(m))的拟合曲线斜率为1.61,在-41~169℃内,Δε/ε_(25℃)≤±15%,表明样品有良好的温度稳定性。此外,随温度和频率的升高,材料的阻抗降低,在50℃下,当频率为100 Hz时,电阻为2.33×10~6Ω,离子电导率为10^(-8)S/cm。

3D打印连续纤维复合材料工艺、结构优化研究进展

连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨大的设计空间.为充分发挥先进材料性能优势和3D打印成型灵活性,研究人员分别从材料性能和结构设计出发,探索与3D打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案,实现产品创新设计和性能提升.本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作,结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析,并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.

高分子材料3D打印应用与案例

高分子材料3D打印是增材制造的重要部分,其3D打印方式较多,发展前景广阔。本文以高分子材料在3D打印领域应用为主,讲述了常用的三种高分子材料3D打印方式原理和实际应用案例,介绍了其他四种高分子材料3D打印方式原理及技术要点,了解了我国聚合物3D打印机向超大型高温型发展的动态以及3D打印丝材转向使用粒料节约材料成本,兼容多种高性能3D打印材料,让聚合物3D打印更好地为国民经济发展增添新动能。

自支撑BaTiO_(3)薄膜的制备与铁电性研究

BaTiO_(3)(BTO)铁电氧化物薄膜因其在非易失信息存储、智能传感、生物医疗、纳米发电机等领域潜在的应用而受到了人们的广泛关注。目前,为了保证BTO薄膜能高质量外延生长,通常选择晶格匹配的氧化物做衬底,所生长的薄膜与衬底之间存在较强的化学键,很难将其从衬底上大面积地剥离下来,所以也无法实现下一步转移到可用于高密度器件集成的的Si基衬底上。文章使用水溶Sr_(3)Al_(2)O_(6)(SAO)为牺牲层的方法,将生长在Nb-SrTiO_(3)(Nb-STO)衬底上的BTO外延薄膜可以大面积、无褶皱地转移到Si基衬底上。并且,转移后的自支撑薄膜仍然保持了完美的结晶度和室温铁电性。此结论对自支撑氧化物薄膜在高密度铁电器件的集成方面奠定了一定的基础。

新型α-MoO_(3)/CuO复合材料电化学性能及其结构

研究了α-MoO_(3)材料和α-MoO_(3)/CuO新型复合材料的电化学性能及其结构,结果表明:α-MoO_(3)/CuO复合材料电化学性能优于α-MoO_(3)材料,在扫速10 mV·s^(-1)的条件下,α-MoO_(3)/CuO和α-MoO_(3)比电容分别为3.41和1.58 F·g^(-1),α-MoO_(3)/CuO的比电容是α-MoO_(3)的2.16倍;α-MoO_(3)/CuO在高频范围内具备良好的离子响应,有较好的导电性能;α-MoO_(3)/CuO在1、2、3 A·g^(-1)的电流密度下的电容量分别为125.48、55.50、28.32 F·g^(-1),α-MoO_(3)的电容量分别为55.64、22.31、10.75 F·g^(-1);SEM结果显示CuO颗粒比较均匀地分布在α-MoO_(3)上;XRD测试结果表明复合材料结构中存在α-MoO_(3)和CuO。

新工科背景下高分子材料课程仿真实验建设——以3D打印虚拟仿真为例

随着社会的发展和科技的进步,新工科教育对高等工程教育提出了新的要求。虚拟仿真实验具有实验不受时空限制、节约耗材、安全易行的优点。高分子材料是支撑战略性新兴产业和重大工程不可或缺的物质基础,将虚拟仿真实验引入高分子材料课程实验教学,实现学生自主学习和自主实验,加深对材料、纺织和服装等纤维制造相关领域知识的融合理解,提升专业自信和岗位能力,为学生创建一个具有设备认知、原理学习、模拟训练、实验操作、数据交互、综合考核等功能的综合平台,在教学中获得了良好的效果。

不同掺量铁尾矿对3D打印混凝土胶凝材料性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。本文研究了掺铁尾矿3D打印胶凝材料的力学性能、流变性和微观结构性能,结果表明:尾矿的粒径较小,可以作为3D打印材料的骨料,在3D打印过程中可以顺利通过输送胶凝材料的管道。随着铁尾矿掺量的不断增大,3D打印胶凝材料的剪切黏度的变化规律呈现出先减小后稳定的趋势,剪切应力的变化规律却呈现出不断增大的趋势,随着层间间隔时间不断增大,3D打印胶凝材料的抗压强度和抗折强度均呈现下降的变化趋势,但是在层间间隔时间在20~30 min之间时,抗压强度和抗折强度下降幅度较为平缓;随着层间间隔时间不断增大,3D打印胶凝材料的层间粘结强度均呈现下降的变化趋势。铁尾矿掺量为30%的3D打印胶凝材料在水化90 d后,经过XRD衍射实验得到胶凝材料的物质成分主要有石英、钙矾石、方解石、钠长石、钙钛矿、Ca_(2)SiO_(4)和水化硅酸钙等七种物质。

Sb_(2)S_(3)/石墨烯负极材料的制备及其储钠性能研究

钠离子电池(sodium-ion batteries,SIBs)具有成本低的潜在优势,有望成为替代锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)的储能设备。为提升钠离子电池的性能,开发出适应钠离子脱嵌的负极材料尤为重要。硫化锑(Sb_(2)S_(3))因其理论比容量高被认为是较好的钠离子电池负极材料。本文使用简单水热法将Sb_(2)S_(3)与石墨烯复合,制备Sb_(2)S_(3)/石墨烯复合材料(Sb_(2)S_(3)/Gr)。结果表明:Sb_(2)S_(3)/Gr作为钠离子电池负极时,不仅表现出良好的电导率(3.5×10~(-3)S/cm)和钠离子扩散速率(4.853×10~(-13)cm~2/s),而且在0.5 A/g的电流密度下,首圈库伦效率为76.27%,经150次循环后的比容量稳定在488 m A·h/g,表现出较高的比容量。Sb_(2)S_(3)/Gr复合材料表现出了极大的应用潜力,为高性能钠离子电池负极材料的研发提供了一定的参考价值。

LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)阴极接触材料导电特性调控及其对SOFC电化学性能的影响

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻,提升了SOFC单电池性能及热循环稳定性。结果表明:预压造粒的样品(LNF-2)与高温烧结预处理的样品(LNF-3)的面电阻更小,分别为0.074和0.076Ω·cm^(2);在750℃施加1 A/cm^(2)电流负载后,能够更快地进入稳态,并保持颗粒尺寸稳定。其中,LNF-2单电池在750℃下的峰值功率密度0.94 W/cm^(2)较未处理的LNF的0.66 W/cm^(2)高,但在热循环过程中性能衰减较大,下降了20%;而LNF-3单电池在20次热循环后峰值功率密度仅下降了4%。本研究对高可靠SOFC电堆装配及其长寿命稳定运行具有指导及参考价值。

时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响

以Cu、Y、Ti和CuO粉末为原料,采用机械合金化(MA)和热还原的方法制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合粉末。然后经放电等离子烧结(SPS)技术制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料,并对材料进行了900℃固溶1 h和不同温度时效2 h的处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、拉伸试验和导电率测量仪等研究了不同温度时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料的晶粒和第二相尺寸增大,导电率降低,最大应变和抗拉强度先增大后减小。Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料经900℃固溶1 h+400℃时效2 h后,综合性能最优,其具有良好塑性的同时,抗拉强度和导电率分别达到326.4 MPa和73.0%IACS。

Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co_(3)O_(4)种子层和Co_(3)O_(4)薄膜,再在Co_(3)O_(4)薄膜上水热生长Fe_(2)O_(3)纳米棒,获得了高质量的Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料。通过改变Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe_(2)O_(3)组分的含量。结果表明,Fe_(2)O_(3)纳米棒覆盖在呈网状结构的Co_(3)O_(4)薄膜上,随着Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度即Fe_(2)O_(3)组分含量的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10^(10)Jones)。

多组分多层级3D打印材料研究进展

多组分多层级3D打印材料(McMl3DPMs)是一种新兴的先进材料,源于多孔材料、复合材料和增材制造的融合。由于增材制造赋予了Mc Ml3DPMs三维架构跨越广泛组分构成和结构类型的能力,Mc Ml3DPMs拥有杰出的机械性能,甚至是通常被认为相互排斥的性能(例如高强度和高韧性)。本文重点介绍为了实现高性能结构用Mc Ml3DPMs所必须解决的科学挑战以及最近研究工作对此做出的努力,将从结构设计、制造过程建模、缺陷表征和性能评价3个方面对相关案例进行回顾。最后,本文指出了当前研究的不足之处,并展望了Mc Ml3DPMs的未来发展,包括讨论了进一步推进这一新兴领域发展的几个可能的研究方向。

多材料食品3D打印设备的工艺参数试验研究

为研制一种圆柱坐标式多材料食品3D打印设备,对其挤出、成型及多材料等工艺参数进行试验研究。以马铃薯泥混合材料为打印原材料,利用搭建的样机进行工艺参数试验。结果表明:打印喷嘴高度在1.1~1.6 mm,喷嘴直径大于0.8 mm,挤出速度与打印速度相匹配,具有良好的挤出特性;打印速度对产品成型尺寸偏差的影响最大,单层层厚对产品表面质量及成型效率的影响最大;快速、均衡及高精3种工况下,多材料的最佳回抽时间分别为12.5,14.5,15.0 s。研究为确定及优化圆柱坐标式多材料食品3D打印设备的工艺参数提供指导。

原子层沉积Al_(2)O_(3)对尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料的影响机理

为提升尖晶石相LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在深度荷电状态下的界面稳定性,采用原子层沉积法在单晶LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表面可控沉积了纳米级Al_(2)O_(3)层。改性后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表现出优异的长循环耐腐蚀性能(1C电流密度下循环500次的容量保持率高达94.7%)。进一步的表界面解析结果表明:原子层沉积技术构建的纳米级Al_(2)O_(3)包覆层能够明显抑制材料本体与电解液的腐蚀反应,降低过渡金属离子的不可逆溶解与析出;另外,基于HF表面刻蚀产生的AlF_(3)具有增强的耐刻蚀性能,可显著提升LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在长循环及高电压下的服役性能。

用于高效去除水中孔雀石绿的三层结构磁性复合材料Fe_(3)O_(4)@聚丙烯酸@ZiF-8的制备

设计并合成了一种以磁性纳米粒子为核,聚合物为中间层,金属有机骨架材料为外层的三层结构磁性复合材料(Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8)。首先利用溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)纳米粒子,然后通过蒸馏沉淀聚合法在Fe_(3)O_(4)纳米粒子表面包覆聚丙烯酸(PAA)层,最后通过原位沉积法在PAA外部包覆ZIF-8。在对Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8的组成和结构进行表征的基础上,深入研究其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。透射电子显微镜(TEM)显示Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8具有明显的三层结构,Fe_(3)O_(4)的平均粒径为117nm,PAA层厚度约为17 nm,ZIF-8层的厚度约为14 nm。Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8对MG的吸附量随着p H的升高而增大,吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型。此外,Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8还表现出良好的重复利用性能,8次循环利用后对MG(500 mg·L^(-1))的最大吸附量仍可达982 mg·g^(-1)。

SDBS调控ZnO/CaCO_(3)复合材料的制备及光催化性能研究

以ZnCl_(2)、CaCl_(2)和Na2CO_(3)为反应物,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为分散剂和形貌的调控剂,采用共沉淀法制备了ZnO/CaCO_(3)复合材料。XRD和FT-IR结果显示,ZnO/CaCO_(3)复合材料中包含六方纤锌矿结构的ZnO以及方解石型CaCO_(3)。SEM表明,加入SDBS后,改善了ZnO微粒团聚性。复合材料中ZnO是由片层松散排列在一起所形成的类球形,而CaCO_(3)为边长4μm左右且表面光滑的六面体形。光催化性能测试表明,ZnO/CaCO_(3)复合材料比ZnO具有更好的光催化降解性能,这可能得益于SDBS在材料合成过程中的调控作用以及复合材料中ZnO和CaCO_(3)的协同作用。经过5次循环降解实验后,ZnO/CaCO_(3)复合材料对亚甲基蓝的降解率仍超过94%,说明该复合物具有良好的光催化稳定性。