介孔SiO_(2)负载十二水磷酸氢二钠/硬脂酸复合相变材料的性能研究

Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O是一种储热能力良好的相变材料,在很多领域中应用非常广泛。但Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O与很多水合盐材料都具有过冷问题,进行多次冷热循环后会慢慢地失去相变储热的性能。使用多孔材料与其复合能有效降低Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O的过冷度,并且用脂肪酸与Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O形成的复合材料可以明显降低其过冷度,从而提高复合相变材料的相变潜热。因此,为了解决相分离问题以及降低过冷度、提高相变潜热、增加相变储能材料的使用范围,本研究主要以Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O与C_(18)H_(36)O_(2)为相变芯料,且以介孔SiO_(2)为载体对二元相变材料进行吸附,制备了一种崭新的高性能复合相变储能材料。此外,制备了不同质量比的二元复合相变材料,并对其热物性、微观结构以及热循环稳定性进行测试表征,分析了不同原料配比及介孔SiO_(2)对二元复合相变材料性能的影响。研究结果表明,介孔SiO_(2)主要通过毛细作用吸附二元相变材料,同时,介孔SiO_(2)负载后的复合相变材料中部分二元材料仍处于游离状态,但介孔SiO_(2)的孔道几乎被填满,总体上提高了二元复合相变材料的相变潜热。此外,经过循环热的测试,进一步验证了负载后的二元复合相变材料可长期使用,并且拥有良好的热物性能。

石墨、SiO_2在铜基摩擦材料基体中的摩擦学行为研究

在添加石墨及添加石墨与SiO2 后的两种铜基摩擦材料中 ,摩擦系数都随着转速的提高而减小 ,前者的磨损量随转速的提高而增大 ,而后者的则相反。基体中加入石墨 ,低转速下主要发生粘着和犁削现象 ,当转速增加后材料的磨损以犁削和剥层脱落为主 ,高转速条件下则出现氧化磨损 ,石墨在摩擦表面被碾成一薄层 ,与表面塑性变形金属和磨屑形成多层叠加结构 ,削弱了表层与基底的结合强度 ,易发生层状剥落。基体中加入石墨与SiO2 后 ,在较低转速下材料以磨粒磨损为主 ,高转速时则伴有少量氧化磨损 。

C16醇改性SiO 2基体材料对荧光强度的影响因素研究

黄磷炉渣大量堆积不仅会造成资源浪费,还会污染环境,针对黄磷炉渣能够得到合理利用,研究了以黄磷炉渣为主要原料,经过硝酸酸浸制备SiO_(2)这一工艺流程。因SiO_(2)生物相容性好、化学稳定性高、表面易于功能化等优点,可以作为制备荧光材料的基体材料。稀土金属Ce^(3+)直接掺杂到SiO_(2)上很难实现,所以SiO_(2)的表面改性是稀土金属掺杂SiO_(2)基制备荧光材料的一项关键因素,C16醇原料便宜,操作简单,并且改性效果明显,能够显著提高SiO_(2)基的接枝率,因此采用C16醇对SiO_(2)进行表面改性。为了探究优化的实验条件,考察C16醇投入量、改性时间、溶剂体积、改性温度和洗水用量对材料荧光强度的影响。结果表明:0.2g C16醇与30mL乙醇溶剂在175℃温度下反应2h,洗水用量为70mL为优化改性条件。

纳米SiO_(2)活化磷渣水泥胶凝材料性能研究

大量磷渣堆积严重污染了环境,将其应用于混凝土材料中可实现固废利用,但是磷渣的引入会严重降低水泥强度,因而将纳米SiO_(2)引入到磷渣混凝土中可以实现大掺量应用磷渣资源,实现节能减排。研究中发现,磷渣掺量10%、20%和30%,随着磷渣掺量增加,对水泥砂浆的早期强度影响较大,强度显著降低;纳米SiO_(2)颗粒按照水泥用量的0.5%、1.0%、2.0%、4.0%和8.0%掺加,当掺量不超过4.0%的条件下,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间不断减少,并且强度得到了一定的改善,但是当掺量达到8.0%时,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间反而增加,对应强度也有所降低。因而,通过纳米SiO_(2)颗粒的合理引入,可以有效改善磷渣胶凝材料的活性,提高固废资源消纳,有助于环保和资源化社会发展。

刹车用SiO_2/Cu复合材料基体中Fe和Sn对摩擦性能的影响

在MM-1000型摩擦试验机上测试Cu-Fe,Cu-Sn,Cu-Fe-Sn三种基体的SiO2/Cu复合材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察及能谱分析讨论基体中Fe和Sn的存在状态、作用以及对材料摩擦性能的影响。结果表明,Cu-Fe-Sn基体的SiO2/Cu复合材料具有更高的摩擦系数及稳定性、更小的磨损量,可承受更高的制动速度,是适合高速制动的高性能刹车材料。

烧结温度对SiO_(2f)/SiO_(2)陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能的影响

通过系统研究烧结温度对SiO_(2f)/SiO_(2)陶瓷基复合材料的密度、孔隙率、微观形貌、拉伸性能、弯曲性能及韧性的影响,获得了高强高韧性复合材料。随着烧结温度升高,材料密度升高;而孔隙率先降后升,归因于基体的收缩增加,且在850℃下收缩严重产生了微裂纹。微观形貌结果表明:随着烧结温度升高,收缩增加,SiO_(2)基体由粗糙变得光滑;基体由颗粒黏接状转变为陶瓷熔融状;且纤维与基体结合由弱变强。随着烧结温度的升高,拉伸强度逐渐降低。拉伸性能主要取决于复合材料的韧性。随着烧结温度升高,弯曲强度先升后降,并在700℃取得最高值71 MPa。只有在基体具备一定强度前提下,韧性才能充分发挥作用。在650℃~750℃烧结温度制度下,复合材料可实现拉伸性能、弯曲性能与韧性的最优化。

纳米SiO_(2)/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO_(2),并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO_(2)含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明:质量比为6%的纳米SiO_(2)的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO_(2)提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO_(2)之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。

针刺结构SiO_(2f)/SiO_(2)复合材料的等离子烧蚀性能及介电性能研究

通过溶胶凝胶法制备针刺结构石英纤维增强石英(SiO_(2f)/SiO_(2))复合材料,研究了其在1400℃~2000℃下的等离子烧蚀性能,并研究了其介电性能的变化。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料进行了表征,采用短路波导法对材料Ku波段的介电性能进行数据分析。研究结果表明,随着烧蚀温度由1400℃升高至2000℃,质量烧蚀率和线烧蚀率分别由0.001 g/s和0.003 mm/s增加到0.003 g/s和0.012 mm/s,介电常数由2.95升高到3.05,介电常数变化≤0.1,损耗角正切无明显变化规律且均小于0.008。

纳米SiO_(2)增强高流态早强水泥灌浆材料的水化机理

为了满足民用基础设施日益增长的功能要求,水泥灌浆材料必须具有高流态、早强和低收缩的特定性能。本文采用正交试验方法研制了纳米SiO_(2)增强的高流态早强水泥灌浆材料(HECM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)测试分析了在不同养生龄期和纳米SiO_(2)含量情况下,纳米SiO_(2)对HECM微观结构和水化产物的影响机制。结果表明:HECM在养护1 d时的弯曲强度和抗压强度分别高于3.5 MPa和12 MPa,流动性和收缩率分别小于11s和0.15%;与普通水泥基材料相比,随着HECM中水化速率的加快,纳米SiO_(2)对强度的影响将提前发生。

纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料中水的形态分布规律研究

为了研究纳米SiO_(2)气凝胶对水泥基复合材料水分分布机制的影响,采用LF-NMR技术对室温环境下不同掺量(0、5%、7%、10%)纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料(AIC)吸水30 min后的T2信号进行了测试,在真空饱和的条件下,采用孔隙体积内饱水度描述AIC吸水前后含水量空间变化。结果表明:AIC0、AIC5、AIC7、AIC10试件的T2谱最高峰的峰面积所占比例分别为83.0%、78.7%、79.3%、79.6%,掺入纳米SiO_(2)气凝胶降低了最高峰的峰面积;当纳米SiO_(2)气凝胶掺量由0增至10%时,AIC试件的吸附水、毛细管水及孔隙水饱水度均减小;纳米SiO_(2)气凝胶能降低AIC的自由水存储性能。

SiO_(2)纳米纤维复合材料研究进展

随着纳米科技的快速发展,SiO_(2)纳米纤维复合材料因其卓越的物理化学特性,如高比表面积、优异的机械强度和良好的热稳定性,在材料科学领域引起了广泛关注,此次研究探索了SiO_(2)纳米纤维的合成方法、性能优化策略及其在环境治理、生物医学和能源转换存储等领域的应用。研究过程中,也面临了成本、可扩展性、环境影响和生物相容性等挑战,并提出了相应的解决策略,研究表明,通过持续的研究和技术创新,SiO_(2)纳米纤维复合材料有望在未来的材料科学和相关技术领域中发挥更加重要的作用,为推动社会的可持续发展作出贡献。

SiO_(2)气凝胶/硅溶胶复合材料的制备及传热机理研究

由于纳米SiO_(2)与玻璃纤维制备的复合材料表面会出现碎屑,在材料中加入硅溶胶,制备了一种新型SiO_(2)气凝胶/硅溶胶复合材料,通过热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪研究了SiO_(2)气凝胶含量对复合材料热性能和微观结构的影响。结果表明:随着SiO_(2)气凝胶含量的增加,复合材料热导率没有下降,而是出现上升趋势,这与复合材料的密度和固体热导率密切相关;SiO_(2)气凝胶的加入使得复合材料产生了硅氧键,但不影响复合材料的物理结构,由于硅氧键的存在,材料的物理性能更好;SiO_(2)气凝胶含量为9%(质量分数)时,复合材料的性能最佳。

基于Stöber法的SiO_(2)核壳型纳米复合材料的可控制备及摩擦学性能研究

本文开发了一种超声辅助的Stöber法,可用于制备具有良好润滑性能的SiO_(2)核壳纳米复合材料。制备的SiO_(2)核壳型纳米复合材料含有SiO_(2)芯体和三种不同壳体:酚醛树脂(RF)、sp3主导的无机碳以及sp2主导石墨烯壳层。研究发现氨根离子能够改变表面电荷,在无表面活性剂参与的情况下实现SiO_(2)表面包覆RF。研究了RF在低温、中温、高温热解的三个关键阶段,考察了表面结合水/羟基等析出、羧基/酚类物质析出、烷基侧链等析出、石墨化进程的发展过程及Fe等催化剂的作用;探索了SiO_(2)@石墨烯作为润滑添加剂的摩擦学性能,发现相比PAO4,其摩擦系数可降低30.5%,磨损率可降低69.2%,展现出核壳型纳米复合材料的良好润滑作用。

SiO_(2)-PEGMA/AA改性复合材料的制备及对油井水泥性能提升研究

通过自由基聚合将聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)和丙烯酸(AA)接枝到SiO_(2)纳米颗粒上,制备出SiO_(2)-PEGMA/AA复合材料。对制备的复合材料结构进行表征,研究了SiO_(2)-PEGMA/AA复合材料对固井水泥浆性能影响规律,分析了固井水泥石微观结构。结果表明,该复合材料成功接枝了PEGMA和AA,复合材料热稳定性达到220℃,分散性好,颗粒粒度为纳米级。在加量为1%时,该复合材料能够显著提高水泥浆的流动性,其屈服应力低于0.01 Pa。与空白样品相比,75℃养护28 d的水泥石抗压强度比空白样品提高了57.8%。该复合材料能够促进水化硅酸钙凝胶的生成,填充水泥颗粒之间的孔隙,改善水泥的孔隙结构,养护3 d后平均孔径降低至41.8 nm。SiO_(2)-PEGMA/AA改性复合材料不仅可以有效提高水泥浆流动性,并能显著促进水泥水化并使水泥石结构致密化。

SiO_(2)气凝胶复合材料在节能领域中的应用

二氧化硅(SiO_(2))气凝胶作为一种具有独特微观结构的高性能材料,以其轻质、低密度和高孔隙率的特性在各个领域显示出卓越的应用潜力。本文对SiO_(2)气凝胶复合材料进行全面探讨并发现,聚合物复合能够增强SiO_(2)气凝胶的柔韧性,同时保持其原有的轻质和高隔热性能。金属材料复合基于纳米尺度上的相互作用,能够提高SiO_(2)气凝胶的机械强度和热稳定性,而纳米材料复合则为SiO_(2)气凝胶引入了如电导性和抗菌性等新的功能特性。在节能方面,SiO_(2)气凝胶复合材料在传统砂浆和混凝土、内墙涂料、外墙与屋顶、热水器储水箱、集热器、管道系统及玻璃等多个领域展示出显著的应用效果,在提升节能效率的同时,还展现出良好的环境适应性和环境友好性,有助于推动建筑行业向可持续发展方向转型。

SiO_(2)基核壳结构的稀土发光材料的研究进展

SiO_(2)基核-壳结构的稀土发光材料因其具有优异的性能而受到关注。研究表明SiO_(2)基核壳结构的稀土发光材料具有强发光效率、强光稳定性、无毒性、寿命长、价格低廉等特点。这些特性使它们在光学设备、等离子显示器、荧光灯、生物医学领域成像、指纹和防伪标签等方面得到广泛的应用。本文重点阐述了SiO_(2)基核壳结构的稀土发光材料的制备方法,包括固相法、湿化学法、燃烧法等。从核壳结构的稀土发光材料的制备方法入手探究目前的研究进展,其中溶胶凝胶法研究最多。最后对SiO_(2)基核壳结构的稀土材料进行了总结与展望。

纳米SiO_(2)复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

将Stöber法制备的胶体SiO_(2)粒子溶液与粉体SiO_(2)粒子进行物理共混得到SiO_(2)复合粒子溶液,以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的酸性有机硅低聚物为黏结剂,使用3-氨丙基三甲氧基硅(KH540)与全氟癸基三甲基氧硅(PFDT)对其进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO_(2)复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层。考察了SiO_(2)复合粒子、酸性有机硅低聚物、KH540及PFDT对复合涂层的影响。结果表明,当SiO_(2)复合粒子溶液由粒径为110 nm的胶体SiO_(2)粒子溶液与粒径为50 nm的粉体SiO_(2)粒子(其用量为胶体SiO_(2)粒子溶液质量的1%)组成、SiO_(2)复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液质量比为4∶1、KH540与PFDT的添加量(以混合液总质量计,下同)均为1%时,制备的复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性。

纳米SiO_(2)和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能

通过18组共90根纳米SiO_(2)和聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料预制切口小梁试件的三点弯曲断裂试验,以起裂断裂韧度和断裂能作为评价指标,探讨了纳米SiO_(2)掺量、PVA纤维体积分数及石英砂粒径对水泥基复合材料断裂性能的影响.结果表明:适量的纳米SiO_(2)和PVA纤维可显著改善试件的断裂性能,在未掺纳米SiO_(2)或纳米SiO_(2)掺量为2.0%条件下,随着PVA纤维体积分数的增加,试件的起裂断裂韧度和断裂能均呈现先增后减趋势,且均在PVA纤维体积分数为1.2%时达到最大值.当纳米SiO_(2)掺量小于1.5%时,试件的断裂性能随着纳米SiO_(2)掺量的增加而提高;当纳米SiO_(2)掺量大于1.5%时,纳米SiO_(2)的掺入对试件的断裂性能有不利影响;随着石英砂粒径的减小,试件的断裂性能逐渐降低.

偶联剂对EVOH/纳米SiO_2复合材料结构与性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560、KH570和KH8431对纳米SiO2进行表面改性,采用熔融共混法将未改性和改性纳米SiO2(5%(质量分数)SiO2)与EVOH共混制成复合材料,并吹塑成薄膜。利用FT-IR、TEM、SEM对不同偶联剂处理的纳米SiO2和复合材料的结构进行表征,并对复合材料的流变性能、阻隔性能、力学性能、耐热性能和透明性进行了表征。结果表明,纳米SiO2与4种偶联剂均形成化学键合,改性纳米SiO2比未改性纳米SiO2在EVOH中分散性好,加工时熔体的流动性更好。用KH550处理的纳米SiO2在EVOH中分散性最好,与EVOH能形成较大界面相互作用力,与EVOH/未改性纳米SiO2复合材料相比,EVOH/改性纳米SiO2复合材料的拉伸强度和储能模量分别提高17.2%和136%,透湿、透氧系数分别下降11.2%和9.5%,透光率达到74.9%,雾度为14.9%。

Zn_2SiO_4基体掺杂稀土离子纳米粉体的制备和光谱特性

采用sol gel法在Zn2SiO4基体中掺杂稀土离子Eu3+和Y,制备了Zn2SiO4∶Eu及Zn2SiO4∶Eu,Y纳米粉体,研究不同稀土离子浓度对荧光强度的影响,并采用热重 差热分析、X射线粉末衍射、荧光光谱分析等技术手段进行表征,目标产物的平均粒径分别为31nm和27nm。