Processing and characterization of B_4C/Cu graded composite as plasma facing component for fusion reactors

A new approach for fabricating B4C/Cu graded composite by rapid self-resistance sintering under ultra-high pressure was presented, by which a near dense B4C/Cu graded composite with a compositional spectrum of 0-100% was successfully fabricated. Plasma relevant performances of sintered B4C/Cu composite were preliminarily characterized, it is found that its chemical sputtering yield is 70% lower than that of SMF800 nuclear graphite under 2.7keV D+ irradiation, and almost no damages after 66 shots of in situ plasma discharge in HL-1 Tokamak facility, which indicates B4C/Cu plasma facing component has a good physical and chemical sputtering resistance performance compared with nuclear graphite.

硼基金属复合物的点火和燃烧特性研究进展

综述了近几年国内外硼基金属复合物点火和燃烧特性的最新研究进展,重点归纳了二元硼基金属复合物、三元硼基金属复合物和纳米硼基金属复合物的点火和燃烧研究现状,并对比了其优缺点,其中对二元硼基金属复合物的研究较为丰富,对三元硼基金属复合物的研究大多集中于制备方向,关于点火和燃烧特性研究较少,对纳米基金属复合物的点火燃烧机理尚不清楚。指出了硼基金属复合物未来的研究方向:(1)对于制备工艺较简单的二元硼基金属复合物,下一步应具体研究其工艺对产物性能的影响;(2)利用分子动力学和有限元分析的方法对其燃烧机理进一步分析;(3)关于纳米硼基金属复合物可考虑建立一种稳定悬浮液进一步探究其点火和燃烧机制。附参考文献71篇。

金刚石粒径对金刚石/Cu-B合金复合材料热物理性能的影响

采用Cu-B合金为基体,选用粒径分别为110、230、550μm的金刚石颗粒作为增强体,利用气压熔渗工艺在1100℃、10 MPa气体压力下制备金刚石/Cu-B合金复合材料,研究金刚石颗粒粒径对复合材料组织结构、界面相分布及热物理性能的影响。结果表明,随着金刚石粒径的增大,复合材料热导率上升,热膨胀系数减小,复合材料界面处硼碳化合物含量增加,界面结合情况得到改善。由金刚石颗粒粒径为550μm时,复合材料热导率最高,可达680.3 W/(m·K),热膨胀系数最小,为4.905×10^(−6)K^(−1),符合高效热管理器件对金刚石/金属基复合材料的热物理性能要求,在电子产品散热器件方面具有良好的应用前景。

聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料的制备与性能

采用六方氮化硼(h-BN)、蔗糖和尿素以干法球磨的方式高产率制备了氨基和羟基功能化的氮化硼纳米片(BNNS-AH),对BNNS-AH进行了详细的表征,制备的BNNS-AH的厚度为1.5 nm,层数为4~6,平均直径约为1.5μm,产率可达91.0%,在水中稳定的分散液浓度可达30 mg/mL。然后以共混的方法制备了聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料(PTA树脂/BNNS-AH复合材料),并研究了BNNS-AH的添加量对PTA树脂/BNNS-AH复合材料热性能的影响。结果表明:与PTA纯树脂相比,复合材料的玻璃化转变温度(T_(g))、质量失重5%时的温度(T_(d5))、导热系数均有明显提升,其中当BNNS-AH质量分数为3.0%时,复合材料的T_(g)达到243℃,提高了32℃;T_(d5)达到362℃,提高了19℃;导热系数为0.33 W·m^(-1)·K^(-1),提高了64.5%。

碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的热稳定性及屏蔽性能

制备了质量分数3%、4%、5%及6%碳化硼以和不同厚度的碳化硼/铅/聚乙烯复合材料,并对碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的热稳定性和屏蔽性能进行了研究。经测试可知:当不同试样处于同一厚度时,添加质量分数6%碳化硼复合材料的高温基础性能较好;热重测试表明,该试样的质量损失较低,有效保持了其基础性能。同时,添加质量分数为6%碳化硼的复合材料的应用效果最佳,具有较好的粒子屏蔽性能。该结果为碳化硼/铅/聚乙烯复合材料的制备和性能评估提供了可靠的依据。

h-BNNS的掺杂改性及其光催化性能

为了发挥纳米贵金属与聚合物基体的协同光催化作用,采用RGO对六方氮化硼纳米片(h-BNNS)进行C元素、O元素掺杂,得到多孔掺杂氮化硼材料(BCNO),通过水热法将银纳米粒子(Ag NPs)负载在BCNO基体上制备BCNO/Ag复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和光催化性能进行表征,以CO_(2)光催化还原为反应模型测试BCNO/Ag复合材料的光催化性能。结果表明:经过非金属掺杂改性后的氮化硼仍然具有稳定的多晶结构;负载Ag NPs后,Ag NPs的等离子共振效应不仅显著增强了BCNO基体对紫外-可见光的吸收能力,而且提高了光生载流子的分离效率;复合材料制备过程中,当银的加入量为3.0%、复合样品焙烧温度为130℃时,得到的复合材料具有最佳的光催化性能,CO_(2)还原成CO的转化率为4.68μmol/(g·h)。因此,通过掺杂改性后的h-BNNS能够更好地稳定负载纳米贵金属,充分发挥纳米银与BCNO两者的协同光催化性能,为有机-无机纳米光催化剂的有效复合及性能研究提供理论基础。

六方氮化硼增强环氧树脂基复合材料的研究进展

环氧树脂作为一种综合性能优异的热固性树脂在众多领域得到广泛应用,但是其固化后脆性大且断裂韧性比较低,六方氮化硼(h-BN)作为一种纳米填料与环氧树脂结合可以显著提高环氧树脂的各项综合性能,同时可以极大增强环氧树脂在实际应用中的潜力。文中首先系统介绍了h-BN的结构与性能特点,以及常用的制备、改性与分散方法。其次,着重阐述了h-BN作为纳米填料添加到环氧树脂中形成复合材料,其对于环氧树脂复合材料的热学、电学、机械以及防腐性能的影响,同时也对h-BN增强环氧树脂各种性能的研究进展进行了阐述。最后展望了h-BN/环氧树脂复合材料的发展与应用前景。

酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料的制备与性能

以酚酞基聚芳醚腈酮(PEK-CN)为基体树脂,氮化硼(BN)为导热填料,采用粉末共混法和高温模压法制备了PEK-CN/BN导热复合材料,探究了BN粒径大小及粒径复配对PEK-CN/BN复合材料导热性能和热力学性能的影响。BN的添加能有效提升PEK-CN/BN复合材料的导热性能,当BN质量分数为30%时,复合材料的导热系数随BN粒径的增大呈现先减小后增大的趋势。当BN粒径为20μm时,导热系数达到最大值0.708 W/(m·K),较纯PEK-CN提高约83.3%。将粒径为10和2.6μm的BN按照质量配比3∶2制备的复合材料,其导热系数的最大值为0.961 W/(m·K),是纯PEK-CN导热系数的3.83倍,复合材料的导热性能得到显著增强。

BDD电极修饰及其在生物传感器中的应用进展

生物传感器已被广泛应用于对痕量有机物和生物大分子等物质的检测中,提高生物传感器的检测准确性、检测范围、灵敏度等检测性能是近年来的重点研究内容。掺硼金刚石(BDD)电极基于其优异的物化性质,是目前生物传感器理想的基底材料之一,但其存在价格昂贵、传感性能不高等问题,而化学修饰是提高BDD电极传感性能的有效途径。系统论述了吸附法、共价键结合法和电沉积法3种当前主流的BDD基底修饰方法,在阐述其反应机理的基础上,总结了不同方法所修饰的BDD电极在生物传感器中的应用,并深入分析了各修饰方法的优势和不足。最后,总结了BDD电极作为基底材料应用于生物传感器领域中存在的问题,并展望了未来的重点发展方向,以期为BDD电极的修饰和潜在的实际应用提供新思路。

基于泡沫陶瓷三维互穿网络负压浸渍法制备新型耐高温中子屏蔽材料

本工作制备了一种具有互穿网络结构的新型泡沫陶瓷/硼酚醛树脂复合材料,采用有机泡沫浸渍法和惰性气氛烧结制备了莫来石/碳化硼骨架增强体,采用负压浸渍和原位热固化方法制备了碳化硼/硼酚醛树脂基体。实验探究了微粉含量(碳化硼和高岭土各10%~30%)和烧结温度(1 300~1 500℃)对陶瓷骨架和复合材料的影响;当烧结温度设置为1 350℃,粉体原料质量占比设置为氧化铝55%、碳化硼15%、高岭土25%、二氧化钛5%时,烧结而成的陶瓷骨架与20%(质量分数)碳化硼/硼酚醛树脂的填充材料形成新型中子屏蔽复合材料,其综合性能可达到最优化;此时,泡沫陶瓷骨架线收缩率为3.36%,堆积密度为0.54 g/cm^(3),显气孔率为73.7%,骨架抗压强度为0.94 MPa;陶瓷/硼酚醛树脂复合材料显气孔率为0.2%,堆积密度为1.22 g/cm3,抗压强度为86 MPa;300℃保温10 h冷却后,残余抗压强度为54 MPa,抗压残余比为62%,服役温度为180~330℃;10%(质量分数)硼酸溶液浸泡72 h后,失重率为0.31%,残余抗压强度为82.5 MPa,抗压残余比为95.7%。放置于241Am-Be中子源前,复合材料(12~13 mm厚)总中子线性衰减系数为0.356 cm^(-1),总中子屏蔽率为35.5%,热中子线性衰减系数为1.061 cm^(-1),热中子屏蔽率为73.0%。该新型中子屏蔽材料不仅具有三维互穿网络结构,还包含了含硼骨架/含硼树脂/含硼填料的多级结构,为一种性能优良的耐高温新型中子屏蔽材料提供了设计参考。

氮化硼强化聚乙二醇/膨胀石墨复合相变材料的制备与热性能

以聚乙二醇(PEG1000)为原材料,采用热熔法混合膨胀石墨(EG)及氮化硼(BN)制备一种可用于电池热管理的定型复合相变材料。通过调整EG和BN的添加量,研究其对复合相变材料热物理性能的影响。基于红外光谱分析、差示扫描量热分析和热重分析,研究复合相变材料的化学结构、相变特性及热稳定性;基于稳态法搭建热导率测试装置,测试并计算复合相变材料的热导率。结果表明:当EG和BN的质量分数均为5%时,复合相变材料PEG1000/EG/BN的热稳定性良好,且蓄热效果最佳(潜热为126.72 kJ/kg,过冷度较PEG1000下降0.63℃);热导率为2.09 W/(m·K),相比PEG1000提高226.6%,相比PEG1000/5%EG提高27.4%。总体而言,PEG1000/5%EG/5%BN的制备流程简单,且热导率大于2 W/(m·K),潜热大于120 kJ/kg,适用于电池热管理系统。

B_(4)C-PrB_(6)/CeB_(6)汽车材料的制备及性能研究

分别以Pr_(6)O11和CeO_(2)为添加剂,采用无压烧结、热压烧结和放电等离子烧结法分别在2200℃、1900℃和1700℃制备了B_(4)C基复合材料,并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明,通过原位反应形成的PrB_(6)和CeB_(6)可以填充B_(4)C晶粒之间的孔隙,提高复合材料的致密性;与无压烧结和热压烧结相比,放电等离子烧结制备的复合材料具有更高的致密性;B_(4)C-CeB_(6)复合材料断裂韧性得以提高的原因是实现了高致密以及裂纹沿着CeB_(6)发生了偏转、分枝和桥联,最终延长了裂纹的扩展路径,降低了应力集中。采用放电等离子烧结制备的B_(4)C-CeB_(6)复合材料综合力学性能较好,相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了99.3%、34.7 GPa、451 MPa和4.38 MPa·m^(1/2)。

阻燃硬质聚氨酯泡沫/羟基化氮化硼纳米复合材料的制备与性能

采用超声辅助液相剥离法成功制备了羟基化氮化硼纳米片(BNNS),并与聚醚多元醇(PMPO)分子链原位结合,制备了阻燃硬质聚氨酯泡沫/氮化硼纳米导热复合材料。结果显示,该方法制备的BNNS片层薄且表面含有较多官能团。相比未剥离的h-BN,羟基化BNNS改善了聚氨酯泡沫的微观孔隙结构。随着BNNS含量增加,复合材料的压缩强度先升高后逐渐降低。在0.5%~1%范围内,复合材料表现出最佳的热稳定性和协同阻燃性能。当BNNS含量为1.5%时,RPUF/BNNS复合材料的热导率提高了186.2%,达到0.063 W/(m·K)。

微米BN-纳米SiO_(2)联合改性环氧树脂复合材料的制备与介电性能研究

环氧树脂因其加工工艺性好、粘结性高、介电性能优良,在高压输电、电机绝缘、电力电子封装等领域有广泛的应用。本文选用具有较高的热导率和良好的介电性能的六方氮化硼(h-BN),以及具有较好的导热性能二氧化硅(SiO_(2))作为掺杂填料改性双酚A型环氧树脂。研究了掺杂填量和比例对复合材料介电常数实部和虚部频谱的影响,实验结果分析表明掺杂总填量为10 wt%-20 wt%,BN与SiO_(2)的质量比为80:20至70:30时,复合环氧树脂样品在介电常数实部和虚部均有一定的改善,与纯环氧树脂相比,复合环氧树脂样品的介电性能得到了提升。

防弹陶瓷材料的研究现状及发展趋势

随着军事科技的进步,战场人员和装备对自身的防护等级要求越来越高,防弹材料应运而生。主要应用在防弹衣、车辆装甲、航空等领域。陶瓷防弹材料因具备强度高、硬度大、高弹性模量、稳定性好、轻质等特点成为防弹材料领域研究的热点。对三种常见的防弹陶瓷氧化铝、碳化硅、碳化硼进行概述,指出单一型陶瓷材料应用在防弹陶瓷存在的不足,阐明了可以通过增加纤维/晶须、添加其他颗粒或改变陶瓷制造工艺或形成复合相等方式提高传统单一型防弹陶瓷的性能,最后就防弹复合陶瓷材料的研究现状以及未来发展方向进行了分析和展望。

氮化硼对聚丙烯复合材料性能的影响

以氮化硼为填充,聚丙烯为基体,采用熔融共混的方法制备聚丙烯/氮化硼复合材料。通过力学性能、流动性能以及导热性能等研究发现,随着氮化硼的加入,复合材料的冲击性能、弯曲性能、熔体流动性均有明显提升,拉伸强度、断裂伸长率、熔体流动速率有明显下降。氮化硼填充量为20%,复合材料的冲击强度为3.42 kJ/m 2,弯曲强度为41.97 MPa,弯曲模量为2.78 GPa,拉伸强度为30.37 MPa,断裂伸长率为4.14%,熔体流动速率为2.89 g/(10 min),此时导热系数均为0.345 W/(m·K),比纯PP基体增加了50%。

氮化硼透波材料的研究进展与展望

本文从高超音速导弹天线罩材料的性能要求和现有天线罩材料的优缺点出发,介绍了氮化硼陶瓷的优异性能,综述了近年来氮化硼透波纤维和氮化硼透波复合材料的研究进展及应用,并对氮化硼透波材料未来的发展趋势作了展望。

钾硼胁迫对棉花功能叶物质成分影响的FTIR表征

钾和硼均是植物必需的营养元素,对植物的生长、发育与生理代谢等起着重要作用。棉花对钾和硼都有较高的需求量,而棉花缺钾或缺硼时有发生。以鄂抗8号品种的棉花作为研究材料,利用傅里叶变换探讨钾硼胁迫对棉花功能叶片物质成分的影响。红外光谱(FTIR)对钾硼胁迫下棉花叶片的物质成分进行研究,分析钾硼缺乏情况下叶片红外光谱的差异。结果表明:(1)缺钾处理时,1 546.86,1 438.85,1 153.39和1 024.17cm-1这4个特征峰消失,且其他特征峰的相对吸光度值与正常处理相比均减小,表明缺钾时棉花功能叶片蛋白质、纤维素、可溶性糖和核糖的结构发生变化且含量降低。(2)缺硼条件下,叶片的特征峰的相对吸光度均有所升高,因而,缺硼则导致蛋白质及可溶性糖、纤维素等碳水化合物等的运输受阻而在叶片中积累。(3)钾硼同时缺乏,棉花功能叶片特征峰的位置和相对吸收强度与正常处理相比有很大差异,表现为棉花功能叶片蛋白质和可溶性糖等碳水化合物的含量升高,而核酸和多糖分子等含量下降。因此缺钾导致棉花功能叶片蛋白质、纤维素、可溶性糖和核糖结构变化的含量降低;缺硼时蛋白质及可溶性糖、纤维素等碳水化合物等在叶片中积累;缺钾缺硼时蛋白质和可溶性糖等碳水化合物含量升高,而核酸和多糖分子等含量下降。

硼复合粒子的制备及其性能表征

通过溶剂蒸发、相转移、溶剂/非溶剂等方法,用LiF、AP、纳米铝粉三种物质包覆硼微粒,制得不同的硼复合粒子及推进剂试验样。采用IR、SEM、DTA、TG等手段对复合粒子性能进行了表征。结果表明,硼复合粒子的表面状况有了一定的改善,硼复合粒子与AP混合物的表观分解热从-19.7J·g-1增加到1799.1J·g-1,热失重从52%提高到69.02%;相对于纯硼粉的推进剂,硼复合粒子的推进剂的表观分解热最高提高了12.6%。

超细硼粉粒径对硼粉/AP复合物热性能影响

为了促进高能硼粉在固体推进剂中能量的充分释放,研究了粒径对超细硼粉的热性能的影响。采用行星磨对硼粉进行超细粉碎,制备了粒径分布均匀、粒径大小不同的超细硼粉。对超细硼粉与高氯酸铵(AP)的复合物进行热分析,发现复合物的热分解峰温度较纯AP的降低不明显。但复合物的表观分解热随硼粉的粒径减小有明显增加,最多增加到原料硼粉复合物的28.4倍。复合物中硼粉的热失重率也随粒径的减小而增加,最多达原料硼粉的9.7倍。