聚芦丁合成实验在高分子材料课程中的教学实践

本文尝试将聚芦丁合成实验与《高分子材料》专业课教学进行有机融合,旨在培养学生对高分子合成有一个全面的认识,提高学生的学科素养。

疫情时期《材料科学基础》在线课程的建设与思考

《材料科学基础》是工科材料类专业重要的基础课之一,为该类学生后续专业课程的开展提供了基础。本文根据疫情时期金属材料工程专业开设的《材料科学基础》在线教学效果探讨了该课程特殊时期的线上教学方案,并对线上教学模式提出了思考,以期将该课程建设成为一门高质量的工科材料类在线课程。

UHMWPE纤维及其复合材料防刺性能概述

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维优越的力学性能和稳定的化学性质,使得其广泛应用于医学、交通运输、化工、体育器械、造纸、纺织、采矿等领域。本文概述UHMWPE纤维的性能和应用,列举纤维表面改性的方法,以及在防刺穿领域着重引入纤维增强复合材料的概念,介绍UHMWPE纤维作为基材的多种复合材料,总结防刺材料的发展现状和前景。

低维金属氧化物半导体纳米材料设计与气敏性能研究

低维纳米金属氧化物半导体因其独特的微观结构、表界面性质,拥有优异的电学、光学、催化、吸脱附等特性,广泛应用于化学传感及其他功能领域。金属氧化物半导体材料的化学组成与晶体结构、微观形貌与表界面特性等在很大程度上决定器件的气敏行为;合适的半导体材料体系设计以及独特的低维微纳结构的构筑是实现高性能气敏响应的重要途径。本文聚焦金属氧化物半导体纳米材料的制备及其气敏响应机制的最新研究进展,总结了低维纳米金属氧化物半导体材料的设计、制备、改性方法,以及气敏响应机理等新结果,为气敏等功能材料领域研究者进一步研发高性能金属氧化物基气敏传感材料提供了较系统理论与技术参考。

Mg添加对SiO_(2)/Al-Si-Fe复合材料显微组织和力学性能的影响

利用搅拌铸造技术制备SiO_(2)增强富铁铝基复合材料,采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分析复合材料微观组织和界面结构,采用布氏硬度计、电子万能试验机测量复合材料的力学性能。结果表明:Mg的存在促进SiO_(2)颗粒在基体中均匀分布,并使粗大针状铁相细化,SiO_(2)颗粒在反应过程中逐步转变为Al_(2)O_(3),加入Mg之后,原位反应产物出现了MgAl_(2)O_(4)。增强体颗粒在反应过程中破碎,细化的颗粒强化了力学性能。当Mg含量质量分数达到1.5%时复合材料的性能最优,硬度和抗拉强度分别为HB 92.1和147 MPa。

XNBR/SiO_(2)复合材料动态性能研究

弹性体复合材料具有较宽的阻尼温域和较高的机械强度仍然是目前研究重点。本实验通过研究在羧基丁腈橡胶(XNBR)中加入沉淀法白炭黑制备XNBR/SiO_(2)复合材料,研究复合材料的结构与性能关系。结果表明,XNBR的羧基能够与SiO_(2)表面硅羟基形成氢键作用。DMA结果显示,氢键作用抑制了XNBR分子链运动,导致XNBR/SiO_(2)复合材料玻璃化转变温度向高温方向移动。XNBR/SiO_(2)复合材料在40~120℃温度范围出现一个明显的氢键解离-络合高温转变峰,tanδ>0.15的温度范围达到-20~120℃,远远高于纯XNBR样品。同时,XNBR/SiO_(2)复合材料力学性能明显高于XNBR样品,这为制备高机械强度宽温域阻尼材料提供一种新的思路。

化工材料校企共建课程设计与实践——以《高分子材料》为例

校企共建课程建设是提高学生专业知识和实践能力的关键环节。通过《高分子材料》校企共建课程实践,阐述了课程在教师团队、课程标准、教学大纲、课程体系、教学方法、教学内容、教学资源、课程配套及考核评估等方面的建设和实施。不仅强化了学生对专业知识的理解和实践认知,还加强了校企合作,提高了教师行业实践经验,实现了校企资源和成果的共享,为深化校企合作及课程改革提供经验和思路。

《高分子材料导论》课程教学设计与实践

深入挖掘了高分子材料导论课程中的事迹案例,将专业课教学与教学改革进行有机融合,并进行了教学实践,提高了学生的学习兴趣,取得教学效果的同时也得到了学生的广泛赞同。

树状聚合物合成实验融入高分子化学课程中的教学实践

设计了树状聚合物的合成实验,所得树状聚合物具有良好的水溶性。该实验可以提高学生们的实验操作能力,加深对开环聚合理论的理解,掌握分子量测试方法,熟悉高分子常用表征手段,掌握相关仪器操作规则。另外,还将通过实验的趣味性,提高同学们学习高分子化学课程的兴趣,增强同学们的专业认同感,使同学加深了解科学前沿,提升科学素养。

AZ91D镁合金表面钼-钛-锰导电膜化学转化工艺及其性能研究

[目的]对镁合金进行表面处理可获得兼具导电性和耐蚀性的膜层,进而满足电子通信领域的使用要求。[方法]采用以(NH_(4))_(2)MoO_(4)、H_(2)TiF_(6)和KMnO_(4)为主成分的溶液,在AZ91D镁合金表面通过化学转化技术制备了钼−钛−锰(用MTM表示)导电膜。研究了前处理工艺和化学转化液的KMnO_(4)质量浓度对MTM膜层外观、形貌、组成、耐蚀性和导电性的影响。[结果]对AZ91D镁合金进行打磨、碱洗、酸洗、表调等前处理后在含4.2 g/L KMnO_(4)的转化液中处理所得的MTM膜层表面拥有最大面积分数的β相导电斑点,耐蚀性较好,导电性最佳(禁带宽度和接触电阻分别为2.556 eV和0.428Ω/in^(2))。[结论]本工艺制备的MTM膜层耐蚀性和导电性良好,在电子通信领域具有很好的应用前景。

细化变质对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金组织及性能的影响

采用压铸成形工艺制备Al-Zn-Si-Cu合金,研究陶瓷纳米增强颗粒(TiC/TiB_(2))和Al-10Sr变质剂对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金力学性能、导热/电性能、显微组织的细化变质效果。结果表明,单独添加0.5%陶瓷纳米颗粒后,与未添加细化剂的合金相比,α-Al相得到明显细化,呈近蔷薇状,纤维状共晶Si相更加致密,短棒状Al_(2)Cu相更加细小,且Zn、Si、Cu元素在基体中含量增加,此时力学性能得到提升,导热/电性能略有下降,主要是由于溶质元素的增加导致晶格发生畸变程度变大,增大电子散射能力的同时减小电子的平均自由程,使得金属的导热和导电能力下降;经0.5%陶瓷纳米颗粒和0.1%Al-10Sr中间合金共同作用后,共晶Si相棱角钝化,基体中溶质元素含量进一步增加,此时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为361 MPa,213 MPa和6.8%,热导率为118.73 W/(m·K)。

热处理对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金组织及性能的影响

采用压铸成形工艺制备Mg-Zn-Al-Mn合金,研究不同热处理工艺对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,压铸态合金采用直接时效处理时,在190℃下直接时效5 h,合金强度达到峰值,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为236 MPa,149 MPa和7.3%。经过固溶处理后,过饱和固溶度提升,大部分第二相颗粒在固溶过程中溶解进镁基体中,即有更大的第二相脱溶析出驱动力。335℃×4 h+190℃×5 h时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为243 MPa,167 MPa和5.1%。浸泡试验表明,经过T6处理后的合金具有最好的耐浸泡腐蚀性能,电化学试验结果显示,T6处理合金具有最小的腐蚀电流密度和最大的高频阻抗弧半径,表明其具有最优的耐腐蚀性能。

高分子物理课程思政设计与实践——以聚合物的取向结构为例

教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。基于“三全育人”和“立德树人”的教育理念,以《高分子物理》中的“聚合物的取向结构”为案例,进行课程设计和实践,将思政元素有机融入专业知识教学中,旨在提高学生学习兴趣,激发发散性和创新性思维,增强爱国情怀、责任担当和使命感,以期培养德智体美劳全面发展的高层次创新型人才。

氟改性硅溶胶的制备及性能

[目的]具有特殊润湿性的透明疏水材料在自清洁、金属防腐、微流体运输、防结冰、油水分离等领域具有广阔的应用前景。[方法]以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,十七氟硅烷偶联剂(FAS)和环氧硅烷偶联剂(KH560)为改性剂,采用两步法制备了氟改性硅溶胶,并将其涂覆在载玻片和聚丙烯(PP)纤维织物表面,制成了疏水材料。采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对其进行表征,考察了改性剂的用量、水解时乙醇的比例及稀释倍数对材料疏水性能的影响。[结果]在乙醇与水的质量比为3∶2,偶联剂总用量为3%(质量分数),FAS与KH560的质量比为1∶1的条件下制备的硅溶胶稀释10倍后可以在载玻片和织物表面形成致密的涂层,它们对水的接触角分别达到了112°和153°,且具有优异的自清洁性能。[结论]通过溶胶-凝胶法,利用TEOS与FAS共水解的方式,可以获得性能优异的疏水材料。

6061铝合金黄色微弧氧化膜层制备工艺优化及性能表征

[目的]铝合金本色单一且在使用中易发生腐蚀,导致美观度下降。[方法]通过优化电参数与着色剂高锰酸钾的添加量,在6061铝合金表面制备了色泽均匀的黄色微弧氧化陶瓷膜。采用Lab色差评价体系对膜层的颜色进行定量分析。[结果]确定了最优的工艺参数为:频率500 Hz,占空比20%,脉冲比5∶1,正向电流密度8 A/dm^(2),负向电流密度2 A/dm^(2),高锰酸钾质量浓度0.8 g/L。由此获得的黄色膜层的b值为19.2,色差为0.09,与基体结合紧密且表面有典型的“火山口”形貌。该黄色膜层主要由γ-Al_(2)O_(3)和少量非晶相组成,表面均匀分布着大量锰氧化物是其显示黄色的主要原因。[结论]控制锰氧化物的生成可调节黄色微弧氧化膜的颜色。

铝合金阳极氧化方法及成膜机理的研究进展

对铝合金阳极氧化的发展现状及趋势进行了总结和展望。首先,介绍了阳极氧化工艺的类型,并着重阐述了最常用的酸性阳极氧化以及碱性阳极氧化的特点。随后,概括了阳极氧化膜生长机理的研究进展,包括氧化膜的生长过程及提出的相关理论。此外,对碱性阳极氧化的研究现状进行了归纳,并简要介绍了其与酸性阳极氧化在氧化膜结构特点及生长机理方面的异同。最后,针对当前阳极氧化技术存在的问题和面临的挑战,对其未来的发展趋势做了展望,并指出了阳极氧化技术的发展方向。

离子液体电沉积铝及其合金在NdFeB永磁体表面的应用

[目的]近年来,在材料表面电沉积轻质、耐腐蚀和低成本的铝及铝合金备受关注。离子液体以其高导电性、宽电化学窗口和低毒性,被视为环保电解液的首选。采用离子液体电沉积铝及铝合金能有效提升材料的耐蚀性和力学性能,这为低耐蚀性NdFeB永磁体材料的应用提供了新思路。[方法]综述了以AlCl3为主盐的离子液体在铝及铝合金电沉积工艺、机理及应用的最新进展,重点介绍了该技术在NdFeB永磁体中的研究和应用现状,指出了目前存在的问题。[结果]离子液体电沉积铝及铝合金在NdFeB永磁体表面的应用以Al及Al-Mn合金为主。[结论]尽管将离子液体电沉积铝及铝合金作为NdFeB永磁体表面防护已受到业界的广泛关注,并取得了一定的进展,但成本高、镀液黏度大、沉积难等问题仍亟待解决。

7075铝合金表面钼/钛/钒复合转化膜的制备与性能表征

采用钼酸盐和钛酸盐为主盐,以偏钒酸钠为成膜促进剂,植酸钠为有机添加剂,在7075铝合金表面制备了钼/钛/钒复合转化膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了膜层的微观形貌、元素组成和化学成分,采用电化学工作站考察了基体和膜层的耐蚀性。实验结果表明:最佳转化液配方为2 g·L^(-1)植酸钠、1.5 g·L^(-1)偏钒酸钠、1.5 g·L^(-1)六氟钛酸及25 g·L^(-1)钼酸铵,最佳成膜条件为15 min和35℃。膜层主要成分为Al_(2)O_(3)、MoO_(2)、MoO_(3)、V_(2)O_(5)和TiO_(2)。钼/钛/钒复合转化膜使7075铝合金的腐蚀电位正移了206.401 mV,腐蚀电流密度降低了9.912μA·cm^(-2),有效提高了基体的耐蚀性。

超级电容器镍钴硫化合物电极材料的研究进展

超级电容器是一种具有使用温度范围宽、充电时间短、充放电效率高的新型绿色储能器件。本文首先介绍了超级电容器的研究背景和储能机制,总结了镍钴硫化合物这一类电极材料的优缺点和反应机理。然后重点阐述了目前镍钴硫化合物的主要制备方法及最新研究进展,如共沉淀法、水热/溶剂热法、电化学沉积法,并且介绍了制备条件对电化学性能产生的影响。最后指出了镍钴硫化合物存在的一些问题,并提出镍钴硫化合物与炭材料复合是未来这类电极材料的发展方向。

镁合金高耐蚀表面处理技术的研究进展

[目的]随着加工技术水平的不断提高,镁合金应用范围迅速扩展,市场需求不断增长。然而镁合金化学活性高,在环境中极易发生腐蚀而造成金属部件失效。因此镁合金的防腐处理至关重要。[方法]综述了改善镁合金耐蚀性的几种常用表面处理技术的研究进展,包括化学转化、微弧氧化、电镀、电泳沉积、溶胶-凝胶处理、水热处理和喷涂。[结果]对镁合金进行适当的表面处理能够显著提高其耐蚀性。[结论]目前镁合金表面防腐处理已取得一定的进展,但还有许多待改进之处。