一种改进型1-3-2压电复合材料的研究

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。

氮化硼气凝胶@HKUST-1复合材料的制备及气体吸附性能研究

HKUST-1作为一种多孔材料,因其超高的比表面积和孔隙率,在气体捕获和分离方面应用广泛。但是HKUST-1通常以粉末形式存在,在使用过程中通常会出现粉尘、堵塞和力学性能差等问题。为了解决这些问题,以氮化硼(BN)气凝胶作为基体,采用原位生长的方法在其纤维表面生长HKUST-1晶体,制得了块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM和TEM等表征技术对复合材料进行结构和形貌的分析,并对其力学性能、CO_(2)吸附和选择性能进行测试。研究结果表明,通过原位生长的方法成功制备了具有一定的力学性能的块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。其中,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料在50%的应变下材料的压缩强度为32 k Pa。同时,在273 K、1 bar的条件下,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料表现出最佳的吸附性能,吸附量为73 cm^(3)/g,是纯相BN气凝胶的2.3倍。

Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes二维材料的制备及其陶瓷基复合材料的研究现状

二维钛碳化物(Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes)具有独特的层状结构、优异的电学性能、良好的化学稳定性和较高的比表面积,被广泛应用于能源、存储、医学、电磁屏蔽和传感器等领域。通过液相法选择性刻蚀钛基MAX相中的A位元素,可制得Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes。Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes作为增强相,与陶瓷材料有效复合形成陶瓷基复合材料,进而改善陶瓷材料的使用性能。目前,绿色高效制备无氟Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes的研究尚处于起步阶段,且Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes陶瓷基复合材料的增强机理和高温使用性能仍有待探究。综述了Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes的制备方法,同时介绍了Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes在陶瓷基复合材料中的应用,并对Ti_(n+1)C_(n)T_(x)-MXenes的发展趋势和面临的问题进行了展望。

1-3-2压电复合材料机电理论分析和频率仿真

该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下,1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明,纵向尺寸比变大时,频率曲线呈下降趋势;横向尺寸比变大时,频率曲线呈上升趋势;横纵尺寸比变大时,频率曲线呈缓慢下降趋势;基底厚度变大时,频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中,纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。

改性1-3型压电复合材料理论模型与仿真

针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材料的结构参数对厚度机电耦合系数、等效密度和厚度频率常数的影响。结果表明,陶瓷-环氧复合相的体积分数为0.2~0.5,陶瓷-环氧复合相中的压电陶瓷体积分数为0.6~0.7时,改性1-3型压电复合材料的性能参数较好;利用ANSYS软件对复合材料进行了有限元仿真,将仿真结果与理论计算进行了对比,二者具有较好的一致性,验证了理论模型评估材料性能的准确性。

基于1-3压电复合材料宽带超声换能器研究

电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹配层阻抗与匹配层厚度对换能器性能的影响,开发了一种基于1-3压电复合材料的聚焦超声换能器,实现了82.3%的电声转换效率与140 kHz的换能器带宽。结果表明,与同等规格的传统压电陶瓷聚焦超声换能器相比,该超声换能器的两项指标分别提升了105%与250%,这为大功率聚焦超声换能器的设计开发提供了参考与指导。

基于软模法制备1-3型压电复合材料及高频医用超声换能器

高频医用超声成像技术因其高空间分辨率而被广泛应用于人体组织的精细结构观察,其中高频超声换能器的核心材料是1-3型压电复合材料。采用软模板法直接烧结了锆钛酸铅(PZT)压电微柱阵列,进而制备PZT/环氧1-3型压电复合材料,并对其进行了微观结构观察和电学性能表征。材料微观结构完整,机电耦合系数达到0.64。采用此复合材料制备了中心频率为20 MHz的高频超声换能器。采用脉冲回波法对换能器进行了性能和声场测试,并利用其对人体皮肤进行了超声成像,换能器的插入损耗、带宽分别为13.1 dB和84.2%。结果表明,软模法制备的1-3型压电复合材料能使高频超声换能器兼具低插入损耗和大带宽,这为高性能高频医用超声换能器提供了一种低成本、高效率的商业化制备方法。

HKUST-1(Cu)及其复合材料吸附去除水体污染物的研究进展

金属有机框架及其复合材料因具有独特的结构和卓越的性能,在水处理研究领域得到广泛关注。HKUST-1(Cu)作为一种具有突出吸附性能的金属有机框架材料,近年已经成为吸附水体中有毒物质的研究热点。详细探讨HKUST-1(Cu)和相关复合材料的一般合成方法及其去除各类水体污染物的研究进展,目的是为HKUST-1(Cu)和相关复合材料去除水体污染物的研究方向提供一个方便于理解的概述。根据HKUST-1(Cu)和相关复合材料的研究现状和进展,对其去除环境污染物方面的发展趋势做出展望。

超快激光制备高频1-3型PIN-PMN-PT复合材料超声换能器

与其他压电材料相比,1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性,更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究,同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65,声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器,结果表明,换能器中心频率为17.68 MHz,-6 dB带宽为84.38%,插入损耗为-25.4 dB。

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。

关于14Cr1MoR+lncoloy 825复合材料的焊接

高性能复合材料在石油化工行业的广泛应用,其材料的焊接性及焊接过程中的工艺控制对产品的质量及使用性能起到关键性作用。随着材料的不断更新,其中14Cr1MoR+lncoloy 825复合材料综合了耐高温、抗硫化氢应力腐蚀等优质特点,在石油化工行业中常用于条件苛刻的工况中,但基层材料和复层材料的力学性能和化学成分存在较大的差异,因此设备制造过程中此位置的焊接尤为重要。分析14Cr1MoR+lncoloy 825复合材料的焊接特点,介绍了其在对应焊材的选择要求,以及焊接过程中应采取的工艺方法、采取工艺措施及施焊要点,以保证焊接接头性能。通过焊接试验证明,14Cr1MoR+lncoloy 825复合材料在合理的工艺措施保证下具有较好的焊接性,严格执行焊接工艺要求可以保证产品的焊接质量,焊接产品完全能够达到设计要求。

黄鳝csf1r基因的克隆及时空表达特征分析

【目的】克隆黄鳝csf1r基因,并对其时空表达特性进行分析,为探明csf1r基因在黄鳝不同体色形成中的作用奠定基础。【方法】采用RACEs(Rapid-amplification of cDNA ends)技术从黄鳝皮肤cDNAs中克隆得到csf1r基因的全长cDNA序列,对其编码蛋白进行生物信息学分析。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测csf1r基因在黄鳝不同组织、不同发育时期胚胎或个体及3种体色黄鳝(黄黑斑鳝、碎花斑鳝和隐花斑鳝)皮肤和肾脏中的相对表达量,分析该基因的表达特征。测定3种体色黄鳝肝脏中的碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC)。【结果】黄鳝csf1r cDNA序列全长为4430 bp(GenBank收录号:OP589303),其编码区长度为2937 bp,编码978个氨基酸,存在免疫球蛋白结构域和蛋白激酶催化结构域2个保守结构域。荧光定量PCR结果表明,csf1r基因在黄鳝脑、精巢、卵巢、肠、心脏、肾脏、肝脏、肌肉、皮肤和脾脏等组织中均有表达,在脾脏和心脏中表达量较高,其次是肾脏、皮肤和肌肉,卵巢中表达量最低;csf1r在胚胎眼晶体形成期开始大量表达,显微观察发现该时期胚胎的躯干上开始有色素颗粒出现。在3种体色黄鳝皮肤和肾脏中,csf1r基因在黄黑斑鳝的皮肤中表达量最低,而在其肾脏中表达量最高。3种体色黄鳝肝脏氧化应激指标测定结果发现,黄黑斑鳝肝脏中的碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力比其他2种体色黄鳝高,但是差异未达显著水平。【结论】csf1r基因可能不仅参与了黄鳝体色的形成,还与黄鳝非特异性免疫相关。

短切碳纤维含量对Csf/SiC复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热压烧结法制备短切碳纤维增强碳化硅(short carbon fiber reinforced SiC composite,Csf/SiC)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验测试不同短切碳纤维(Csf)含量的复合材料的干摩擦磨损性能,借助扫描电镜观察其磨痕形貌,分析不同Csf体积分数对复合材料摩擦磨损性能的影响。研究表明:由于碳纤维在复合材料中具有增强基体和固体润滑的作用,以及其自身良好的热传导性和低摩擦系数,因此,Csf/SiC复合材料的摩擦系数随Csf体积分数增大而不断降低;当Csf含量在42 vol.%以内时,复合材料的磨损率比无纤维SiC材料有大幅度减少,并且随着Csf体积分数增大而降低;但当Csf含量达到53 vol.%时,由于Csf含量高,导致纤维和基体之间的结合强度有所降低,造成复合材料的磨损率急剧增大。在本文研究范围内,含30 vol.%Csf复合材料具有最佳的摩擦磨损性能。

1-3型压电复合材料及其研究进展

１－３型压电智能复合材料是由一维连通的压电相平行排列于三维连通的聚合物中而形成的两相压电复合材料．简述了１－３型压电智能复合材料形成及其材料结构构成变化的发展历程，并从理论分析、参数辨识、数值计算和试验方法四方面阐述了宏观等效特征参数的研究状况．在此基础上对现有的制备工艺技术的优缺点进行了比较，对声学、医学、控制、航空航天等已应用和可能应用的领域的现状和发展趋势进行了回顾和展望，最后建议了１－３型压电智能复合材料今后几个较为重要的研究方向．

1-3型水泥基压电复合材料传感器的性能

以1-3型水泥基压电复合材料作为传感元件制备了水泥基压电复合材料传感器。研究了水泥基压电复合材料传感器的频率响应、线性性能以及应用于混凝土后的传感性能。结果表明:当加载频率小于5 Hz时,所有载荷下传感器输出电压的幅值均增大,但当加载频率大于5 Hz时,所有载荷下传感器输出电压的幅值几乎与输入载荷频率无关;传感器的输出电压幅值和输入载荷幅值之间存在明显的线性关系。水泥基压电传感器在实际混凝土结构中具有良好的传感特性,其输出电压与复杂载荷、随机载荷和脉冲载荷均呈现明显的一一对应关系,且与输入载荷基本同步,不存在滞后现象,试验输出电压值与理论输出电压值也非常吻合。该传感器非常适合于土木工程结构的健康监测。

1-3型压电复合材料

1－3型压电复合材料是目前研究和应用得比较广泛的一种压电材料．本文简述了这种压电复合材料的理论模型、制作方法和实验结果；指出除了圆形PZT压电材料所具有的径向模和厚度模以外，1－3型压电复合材料还具有横向结构模．本文介绍了这种压电复合材料的特点，如低声阻抗、低介电常数、高静水压压电常数以及PZT相分布的可控制性等．这些特点有利于改善压电复合材料换能器的时间响应和空间响应．

羧甲基壳聚糖锌多肽复合材料局部应用对巴马小型猪龈沟液中IL-1、TNF-α和PGE-2含量的影响

目的 :探讨羧甲基壳聚糖锌多肽复合材料(carboxymethyl chitosan zinc and peptide,CMC-Zn^+-P)能否有效减缓牙周组织炎症的发生及发展,寻求一种能够有效防治牙周病的新型材料。方法:以巴马小型猪为实验对象,随机分为4组,空白对照组、羧甲基壳聚糖锌多肽复合材料组(材料组)、刷牙组以及刷牙+羧甲基壳聚糖锌多肽复合材料组(复合组)。收集实验起始时及实验进行1个月后的龈沟液,以酶联免疫吸附法(ELISA)检测龈沟液中IL-1、TNF-α和PGE-2的含量,同时记录临床牙周指数;将得到的数据录入SPSS18.0软件包进行统计学分析。结果 :实验起始时,各组中IL-1、TNF-α和PGE-2的含量及临床检查指标均无显著差异。实验1个月后,复合组中IL-1、TNF-α和PGE-2的含量均显著低于其他3组(P<0.008);刷牙组和材料组的IL-1、TNF-α和PGE-2含量显著低于空白对照组(P<0.008);刷牙组中,IL-1的含量显著低于材料组(P<0.008),PGE-2的含量显著高于材料组(P<0.008),而TNF-α的含量无显著差异(P>0.008)。另外,4组之间的牙结石指数差异显著(P<0.05),其中,复合组牙结石指数显著低于其他3组,刷牙组和材料组显著低于空白对照组。结论:羧甲基壳聚糖锌多肽复合材料能够有效减轻牙周组织炎症,减缓牙结石沉积,与刷牙配合效果更佳。

基于类1-3-2型压电复合材料高频水声相控阵换能器研究

对基于类1-3-2型压电复合材料的高频相控阵换能器进行了理论分析和实验研究。通过切割与填充去耦材料制作类1-3-2型压电复合材料,并对类1-3-2型压电复合材料的基元进行布阵,在二维方向上形成4个子阵。通过对子阵适当相移,抑制主瓣和保留栅瓣,在空间上形成所需的发射与接收波束。实现了通过一个多元平面阵列形成4个所需的指向性波束,测速时避免了声学补偿。与传统使用4个活塞型收发换能器形成指向性波束的方法相比,相控阵换能器的几何尺寸显著减小。研究结果表明,基于类1-3-2型压电复合材料高频水声相控阵换能器具有高发射响应,宽频带,波束一致性好,结构紧凑,制作工艺简单可靠等优点。

1-3型水泥基压电复合材料的制备及性能

采用切割-浇注法,以硫铝酸盐水泥为基体,制备了1-3型水泥基压电复合材料。详细阐述了1-3型水泥基压电复合材料的制备过程;研究了0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.375PbTiO3-0.25PbZrO3压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料的压电性能、介电性能和声阻抗的影响。结果表明:压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料性能有很大影响,随着w/t的增加,其压电应变常数d33、机电耦合系数Kp与Kt、机械品质因数Qm、介电常数rε和介电损耗tanδ均随着w/t的增加而减小,而压电电压常数g33值几乎不受w/t的影响。在压电陶瓷体积分数仅为22.72%的条件下,调节压电陶瓷柱的宽厚比w/t至0.130,可使复合材料的声阻抗与混凝土的声阻抗十分接近,从而有效地解决了智能材料在土木工程中的声阻抗相容性问题。

PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备和性能研究

以乙酸铅、乙酸镧、乙酸氧锆和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图象表明,该陶瓷纤维均匀致密.用阿基米德法测得陶瓷纤维的密度为:7.78×103kg/m3.对于直径为4.4mm、厚度为43μm、陶瓷含量为70％的PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其压电常数d33、机电转换常数kt分别为:410pC/N和0.631.