材料科学与工程专业实践教学体系研究

社会的发展与材料科学的发展紧密相连,而材料科学的发展必须以强大的人才力量作为支撑。高校作为重要的人才培养基地,在实践教学过程中,应该积极分析国家和地区的经济发展状况,充分利用各种资源,采用科学的、系统的具有前瞻性的实践教学模式,不断优化传统的实验、实践教学体系,才能更好地满足国家发展和企业生产的需求。

面向新工科的材料类专业校内工程实践场所构建

为了加强新工科背景下材料类专业人才的工程创新能力培养,南昌大学材料科学与工程学院对部分实验室进行了升级改造。主要改造特点为:按生产线模式重建校内工程实践场所,并增设交流讨论空间和相关设施。改造后的实践场所体现了"大工程观"和"以学生为中心"的理念。实践表明该工程实践场所可以有效提高学生的工程创新能力。

材料类专业“工程制图实验”项目式教学改革探索与实践

根据材料类专业的特点,对该学院"工程制图实验"课程进行了课程内容改革。以能力培养为主线,以教学模块形式构建系统性的实践教学体系,改革教学模式,采用项目教学法。实践证明改革可以激发学生兴趣,充分调动学生学习的自主性和积极性,更好地培养学生创造性思维的能力,提高学生的综合素质。

电子科学技术中的半导体材料发展趋势

现阶段,我国的各个行业的发展都离不开电子科学技术的进步,而半导体材料是现代电子科学工业重要的基础产品。在现代社会的发展过程中,半导体材料始终处于重要地位。从第一代以硅、锗为代表的半导体材料发展到现阶段的第三代半导体材料,半导体材料的性能得到了巨大的提升,并将会在未来的各种新技术的发展中持续处于重要地位。本文主要分析电子科学技术中半导体材料的发展意义及前景,以供参考。

纳米材料层状双氢氧化物(LDH)对茄二十八星瓢虫dsECR致死效应的影响

纳米材料被视为重要的RNA干扰增效物质。层状双氢氧化物(LDH)是具有生物相容性的可降解纳米材料,可以显著提高dsRNA防控黄瓜花叶病毒的效果。为明确LDH能否提高昆虫RNA干扰的效果,以期促进RNA生物农药在农业害虫防治中的应用和推广,本研究选择茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata的EcR基因进行RNA干扰介导的致死效应研究。将LDH与dsEcR组装形成复合物LDH-dsEcR,利用琼脂糖凝胶电泳确定LDH-dsEcR的最佳装载比例。通过静置法检测LDH-dsEcR的稳定性,借助透射电子显微镜验证其组装状态。采用浸叶法测定LDH-dsEcR的增效性,使用体视镜观察其对试虫形态的影响。结果表明:LDH与dsEcR可形成稳定的复合物,其最佳装载比为16∶1。LDH对茄二十八星瓢虫无毒性,但经LDH与dsEcR处理,部分试虫虫体呈黑褐色,或无法蜕皮化蛹,或维持在预蛹状态。遗憾的是LDH-dsEcR复合物的增效作用不明显,推测昆虫肠道的酸碱度可能是影响LDH-dsRNA增效的因素之一。本研究首次为利用LDH研究昆虫RNA生物农药提供了可观的理论基础。

稀土抛光材料的生产、应用及其新进展

对稀土抛光材料的发展历史、制备方法、应用范围、市场前景及最新研究进展进行了综合述评。对发展我国稀土抛光材料研究和产业化问题提出了看法。

接枝聚合制备具有超低介电常数聚酰亚胺纳米复合物材料

通过热引发甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷(R7R'Si8O12,POSS)(MA-POSS)与臭氧预处理的含氟聚酰亚胺(FPI)自由基接枝共聚制得了含多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的FPI纳米复合物.用核磁共振(NMR)、X-射线衍射(XRD)及场发射扫描电镜(FESEM)等手段对POSS/FPI纳米复合物的化学组成及其形貌结构进行了表征.POSS/FPI纳米复合物薄膜与原始FPI薄膜相比具有更低的、可调的介电常数,它的介电常数(κ)在2.5～2.1之间.

金属基复合材料制备工艺的研究进展

系统论述了金属基复合材料研究和发展的概况,简要介绍了金属基复合材料的常用金属基体、增强体,重点阐述了金属基复合材料常用的制备技术,即:搅拌铸造法、粉末冶金法、原位生成法等。另外,对金属基复合材料的润湿性、界面反应、复合材料力学性能和有限元模拟作了简单介绍。最后,对半固态成形技术应用于金属基复合材料中的成形加工发展方向做了展望。

SiC_p/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。

硅衬底InGaN多量子阱材料生长及LED研制

利用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在Si(111)衬底上生长了InGaN 多量子阱LED外延片.为克服GaN与Si衬底之间巨大的晶格失配与热失配,引入了AlN低温缓冲层及富镓的GaN高温缓冲层,在Si(111)衬底上获得了无龟裂的InGaN 多量子阱LED外延材料.在两英寸外延片内LED管芯的工作电压在3.7～4.1V之间,电致发光波长在465～480nm之间,87%的LED管芯的反向漏电流不大于0.1μA,输出光强为18～30mcd.

不同粒级铜尾矿对CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃析晶性能的影响

采用不同粒级铜尾矿通过熔融法制备CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)微晶玻璃,通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)等测试方法分析了不同细度的铜尾矿对微晶玻璃析晶行为的影响,并借助JMA方程拟合了不同粒级铜尾矿微晶玻璃的析晶动力学行为。研究表明,不同粒级组成的铜尾矿中含铁矿物的种类和价态影响微晶玻璃的析晶行为。铜尾矿中的铁氧化物来源于原生矿物,如菱铁矿、硫铁矿、磁铁矿等含铁矿物多为Fe^(2+),不具备成核诱导作用且促进了玻璃体和中间体的形成,而外加氧化铁为Fe^(3+),具有较好的成核诱导作用并促进了高铁辉石晶相的析出,从而提高了微晶玻璃的各项性能。

基于磁芯的环氧树脂基封装材料研究

研究了环氧树脂基封装胶对FeCuNbSiB纳米晶磁芯性能的影响。结果表明,磁芯封装后,磁芯电感值显著下降,在100kHz时电感值下降了10%-45%;封装胶中触变剂、活性填料对磁芯电感值影响非常大,合适的配比有助于封装后磁芯电感值的升高。当触变剂量为60%（占环氧树脂）、活性填料量为100%（占环氧树脂）时,磁芯封装后电感量在100kHz下降9.7%,达到最好水平。

基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的压磁复合材料研究

研究了基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的柔性压磁复合材料制备技术及其性能,讨论了橡胶种类,磁粉粒径、含量及工艺因素等对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/橡胶复合材料压磁性能的影响。结果表明:采用粒径为45μm,用量约15%的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉与高温硫化有规共聚硅氧烷在171℃,15MPa条件下,硫化45min制备的、厚度约150μm的压磁复合材料薄膜具有较好的应力敏感特性和压磁稳定性能,有望作为新一代柔性、薄型接触应力传感器的敏感元件材料。

新型吸波复合材料的SMC成型工艺及吸波性能研究

以E-51环氧树脂为基体,Fe78Si13B9粉体为吸波剂成功制备了性能优良的吸波复合材料板,并对其成型工艺以及性能指标进行了系统的研究。研究结果表明,所制备的梯度吸波复合材料板呈现出规整的铺层结构,各层间吸波剂含量分布均匀;复合材料具有优良的力学性能,测得其拉伸强度值为128.03MPa,弯曲强度值为253.04MPa;与此同时,测得吸波剂与环氧树脂不同质量比条件下所制得复合材料板的吸波性能,随着吸波剂含量的增加,反射衰减峰逐渐向低频偏移;当吸波剂与环氧树脂质量比为6∶1时,在2.7～18GHz很宽的频率范围内反射衰减均小于-4dB,表现出优良的吸波性能,从而为下一步的吸波复合材料设计提供有价值的参考。

一种新型中低频吸声材料的研制

以铝纤维、有机胶为主要原材料,制成铝纤维吸声板,并对其吸声性能进行了研究。结果表明,铝纤维板具有优秀中低频吸声效果,铝纤维板的厚度、密度、背后空腔与材料的吸声性能密切相关。实验显示,当吸声板密度为382kg/m3、厚度为50mm时,平均吸声系数最大为0.65。另外厚度为10mm的吸声板,背后空腔深度为40mm时,平均吸声系数可以达到0.64。

钛铁矿原位合成金属陶瓷复合材料的研究

钛铁矿资源储量丰富,充分利用钛铁矿中的钛和铁来制备金属陶瓷复合材料是天然钛铁矿综合开发利用中的一个重要方面。通过原位铝热、碳热还原法,以天然钛铁矿为主要原料,合成制备出了TiC-Al2O3/Fe陶瓷复合材料。研究了产物的物相、结构和性能,分析了铝热、碳热的反应过程。实验表明:反应产物主要为TiC相、Al2O3相和Fe相,还有少量Fe-Al相。大部分晶体颗粒尺寸约为3～5μm,分布较为均匀。金属添加剂改善了Fe对陶瓷相的润湿性,同时抑制了Al2O3和TiC间的高温化学反应,减少了气体的放出,界面结合得到了改善,促进了陶瓷材料的烧结致密。

电磁屏蔽材料与吸波材料的性能测试方法及进展

材料表征技术是材料研究的基础,近年来各种新型电磁屏蔽材料和吸波材料的快速发展,对该类材料的性能测试技术提出新的要求。系统介绍目前国内外常用的测定材料电磁屏蔽性能和吸波性能的方法、装置和工作原理,对各测试方法进行归类,并对其使用条件、应用范围和优缺点进行评述。

自蔓延高温合成Al_2O_3-TiC/Fe-Al复合材料的研究

以天然钛铁矿为主要原料,采用SHS技术,通过铝热、碳热还原法合成了Al2O3-TiC/Fe-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料。研究了SHS合成过程中制坯压力、预热时间、稀释剂和碳源对SHS合成过程的影响。研究结果表明:制坯压力在40MPa时,燃烧温度与燃烧波速率出现最大值;随着预热时间的延长,燃烧温度和燃烧波速率都增加,产物中TiC和Al2O3晶体的晶格间距增大,合成更为完全,产物中只包含有TiC相、Al2O3相、Fe-Al相和α-Fe固溶相;稀释剂会降低燃烧温度和燃烧波速率,同时使产物的密度降低,且不利于合成产物的形成;与炭黑相比用石墨做碳源时,燃烧温度、燃烧波速率以及产物的密度都高,反映了碳源结构差异对燃烧合成的影响。

超声法制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料的显微组织

采用高能超声方法制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料,通过SEM和XRD技术对复合材料的微观组织和成分进行研究与分析。在Lennard-Jones势函数的基础上对超声分散纳米颗粒进行了理论探讨。结果表明:在超声作用下,质量分数为1%的纳米SiC颗粒在AZ61镁合金中得到弥散分布;颗粒之间存在的范德华力使得颗粒连接在一起,范德华力与颗粒半径和颗粒间距离的关系表明:直径为100nm的SiC颗粒之间最大的范德华力约为135nN,分散团聚纳米颗粒的最小压强约为17.2MPa。

FeTiO_3-Al-C系统的反应热力学及Al_2O_3-TiC/Fe复合材料的制备

充分利用天然矿物钛铁矿(FeTiO3)中的铁和钛,采用反应烧结技术,成功制备了Al2O3TiC/Fe陶瓷复合材料。在真空热压炉中实现了合成与烧结一体化,为陶瓷复合材料的低成本制备进行了有益的探索研究。对钛铁矿Al C系统的热力学过程进行了详细的理论分析。研究表明:系统主要发生铝热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,系统反应后热力学上最为稳定的物质为Al2O3,TiC和Fe;系统反应最高温度低于Al2O3的熔化温度。通过实验研究,分析了产物的物相、结构和性能。反应烧结的最终产物主要为TiC,Al2O3和Fe。此外,还有少量Fe Al相,大部分为Al2O3。TiC晶体颗粒尺寸约为3~5μm,分布较为均匀,Fe分布于Al2O3,TiC晶粒之间。Y2O3和Cr2O3添加剂可以提高复合材料的抗弯强度。