St.Venant-Levy-Mises材料塑性力学的Lagrange形式

将St．Venant－Levy－Mises材料的塑性力学问题纳入Lagrange力学的理论体系，讨论了这种材料的塑性力学三维问题，小挠度问题以及有限变形（大挠度）问题的基本微分方程．

功能材料领域研究生多学科交叉融合培养探索与实践

面向高质量的资源保障和人民群众的美好生态环境需要,积极探索新时代功能材料领域研究生的培养模式,向社会输送大批具有家国情怀、多学科交叉融合、能解决重大问题的创新人才显得尤为重要。通过将思想政治工作贯穿教育全过程,树立材料学科自信,实现“立鸿鹄志、做奋斗者”的价值塑造;强化矿物资源、环境、材料等多学科交叉,以及科教、产教融合,实现“人才培养链”与“科研创新链”双链合一;以重点科研项目为载体,引领研究生全程实践,提高科研综合素质;着重培养学生的创新精神、创新能力、实践能力,全力培养学术创新精英和产业创新领袖,形成多学科交叉融合培养功能材料领域研究生的模式。该培养模式已经取得良好的人才培育效果。

“互联网+”背景下材料学科大学生创新创业教育模式探究

在“互联网+”的新时代背景下,随着国民经济结构的升级换代和产业结构的不断优化,高校肩负着培养创新创业型优秀人才的重任,要加强创新创业教育改革,培养学生的创新创业意识,提高创新创业能力。目前高校创新创业教育实践中尚存在创业扶持政策不完善、高校创新创业教育体系待优化、大学生综合创新能力不足等问题,该文以材料学科为背景提出进一步加大创新创业政策扶持力度、强化政策宣传与落实力度、加强创新创业师资队伍建设、构建学科支撑的创新创业课程体系、搭建大学生产教融合创新创业平台等解决策略,通过高校、社会、政府三方协同构建大学生创新创业教育新模式,促进大学生创新创业教育更好更快地发展。

纳米碳/铝复合材料强韧化研究现状及展望

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

火山灰质材料的火山灰活性检测方法综述

本文将火山灰质材料的火山灰活性检测方法分为直接法和间接法两大类。其中,直接法包括石灰吸收值法,火山灰反应程度评定法和酸、碱溶出度法;而间接法包括物理性能法,水化反应放热量法和物理、化学特征参数法。为正确指导火山灰活性检测方法的应用,本文详细介绍并比较了各检测方法的原理和特点。笔者认为,直接法可直接测定出火山灰质材料与Ca(OH)2反应的程度,但其操作和分析过程相对复杂;间接法可通过测定火山灰质材料对体系物化性能的影响或材料自身的物理、化学特征参数来评价其火山灰活性。本文从材料科学的角度厘清了各检测方法的适用对象,认为应根据不同的火山灰质材料的特性选择与其相适应的火山灰活性检测方法。

玻璃纤维改性煤基固废胶结充填材料性能研究

基于煤矸石、粉煤灰等煤基固废再生资源利用和胶结充填材料性能优化问题,研究了玻璃纤维掺量、长度和养护龄期对煤基固废胶结材料输送性能和力学性能的影响规律,探讨了玻璃纤维增强机理。实验结果表明:玻璃纤维改性煤基固废胶结材料坍落度随纤维长度和掺量的增大而减小,但均大于200 mm,满足输送性能要求;抗压强度和抗拉强度随纤维长度的增大呈先增高后降低,随纤维掺量的增加而增高的变化规律;当玻璃纤维长度为6 mm、掺量为0.3%时,质量分数为79%的煤基固废胶结材料的综合性能最佳;玻璃纤维改性煤基固废胶结材料水化反应后,生成的针状和团状产物填充了材料细小裂隙且附着于纤维表面,能够有效提高材料的力学性能。

兰炭灰固碳对复合相变储热材料性能的影响

为推动“双碳”战略,促进工业固废兰炭灰的低成本消纳,开发新型绿色低碳复合材料,提出在已有的兰炭灰/硝酸钠复合相变储热材料基础上,利用兰炭灰进行碳捕捉。对固碳前、后兰炭灰及复合相变储热材料的性能进行研究。结果表明:兰炭灰碳捕集的最佳条件为气体组分20%CO_(2)/80%N_(2)、通气时间40 min、加热温度650℃;在最佳实验条件下,兰炭灰的固碳率达到29.27%,所制得的复合相变储热材料固碳兰炭灰/NaNO_(3)的最佳质量比为5:5,在100~380℃储热密度达到288.65 J/g,拥有更好的机械性能、热稳定性及化学相容性。固碳兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料具有较好的可行性,为工业固废兰炭灰的资源化利用和碳排放处理提供了新的途径。

调控聚氨酯发泡材料中的热分布控制高温体积收缩和泡孔结构

为解决在烤漆等高温环境下,车内发泡材料因体积收缩(空隙)而导致的阻隔、缓震作用失效及行驶风噪等问题,以高导热铜粉为改性填料、软质和硬质聚氨酯发泡材料为基体,制备并研究了不同的聚氨酯/铜粉复合材料。结果发现:铜粉含量不仅能有效控制发泡材料在高温下体积收缩现象,且泡孔尺寸和发泡密度也能得到提高;当铜粉含量达到4 wt.%时,软质和硬质聚氨酯发泡材料的体积收缩率分别降低为6.56%和1.77%,发泡密度分别达到0.106 g/cm^(3)和0.171 g/cm^(3),发泡材料的吸水率降低50%左右。因此,添加铜粉后的聚氨酯发泡材料具有防潮和低体积收缩特性。

五氧化二钒/碳纳米复合材料在超级电容器中的应用

五氧化二钒(V2O5)作为一种有广阔前景的电极材料,具有储量丰富、无毒、高电容电位等优点,通过V2O5纳米化、复合化等策略可实现材料性能的最优化。本文综述了V2O5/C纳米复合材料在超级电容器储能器件领域的最新研究进展,总结了V2O5/C纳米复合材料的制备方法及其对形貌和电化学性能的影响规律,讨论了组分优化、增加有效比表面积、杂原子掺杂、构建三元纳米复合材料等电化学性能提升策略。V2O5/C纳米复合材料以其独特的结构及优异的效能克服了单一电极材料的局限性,具有较强的实际应用潜力。最后,提出了V2O5/C电极材料在性能提升、机理探索和规模化生产等方面面临的问题,对电化学储能技术的未来发展趋势做出了展望,即开发高性能、智能化的新型复合材料及储能器件,为构建高效、安全的电化学储能体系提供理论和实践支持。

课程思政融入材料类专业夏季学期实践的教学探索

将课程思政融入实践教学环节是高等学校贯彻价值塑造、知识传授和能力培养“三位一体”育人理念、落实立德树人根本任务的重要途径。该文以天津大学材料科学与工程学院“走进材料微观世界”夏季学期实践课程思政建设情况为例,从夏季学期实践教学现状和课程思政建设必要性、课程思政改革途径、课程思政元素的挖掘与融入三个方面进行阐述分析,旨在为材料类专业实践教学课程思政建设提供思路,推进全过程、全方位协同育人。

绿色设计理念下皮革材料在现代窑洞民居室内设计中的创新应用

窑洞是我国西北部地区极具地域性特征的建筑。以绿色设计理念为核心,对皮革材料在现代窑洞民居设计中的创新性应用进行分析,着重强调了皮革材料在建筑装饰领域的应用优势,对窑洞这种中国传统民居与皮革材料的融合思路进行总结,认为皮革材料与现代窑洞民居室内设计需要着重强调发挥皮革材料的视觉与材质特征,将皮革材料与窑洞造型、民居需求等进行充分结合。

玉米芯-环糊精交联复合材料对染料分子的吸附性能

以玉米芯和β-环糊精为原料,通过一锅法制备了玉米芯-β-环糊精复合材料(CB-β-CD),通过FTIR、SEM、BET、热重分析仪对其进行了表征。考察了CB-β-CD对酸性品红(AF)和孔雀石绿(MG)在不同吸附条件下的吸附性能。结果表明,20 mL染料初始质量浓度为30 mg/L,加入10 mg吸附剂,吸附3 h,CB-β-CD对MG和AF的最大吸附量分别为52.16 mg/g和58.04 mg/g。MG在碱性条件下更有利于吸附剂的吸附,AF在酸性条件下更有利于吸附剂的吸附。AF和MG的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,整个吸附过程以单分子层化学吸附为主。经过5次循环使用,该材料的吸附性能仍可达到90%以上。

基于CiteSpace的相变储能材料研究热点可视化分析

【目的】分析国内相变储能材料的研究趋势、研究方向和研究内容。【方法】利用CiteSpace软件对1996—2022年CNKI收录的400篇核心期刊论文进行分析研究。【结果】文献发表量呈现出阶段性增加的趋势,从2014年开始,相变储能材料的研究出现了快速增长,说明相变储能材料的研究已成为国内研究热点;研究文献主要分为8个聚类单元,分别为0#相变材料、1#石蜡、2#相变、3#相分离、4#脂肪酸、5#应用、6#相变储能、7#储热。【结论】直观地展示了相变储能材料的研究现状、研究热点,并对研究内容进行了梳理和总结,可为相变储能材料的相关研究提供参考。

基于专利数据挖掘的固态锂电池关键材料分析

固态锂电池作为下一代高性能储能技术,其关键材料的研发对于提高固态锂电池的能量密度、稳定性和安全性至关重要。本文以全球固态锂电池专利为研究对象,基于文本挖掘方法提取和整理固态锂电池专利文献中的材料信息,通过主要材料分布和共现网络重点分析了固态锂电池的材料分布特点和潜在研发材料,通过机构-材料的分布和共现网络重点分析了主要研发机构的材料布局和研发重点,梳理了2021年以来固态锂电池专利中出现的新材料及其研发机构,揭示了固态锂电池材料领域的现有研究热点和未来发展趋势。研究结果显示,锂、铝、镧、磷、硫化物等材料在固态锂电池专利中占据重要地位;大部分机构围绕核心材料进行创新和合作,在材料开发和应用方面具有相似的策略;少数重要机构积极开发固态锂电池的新材料并广泛布局相关专利,对固态锂电池的材料开发、技术创新和商业化有推动作用。本文为固态锂电池材料的分析和挖掘提供了新的方法,为固态锂电池的材料研发和技术创新提供参考。

由石蜡基相变材料和煤渣改良的粉砂土的冻融性能

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取石蜡基PCM和煤渣作为改良剂,制备石蜡基PCM改良土和石蜡基PCM-煤渣改良土;通过冻融循环作用下的体积变化率试验、无侧限抗压强度试验,微观结构及潜热研究土体的体积和无侧限抗压强度的变化。【结果】石蜡基PCM能抑制粉砂土的冻融变形,质量分数为8%时2种改良土的体积变化率最小;随着冻融循环次数的增加,土体的无侧限抗压强度均降低,降低速率先大后小;循环次数相同时,加入煤渣的改良土的无侧限抗压强度均大于未加入煤渣的;冻融循环9次后,石蜡基PCM质量分数为10%的石蜡基PCM改良土的无侧限抗压强度最低;2种改良土的结构比粉砂土更密实、稳定;潜热的吸收或释放延缓了土体冻融过程。【结论】将石蜡基PCM和煤渣共同掺入粉砂土,能控制土体的冻融变形且效果稳定,改善土体的冻融性能,减轻季节冻土区输水渠道衬砌结构的冻害,提高煤渣的利用率。

MoS_(2)/ZnO异质结纳米材料降解亚甲基蓝的光催化性能研究

为了提高ZnO的光转换效率,选用带隙较低的MoS_(2)形成异质结提高ZnO的光催化性能。通过水热法制备ZnO纳米棒,并进一步制备MoS_(2)/ZnO异质结构的纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、固体紫外可见漫反射测试仪(UV-Vis)和紫外可见分光光度计(UV-245)等分析方法对样品的形貌、结构及光学性能等进行表征。结果表明,MoS_(2)/ZnO异质结复合材料呈棒状结构,并由于内建电场存在可有效增强光生载流子的分离效率,进而提高了可见光区的吸收,提高了光催化性能。在模拟太阳光(包含紫外波段)下,60 min时MoS_(2)-15/ZnO纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率可达99%,比纯ZnO的降解率提高了10%。

储氢材料虚拟仿真实验的设计与教学实践

针对固态储氢材料制备及性能测试线下实验教学中存在的时间、空间和深度限制,设计建设了虚拟仿真实验。实验内容包含一类材料、两个体系、两类制备技术、三种性能测试方法,并且结合动画展示材料内部原子级别的反应机理,既让学生亲自体验、直接观察每一步实验过程,又能深入理解实验机理,实现了多个维度的以虚补实和探究型的实验教学,有利于培养学生的自主学习能力和实践创新能力,提升材料科学与工程专业实验教学的质量和水平。

专利技术视角下吸波材料研究进展

通过检索吸波材料的专利信息,统计分析了吸波材料的全球专利申请趋势、全球专利来源等,重点对近年来电阻损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料等重点技术领域的相关典型专利进行了分析。

具有内阻的旋转锥形复合材料刀杆铣削过程稳定性的仿真分析

研究考虑材料内阻的旋转圆锥形复合材料刀杆铣削系统的再生颤振稳定性。基于复合材料粘弹性本构关系、Hamilton原理和Rayleigh梁理论,结合再生时滞铣削力模型,分别导出旋转坐标以及惯性坐标表示的颤振偏微分方程。采用Galerkin法对颤振偏微分方程进行离散化。基于自由振动分析和能量法计算复合材料刀杆的模态损耗因子;基于特征值分析技术计算旋转复合材料刀杆的临界速度和失稳阈。采用时域半离散法和频域零阶近似解法,预测切削系统的稳定性。分析锥度比、长径比、铺层角、铺层方式,以及内、外阻对切削稳定性的影响。计算结果表明,轴对称旋转刀杆铣削过程在两种坐标系下的稳定性预测结果是一致的。研究发现,在高转速下,由于旋转复合材料刀杆内阻的作用,切削系统出现新的不稳定区域。这些新的不稳定区域的起始转速等于旋转复合材料刀杆的失稳阈。