近红外光谱技术在常用包装材料分类方法的研究与应用

目的探索近红外光谱技术在常见包装材料分类中的应用潜力。方法首先利用近红外光谱仪对PBS、HDPE、LDPE、LLDPE、PP、PS、POE、PPC、PBAT、PLA、PGA+PBAT这11类常用包装材料进行光谱数据采集,然后采用滑动平均(MA)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)对光谱进行预处理,使用支持向量机(SVM)、K-近邻(KNN)、决策树和随机森林4种模式识别方法建立定性判别模型,最后根据模型评价指标和混淆矩阵对模型的预测性能进行比较。结果SNV结合K-近邻的模型分类效果较优,准确率达到97.03%。结论基于近红外光谱仪的塑料鉴别研究为塑料回收和再利用提供了一种便捷、快速、无损的检测方法,具有较好的应用前景。

金属纳米块体材料制备技术的研究进展

综述了金属纳米块体材料的制备工艺及其最新的研究进展,讨论了各种制备技术和材料性能目前存在的问题,并对金属纳米块体材料的发展方向作了展望。

PET材料改性及加工应用

为了提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,PET)材料的性能,课题组采用熔融共混法向PET中添加接枝弹性体POE-g-GMA,通过考察测试了不同添加量的接枝弹性体对PET材料结构与性能的影响。研究结果表明:随着接枝弹性体POE-g-GMA体积分数的增大使材料的冲击强度先增大后降低、拉伸性能略有下降。有限元分析验证了改性后PET材料的承压性能没有表现出明显的下降。

N掺杂石墨炔/Bi_(2)GeO_(5)复合材料的合成及光催化性能

以N掺杂石墨炔、硝酸铋和二氧化锗为原料,在180℃的水和二乙醇胺混合溶剂中保温18 h,原位合成了N掺杂石墨炔/锗酸铋(N-GY_(x)/Bi_(2)GeO_(5))复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计、光致发光光谱仪等多种表征技术对样品的晶相、形貌、元素组成和光学性能进行了分析。光催化测试表明,60 min光照下,N-GY_(3)/Bi_(2)GeO_(5)光催化降解亚甲基蓝的效率为82.93%,约是Bi_(2)GeO_(5)(64.52%)的1.29倍。三次循环光催化实验后,复合材料的光催化活性保持86.08%,晶相组成也没有明显的变化,表明样品具有较好的光催化稳定性。活性物种捕获实验证实h+在光催化降解亚甲基蓝的过程中起主要作用。由(光)电化学测试可知,与Bi_(2)GeO_(5)相比,N-GY_(3)/Bi_(2)GeO_(5)具有较大的光电流、较小的界面电荷转移电阻和更负的平带电位。氮掺杂石墨炔的引入,提高了Bi_(2)GeO_(5)的光吸收能力和光生载流子的分离效率,从而增强了光催化降解亚甲基蓝的效率。

Te含量对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料组织及电接触性能的影响

采用合金内氧化法制备了不同Te含量的Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和光学显微镜(OM)分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)微观组织,利用JF04C触点测试系统测试了铆钉型触点的电接触性能,分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料的转移损耗情况,并利用扫描电镜(SEM)对电接触材料动静触点电弧侵蚀形貌进行了分析,分析Te的添加对材料性能和燃弧机制的影响。结果表明:Te的添加有助于细化晶粒,并且随着Te含量增加,Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料形成了波浪状组织,Te的加入未对Ag、SnO_(2)和In_(2)O_(3)的存在形式造成影响,材料的相组成包括Ag、SnO_(2)、In_(2)O_(3)、TeO_(2)和单质Te。随着Te含量增加,材料的接触电阻呈现先上升后下降再上升的趋势,当Te的添加量为0.75%时,接触电阻最低且最稳定,熔焊力平均值为26.6 cN,低于常规模拟继电器30.6 cN的分断力。Te的添加改变了材料转移模式,减少了电弧侵蚀表面喷溅状侵蚀形貌的出现,当Te的添加量为0.75%时,电弧侵蚀表面产生的“猪网油”状的网状结构和“桑葚”状结构,对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料在持续高频直流场合抗材料定向转移及抗熔焊性能方面改善显著,过量添加则会恶化触点性能。

K/Co共掺杂的钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)3的制备和电化学性能研究

Na3V2(PO4)3 (NVP)材料是一种聚阴离子型磷酸盐类材料,它结构稳定、安全性高、工作电压高并且具有优异的结构。这些优点与其他电极材料相比,更有助于钠离子的快速迁移,这使得它成为一种非常具有发展潜力的钠离子电池正极材料。但由于NVP材料导电性有一定的缺陷,导致它的倍率性能和循环寿命不够优秀。我们对NVP材料采用离子掺杂的改性方法增强其电化学性能。本研究使用K和Co元素共同掺杂的改性思路,使用溶胶凝胶法成功制备出了K0.1Na2.95V1.95Co0.05(PO4)3材料作为钠离子电池正极材料。通过对该材料的表征分析和电化学分析,结果显示在1 C电流密度下,该材料具有107.5 mA·h/g的高比容量,高于NVP的比容量[1 C时99.2 mA·h/g],并且在循环500圈后仍然保持了70.41%的容量。通过分别掺杂部分K 和Co2 到Na1和V3 位点,使晶胞体积变大来加速Na 的转移,用来改善材料的电化学性能。

马氏体不锈钢薄板电阻点焊技术研究进展

马氏体不锈钢电阻点焊性能较差的特性阻碍了其在薄板结构上的应用。笔者对比马氏体和奥氏体不锈钢的物理和力学特性,分析了马氏体不锈钢电阻点焊性能差的根源;综述了马氏体不锈钢薄板电阻点焊技术研究现状,包括点焊接头的微观组织形成机理、接头的力学性能和断裂模式等。笔者特别关注了一些改善马氏体不锈钢点焊性能、提高马氏体不锈钢接头承载能力的工艺方法,如引入二次脉冲电流改善熔核韧性、引入中间层改变熔核组织、采用复合连接技术等,并对这些技术措施的应用前景进行了展望。

铁素体和马氏体不锈钢薄板的电阻点焊技术研究现状

对比了铁素体、马氏体和奥氏体不锈钢的热物理特性和力学性能.分析了铁素体和马氏体不锈钢的电阻点焊的可行性及难点.综述了铁素体和马氏体不锈钢电阻点焊技术的研究现状,包括点焊接头的微观组织、力学性能和断裂模式等,以及改善铁素体和马氏体不锈钢点焊性、提高电焊接头承载性能的工艺和技术措施.

还原氧化石墨烯/聚吡咯棉织物作为电极材料的锌离子超级电容器研究

以还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)/聚吡咯(polypyrrole,PPy)复合材料作电极,以2 mol/L氯化锌(ZnCl_(2))溶液作为电解质构建的超级电容器,可满足电子产品所需的储能需求。本研究以棉织物为基底,采用氧化法制备rGO/PPy棉织物复合材料。电化学测试结果表明,在1 mA/cm^(2)下,rGO/PPy获得了2983 mF/cm^(2)的高比电容和5000次循环后71.1%的容量保持率。由此可知,rGO/PPy棉织物作为电极材料在锌离子超级电容器中具有一定的应用前景。

选区激光熔化石墨烯增强金属基复合材料研究进展

石墨烯拥有不同于传统材料的特殊性能,如优异的结构力学性能以及导热性能,自被发现以来即获得广泛的关注,其中一个重要应用是作为增强相来增强金属基材料,从而获得高性能的结构和功能复合材料。近年来为了满足复合材料性能优化及结构精密复杂的需求,对其制造方法提出了更高的要求。选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为增材制造技术的一种,避免了传统制造技术成本高、周期长、精度低等问题,可更加灵活地实现功能-结构-材料一体化。本文总结了SLM制备石墨烯及其增强金属基(铝、镍、钛、铁、铜)复合材料的应用研究与发展现状,讨论了石墨烯增强金属基复合材料所面临的主要问题,并展望了石墨烯增强金属基复合材料的应用与发展前景。

原位自生WC-Cr_3C_2复相陶瓷增强铁基表面复合材料

采用激光熔覆协同燃烧合成表面涂层技术在铁基材料表面原位生成复相陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等方法对涂层的物相组成、显微形貌、组织成分等进行了研究,结果表明涂层主要是由WC、Cr3C2、-σFeCr和Fe2W所组成的复相体系。界面形貌特征表明涂层与基体之间为冶金结合。硬度及摩擦磨损试验表明,涂层的硬度及耐磨性能明显高于基体材料。热震实验结果显示涂层与基体具有良好的结合力。

非对称型假体设计及全膝关节置换后的力学分析

背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。

热处理技术发展和热处理行业市场的分析

综述了美、日等发达国家热处理技术发展的战略目标和先进热处理技术的主要标志;我国热处理工业在能源利用、设备等方面的现状和与世界先进水平的差距;目前国外的主要热处理先进技术与装备,主要包括控制气氛热处理、化学热处理、感应热处理、真空热处理、激光热处理、表面改性技术与复合热处理等。

激光焊接技术的研究现状及发展

激光焊接技术是一种新型的优质焊接技术。本文从激光焊接技术的技术内涵和工艺特点出发就激光焊接技术在激光器、等离子体控制和自动检测技术三个方面系统地进行了分析,并对激光焊接技术的应用领域进行概括。根据激光焊接技术的特点,对其未来发展方向做出了预测。

思政元素融入材料化学课程教学的探索

课程思政是高等教育落实立德树人根本任务的关键环节。通过探讨课程思政与思政课程的区别、课程思政的实施策略以及材料化学教学中专业内容与思政元素的结合点,从人文关怀、理论发展、榜样引领、科教融合内容中,充分挖掘材料化学课中的思政资源,将知识传授和价值引领无缝结合,从而实现全程全方位教书育人目的,培养具备较高专业知识技能和政治觉悟的人才,对同类课程的思政建设也具有借鉴作用。

熔模铸造型壳用材料研究进展

近年来,随着熔模铸造发展需求的不断提升,我国工业上更多地追求精密铸件,特别是在航空航天领域,这促使着精密铸件向大型化、复杂化、薄壁化、智能化发展,而铸件质量60%与铸造过程中制备的型壳有关。基于此,综述了现阶段熔模铸造型壳用材料的研究进展,从耐火材料、黏结剂、添加剂3个方面总结了其目前的使用和改进情况。介绍了锆系耐火材料、CaO、Y_(2)O_(3)及电熔刚玉几种氧化物面层和背层耐火材料熔融石英、高岭土的应用,现阶段耐火材料的选择更多是根据不同的铸件需求来考虑的,耐火材料的搭配使用和复合耐火材料能够更好地提升型壳质量。对硅溶胶、硅酸乙酯、水玻璃3种黏结剂目前遇到的应用问题进行了分析,改进后的硅溶胶得到了更多学者认可,而硅酸乙酯和水玻璃各自有硅溶胶所不具备的优点,根据需求搭配使用更能体现三者各自的优点。总结了添加剂中常用细化剂、消泡剂、矿化剂的作用及其使用情况,现阶段添加剂的使用研究更为重要,合理地使用添加剂对整个制壳过程起到举足轻重的作用。目前我国的智能铸造发展还不是很成熟,尤其是在型壳制备方面,而未来绿色铸造和智能铸造是值得研究的重点方向。

Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料的制备及吸附/光催化去除污染物性能

首先利用煅烧TiN制备了N-TiO_(2),并采用HF溶液腐蚀Ti3AlC2合成了Ti_(3)C_(2),然后将两者以不同质量比值进行混合,通过超声法构建了一系列Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等多种表征手段对样品的物相、形貌和组成进行了分析。以罗丹明B水溶液为模拟污染物,研究了样品对污染物的吸附性能和光催化降解性能。结果表明,6%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料显示出最好的污染物吸附性能和可见光光催化降解性能,其光催化降解污染物效率分别是10%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)、2%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)和N-TiO_(2)的1.2、1.4和1.9倍。催化降解污染物过程中的主要活性物质是·OH和·O-2,且三次循环实验表明Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)具有较好的光催化稳定性能。Ti_(3)C_(2)的引入拓展了复合材料的吸收带边,增强了可见光的吸收强度,促进了光生电子和空穴的分离,从而提高了Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合体系的光催化性能。

Al_2O_3-SiO_2-TiO_2表面涂层对3D-C_f/SiC复合材料力学性能的影响

采用溶胶凝胶法在三维碳纤维预制体(3D-Cf)表面形成Al2O3-SiO_2-TiO_2涂层,而后采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了3D-Cf/Si C复合材料,通过SEM、XRD等分析测试手段以及三点弯曲等试验方法,研究了碳纤维的界面对复合材料的微观结构、力学性能的影响。结果表明,Al2O3-SiO_2-TiO_2涂覆处理后的碳纤维的强度约为原始碳纤维的96.8%,涂层碳纤维在复合材料断裂过程中起到了较好的增韧作用,涂层处理后的3D-Cf/Si C复合材料的抗弯强度达303 MPa,断裂韧度达6.5 MPa/m1/2。

面向需求的材料类人才培养模式改革与实践——基于课程思政与产教融合视角

关键核心材料的自给自足是中国从制造大国向制造强国转型的保障,其产业水平的升级需要一大批知识型、技能型、创新型人才,然而目前国内材料行业普遍存在“就业难”与“人才荒”的结构性矛盾,从材料行业校企信息沟通、企业内质、家庭社会观念等角度分析了人才供需矛盾的形成原因,并基于课程思政与产教融合的视角提出解决上述矛盾的实践路径:基于课程思政转变学生观念,提高学生专业认同感,培养大国工匠精神;基于产教融合培养学生解决实际工程问题的能力,提高人才供给与企业需求之间的契合度。

内氧化前处理对AgSnO_(2)In_(2)O_(3)触点材料组织与性能的影响

用冷拉拔和热处理工艺对Ag-Sn-In合金进行预处理,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电接触触点材料综合参数测试仪、硬度计等对制备的AgSnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料的组织结构、力学和电学性能进行了表征。研究不同变形量和热处理对AgSnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料内氧化前、后组织及性能的影响。结果表明:55%累计变形量样品内氧化组织表面与芯部均匀性、一致性更高,总质量损耗小于30%累计变形量,接触电阻低且稳定,其在接触电阻和耐电弧侵蚀方面表现出良好的性能,主要归因于内氧化前更大程度的冷变形提高了芯部与表面的组织一致性。在相同累计变形量下,内氧化前进行热处理有利于细化晶粒和得到弥散细小的氧化物,降低材料质量损耗,表现出更低且更稳定的接触电阻,具有低且稳定的燃弧时间、燃弧能量和熔焊力,表现出更优良的灭弧能力和抗熔焊性。