仿生结构Ti-Ta金属-金属复合材料的动态力学行为

仿贝壳结构或层状结构材料同时具有高的强度和韧性,是当前材料结构优化的重要设计模型之一。通过粉末冶金与热加工方法制备具有仿生结构特征的Ti-Ta金属-金属复合材料,并研究其动态力学行为。结果表明:仿生界面结构对Ti-Ta复合材料的变形行为具有重要影响,使材料的破坏行为表现为裂纹桥联和局部层裂,在力学变形上也表现出明显的应变速率强化、应变强化以及绝热软化特征。材料的屈服强度随着应变速率的提高而提高;在高应变速率下,随着变形量的增加,流变应力变化得较为平缓。采用改进的Johnson-Cook (J-C)本构模型能很好地描述Ti-Ta复合材料的动态行为,同时发现,Ti-Ta复合材料的应变速率强化指数C远低于纯Ta的,而略低于纯Ti的。

TEOS-GO掺杂的银基离子聚合物金属复合材料的制备及其致动性能

离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。

建筑用碳纤维-金属网复合材料的力学性能研究

用热固性环氧斜纹编织预浸料、不锈钢丝网、铝合金丝网分别制备纯碳纤维板试样、碳纤维—不锈钢丝网复合材料、碳纤维—铝合金丝网复合材料。测试3种复合材料的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能及经腐蚀后的力学性能。结果表明:纯碳纤维板的抗折强度、抗压强度均处于最低水平;经质量分数为5%的NaCl溶液腐蚀后力学性能均不同程度下降;经过金属网增强后的复合材料力学性能明显增强,其中,加入不锈钢丝网的复合材料具有较高的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能。综上可知,碳纤维-不锈钢丝网复合材料的力学性能更佳。

层状Ti-Ta二元金属-金属复合材料的疲劳性能研究

二元金属复合材料在航空航天、高端装备等领域具有广阔的应用前景。金属-金属之间的界面通常会对疲劳裂纹的萌生和传播产生影响,但目前关于层状金属-金属复合材料的疲劳性能的研究较为有限。本文通过粉末冶金方法制备一种Ti-Ta金属-金属层状结构复合材料,并进行热变形处理,系统研究了在不同交变应力下的疲劳寿命和断口形貌。结果表明:Ti-Ta金属-金属层状复合材料的疲劳强度为450 MPa,显著高于纯Ti的。在疲劳断口中,Ta区域呈现出明显的疲劳条纹特征,而Ti区域则在疲劳稳定传播区内呈现解理断裂。此外,Ti和Ta区域之间的界面可以抑制裂纹的扩展,并改变裂纹扩展的方向。由于裂纹传播的方向不断变化,疲劳断口表面呈现出一种“阶梯状”的微观结构。本研究为层状金属-金属复合材料的疲劳裂纹扩展提供了一种新的模型。

碳材料/钙钛矿型复合氧化物双功能催化剂在金属-空气电池中应用研究进展

金属-空气电池具有能量密度高、安全性能好、成本低、无污染等优点,是一种很有前途的化学能源存储与转化器件,但其氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的动力学缓慢,且依赖于昂贵的贵金属催化剂(例如:Pt或Ir),这都阻碍了其可持续商业化的发展进程。钙钛矿型氧化物因其高的固有催化活性、丰富的种类、低成本和丰富的资源,近年来受到越来越多的关注,并有望成为替代贵金属催化剂的高效ORR和OER催化剂。由于钙钛矿氧化物的固有导电性较低,一般认为需要导电碳来增强钙钛矿电极内部的电子导电性,使钙钛矿的利用率最大化。综述了溶胶凝胶法、化学气相沉淀、水热法、静电纺丝法等碳材料负载钙钛矿型双功能催化剂的制备方法,总结了各制备方法的优缺点。阐述了钙钛矿/碳复合材料双功能催化剂在常见的三种金属-空气电池中的应用研究进展,提出了基于钙钛矿/碳复合材料的高效氧催化剂的合成和发展面临的挑战和未来的方向。

Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料的构建及其光催化氧化乙硫醇性能研究

本文将氧化银(Ag_(2)O)负载到镍-钛层状双金属氢氧化物(NiTi-LDH)上以构建Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、电化学工作站和FT-IR等技术对样品进行表征。采用静态吸附-光催化的方法对乙硫醇进行吸附氧化降解。结果表明:复合材料中Ag_(2)O和NiTi-LDH之间存在相互作用,使得Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料比单一基体材料的带隙能小,光生电子-空穴的分离和迁移效率高;在光催化实验中,单一的基体材料NiTi-LDH对乙硫醇的光催化效果不明显,Ag_(2)O和Ag_(2)O-NiTi-LDH虽然都能将乙硫醇光催化氧化成硫酸盐,但Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料光催化氧化降解效率高于Ag_(2)O。

基于熔体静电纺丝技术制备一种金属-有机骨架复合材料的方法

高性能金属-有机骨架(MOFs)复合材料是目前研究热点。文中首次采用熔体静电纺丝法制备了低密度聚乙烯(LDPE)纤维作为沉积MOFs晶体的衬底,并采用溶剂热合成法原位制备了负载锆基金属-有机骨架材料(UiO-66)的LDPE纤维复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和热重分析(TG),对UiO-66@PE纤维复合材料的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,UiO-66@PE复合纤维材料最佳制备温度是100℃,它是由UiO-66包裹的纤维态复合材料,且晶体较均匀负载于LDPE纤维表面,UiO-66晶体直径为190~900 nm;FT-IR分析表明UiO-66晶体与LDPE纤维之间没有化学作用;TG分析结果表明,相比基材LDPE,UiO-66@PE复合材料的热分解温度有所提高,能够达到425℃。

木材/金属-有机框架复合材料研究进展

金属-有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或团簇与有机配体组成的晶体材料,因其具有结构和功能多样性而备受关注。然而,MOFs的粉末结晶状态极大限制了其实际应用。木材作为一种天然多孔材料,具有有序的孔道结构、优良的力学性能和丰富的活性基团,是固定粉末状MOFs的理想载体。将MOFs与多孔木材复合构筑木材/MOFs复合材料,可实现MOFs功能特性与木材结构特点的有效结合,为拓展MOFs的应用潜力提供新途径。本文系统总结木材/MOFs复合材料的构筑策略,重点介绍木材/MOFs复合材料在液/气相吸附、催化、电化学储能等领域的最新应用进展,分析当前木材/MOFs复合材料研究中存在的问题以及未来的研究重点。

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)柔性电极的研究进展

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种电活性的智能软材料,由离子交换薄膜及其上下表面的柔性电极组成,其中柔性电极的优异性能对于提升IPMC的驱动和传感性能至关重要。目前专门针对IPMC传感的电极研究相对较少,而适用于IPMC驱动的电极一般也满足其传感的电极要求,因此本文从IPMC柔性电极的材料筛选、制备和柔性电极对驱动性能的提升策略方面综述了IPMC柔性电极的国内外研究进展。首先,简单概述了IPMC智能软材料的组成及其驱动、传感机理;其次,归纳整理了IPMC电极材料的种类和各类电极材料面临的问题,如金属电极易疲劳开裂且比电容较低的问题,导电聚合物电极的电导率较低等问题;最后,重点综述了改性柔性电极在提升IPMC驱动性能方面的研究进展并展望了其发展趋势,理想的IPMC柔性电极应兼具较高的电导率、较大的比电容和优异的稳定性特点,以期为IPMC智能软材料的开发和应用提供参考。

UiO-66@GO复合材料制备及其光催化性能

为探究UiO-66的制备及应用,以四氯化锆为金属中心,采用水热法制备出UiO-66,并针对UiO-66的分散性较差、光生电子空穴对易复合等问题,以氧化石墨烯(GO)作为碳基材料对UiO-66进行复合修饰,通过后合成法成功制备出UiO-66@GO复合材料。通过FTIR、XRD、SEM、XPS、BET等对UiO-66@GO复合材料的结构进行表征,并以亚甲基蓝为底物,研究了pH值和质量比等因素对UiO-66@GO复合材料光催化性能的影响。结果表明:当pH为3、GO与UiO-66的质量比为1∶5时,制备出的UiO-66@GO复合材料对MB的光催化降解效率达到了96.4%,比单一UiO-66材料的光催化降解效率提高了1.1倍。以上结果可为UiO-66在处理印染废水方面的应用提供一定的理论参考。

金属-有机框架抗菌材料的研究进展

金属-有机框架(MOFs)具有结构可调、丰富的金属活性位点等特性,作为抗菌材料引起了学者们的广泛关注。介绍了MOFs的抗菌机理,总结了MOFs及其与金属纳米颗粒、抗生素、膜、纤维、凝胶复合抗菌材料的应用研究现状,指出了MOFs抗菌材料的研究方向。

[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料制备及其硫酸羟基氯喹吸附性能探索型实验设计

该文设计了[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料制备及其硫酸羟基氯喹(HCQ)吸附性能探索型实验。采用溶剂热法和浸渍法制备了[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料,通过静态吸附法考察了pH值、离子浓度、吸附时间和温度等因素对复合材料HCQ吸附性能的影响,并探讨了吸附机理。实验结果表明,[Emim]NTF_(2)的负载量为20%时,复合材料在20 min的吸附容量可达230.95 mg/g。高吸附容量可归因于材料骨架原子和离子液体与HCQ分子之间的氢键和π-π堆积相互作用。该探索型实验涉及配位化学、物理化学和仪器分析等专业知识,有助于引导学生将专业理论知识与科研前沿相链接,有利于激发学生科研兴趣,扩展学生视野。

双结晶器连铸铜-锌铝合金双金属复合材料

设计和制造了 1台双金属双结晶器连续铸造试验机 ,其特征是 :①结晶器为水冷铜套内衬石墨套 ;②结晶器上面连接可控制温度的熔化保温炉 ;③在高度方向上设置一高一低、直径一小一大的结晶器。在此试验机上 ,成功地连续铸造出芯部直径2 0mm的铜合金 ,外层厚度为 10mm的锌铝合金的双金属复合圆棒。通过测试和分析此复合圆棒的宏观和微观的复合断面、化学成分分布、复合界面的剪切强度 ,证明此连续铸造试验机可以制备出复合良好的铜

ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料的扩散连接

为了获得较高的界面结合强度,对20号钢表面采用热浸镀锡处理后,进行液固扩散连接,制备ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)表征了ZChSnSb11-6/20号钢结合过渡区的形貌及其元素分布,并对其硬度和界面结合强度进行检测。结果表明:通过20号钢热浸镀锡后,再进一步进行液固扩散可以制备结合面均匀稳定的ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料,20号钢中Fe与Sn形成一层互扩散组织的结合过渡层,实现了20号钢与巴氏合金ZChSnSb11-6的冶金结合;结合过渡区的硬度明显高于两侧基体的,界面结合强度可达60.15MPa。

放电等离子烧结在金属-陶瓷复合材料制备中的应用

放电等离子烧结(SPS)是一种材料制备新技术。近年来,放电等离子烧结技术已成功用于制备金属 陶瓷复合材料,且在制备难熔化合物、纳米材料、梯度功能材料和开发新金属 陶瓷复合材料方面有其独特的优越性。综述了金属 陶瓷复合材料放电等离子烧结的最新研究进展,指出了放电等离子烧结金属 陶瓷材料的优缺点,并对今后的研究作了展望。

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)的电极界面研究进展

离子聚合物-金属复合材料(Ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型的智能材料,由于其具有良好的机电转换能力且本体柔软,可以制作成多种驱动器和传感器,因而在各个领域中展示出巨大的应用潜力。这种材料的机电性能受多种因素影响,其电极界面是重要影响因素之一。文章回顾了近几年来国内外针对IPMC材料的界面电极特性所做的研究工作,归纳了优化电极界面的主要措施,并提出一种有效提高IPMC材料电极界面的制备工艺设计思路。

稀土对玻璃纤维填充金属-塑料多层复合材料抗冲击磨损性能的影响

研究了稀土元素处理玻璃纤维填充金属 塑料多层复合材料在冲击载荷、干摩擦条件下的摩擦和磨损性能 ,并利用扫描电子显微镜(SEM )对磨损表面进行了观察和分析。结果表明 ,用稀土表面改性剂处理玻璃纤维表面 ,可以提高玻璃纤维与聚四氟乙烯之间的界面结合力 ,改善复合材料的界面性能 ,并有利于在偶件表面形成分布均匀、结合强度高的转移膜 ,使复合材料与偶件表面之间的对摩减轻 ,大幅度地降低了复合材料的磨损 ,从而使复合材料具有优良的摩擦性能和抗冲击磨损性能。

金属微粒-电介质复合材料的高频电磁特性

利用高频电磁波作用下金属微粒的等效偶极子模型,考虑表面衰减而引入金属颗粒的归一化电磁参数,由等效介质理论(EMT)得到推广的Bruggeman公式计算了金属颗粒-电介质复合材料等效电磁参数随入射波频率的变化.对于无磁性金属微粒所形成的复合材料,较高的等效电容率的虚部反映了复合材料具有一定的磁损耗和较强的吸波特性,等效磁导率的实部小于1显示出抗磁性.

透气性莫来石基陶瓷-金属复合材料

本文报道了一种透气性Ｍｕｌｌｉｔｅ－Ｆｅ透气性陶瓷－金属复合材料，考察了原材料配比及工艺因素对透气性能及力学性能的影响。由于反应烧结过程中表面及内部生成的相组成物不同，使得材料的性能崐具有梯度性：整体具有较高的透气性，表面具有较高崐的强度。该材料不仅可用于流体的过滤，而且可制成崐模具，应用于塑料、橡胶的热成型以及Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ａｌ。

激光-热力耦合作用引起颗粒增强金属基复合材料的损伤与断裂

用激光热冲击作为实验手段 ,研究了颗粒增强金属基复合材料在热 力耦合作用下的损伤与断裂 .在宏观上发现了这种复合材料的破坏效应是热 力耦合的非线性效应 .在微观上观察到了微观破坏的三种模式及微观结构对其热冲击性能的影响 ,同时定量测定了其在不同热 力耦合作用下的损伤程度 .