碳化硅纤维增强碳化硅抗氧化陶瓷材料研究及应用进展

碳化硅纤维/碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料兼具SiC_(f)较高的韧性以及SiC陶瓷高熔点、高硬度和高强度的特性,在航空航天、核能和耐磨器件等领域具有广泛的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料的开发与其界面相的研究进展密切相关。其中复合材料的界面相指SiC_(f)/SiC中界面处的微观组织结构,一方面,界面相能够实现基体-纤维间的裂纹偏转以及载荷传递,还能够减少基体-纤维内部的残余应力,保证材料的非脆性断裂;另一方面,合适的界面相材料还能够提高SiC_(f)/SiC复合材料的抗氧化性能,从而进一步提升材料整体的耐高温性能。根据不同的设计理念,从界面相的三种不同形式展开,简述了不同界面相材料种类对SiC_(f)/SiC复合材料的影响、并对未来碳化硅纤维增强碳化硅抗氧化陶瓷材料的发展趋势和应用进行了展望。

金属材料应力释放工艺对陶瓷岩板内部应力释放影响的初步探讨

陶瓷岩板的大面积商业化应用大幅提高了建筑陶瓷材料在室内装饰领域的应用面积。但由于陶瓷岩板的面积尺寸较大,生产过程中残余应力在陶瓷岩板内部非均匀分布,严重影响了陶瓷岩板的可加工性能。本研究使用超声波探伤仪对陶瓷岩板进行扫描,探测陶瓷岩板的内部是否存在宏观裂纹;通过应力仪电阻应变仪监测陶瓷岩板的残余应力释放情况;通过调节全自动振动时效仪的激振器振动频率和振动时间消除陶瓷岩板在生产过程中产生的残余应力,提高陶瓷岩板的可加工性能。

基于OBE理念的环境工程微生物学实验教学改革探索与实践——以景德镇陶瓷大学为例

以景德镇陶瓷大学为例,基于OBE理念开展环境工程微生物学实验教学改革与实践。提出了教学改革的有效策略:构建递进式的实验内容,反向推导各课程为满足目标达成所需要的知识、能力和素质要求;优化教学方法,把实验课从单纯进行实验技能训练转变为基础的科学研究;丰富教学手段,在国家级实验教学示范中心的基础上构建数码显微互动平台;完善评价方式,全面地反映学生的学习情况,以期在提高教学效果的同时达到培养学生自主创新能力的目的。

无机材料物理性能课程的思政育人实践探索——以景德镇陶瓷大学材料类专业为例

课程思政是新时代落实立德树人基本任务的重要路径。无机材料物理性能课程组以工程教育专业认证和国家一流建设为标准,提出强化师资队伍建设、探索无机材料物理性能专业课程中对思政科技元素融入特征的基本理论要求与实践路线,并对案例开展的意义和价值、主要成效和特色与教学反思进行了归纳总结。旨在实现“知识传授”和“价值引领”的有机结合,以培养德才兼备的创新应用型专门人才。

水热法制备ZnIn_(2)S_(4)材料及其可见光降解四环素的性能研究

采用水热法制备了具有花瓣型的ZnIn_(2)S_(4)光催化剂,通过XRD、SEM、EDS和XPS对样品进行了表征分析,结果表明成功合成单一ZnIn_(2)S_(4)样品,为花瓣型微球状,其化学价态为Zn^(2+)、In^(3+)和S^(2-)。在可见光下,研究了不同前驱体p H值、水热反应时间、合成温度下ZnIn_(2)S_(4)光催化材料对盐酸四环素的降解效果,试验表明在合成温度为160℃、未调pH值、保温时间为12 h条件下合成的花瓣型Zn In_(2)S_(4)样品对盐酸四环素具有最佳降解效果,其降解效率为76.30%。

基于界面工程的无机纳米结构材料在电催化还原CO_(2)中的研究进展

电催化CO_(2)还原反应(CO_(2)Reduction Reaction,CO_(2)RR)利用间歇性可再生能源将CO_(2)还原为具有附加价值的燃料和化学品,被认为是目前最具有应用潜力的CO_(2)转化技术之一。然而,电催化CO_(2)还原依然存在反应过电势高、产物选择性差以及稳定性低等诸多问题,如何设计制备高效、低成本的电催化剂是当前亟须解决的问题。具有多功能的活性位点、可调控形貌结构和化学组分的金属基电催化剂被认为是极具潜力的电催化CO_(2)材料。近年来,通过界面工程构造异质界面产生应变效应、电子效应以及载体效应等为获得高效CO_(2)电催化剂提供了新的思路。介绍了电催化CO_(2)还原的反应过程,并详细分析了界面如何影响CO_(2)RR的内在机理。基于三种经典的界面纳米结构模型:核壳结构、异质结结构以及载体结构,综述了无机纳米结构材料在电催化还原CO_(2)中的最新进展,最后对界面工程在CO_(2)RR中存在的问题及新机遇进行了探讨和展望。

YSZ短纤维增强日用陶瓷固废再烧结材料的研究

中国传统陶瓷固废排放量巨大,陶瓷固废的资源化利用不但可解决固废丢弃填埋引起的生态环境危害,而且可节约大量天然矿物原料,带来重要的社会经济效益。本文以烧结日用陶瓷固废为主要原料,并引入少量氧化钇稳定氧化锆(YSZ)短纤维作为增强相,制备了高固废掺比的再生陶瓷材料。研究了纤维含量和烧成温度对制备的固废再烧结陶瓷材料的晶相组成、微观结构和力学性能等的影响,结果表明:YSZ纤维的添加量对固废材料的烧结性能影响不大,引入少量YSZ可明显提高废瓷再烧结材料的力学性能,其中,YSZ纤维添加量为15%并在1250℃烧成时,样品的抗弯强度为113 MPa,断裂韧性可达2.63 MP·m^(1/2)。

钙长石基涂层增强建筑陶瓷的制备和性能研究

建筑陶瓷强度的提升是实现瓷砖薄型化、轻量化生产的关键因素之一。以方解石、烧滑石、高岭土、石英为主要原料,通过改变涂层原料中锂辉石的添加量,调控涂层的物相组成和热膨胀系数,制备了钙长石为主晶相的预应力涂层增强的建筑陶瓷。同时,研究了涂层厚度、球磨时间、保温时间等工艺参数对建筑瓷砖强化效果的影响。结果表明,当涂层中锂辉石添加量为20 wt.%、涂层厚度为86μm,以及在涂层材料球磨时间3 h、烧成温度1190℃、保温时间30 min的条件下,获得了具有较低热膨胀系数且界面结合良好的预应力涂层,此时涂层与基体的膨胀系数差值为3.17×10^(–6)℃^(–1),陶瓷复合样品的抗折强度达到最大值为99.8 MPa,相较于无涂层的样品(66.3 MPa)强度提高了50.5%。

Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料热压烧结制备与性能研究

采用热压烧结工艺制备了碳氮化钛(Ti(C,N))基金属陶瓷复合材料。利用场发射扫描电镜(SEM)对试样的断口与表面形貌分别进行了观察,对力学性能进行了测试并研究了其抗氧化性能。研究结果表明:试样断口的微观结构形貌组织致密度高,气孔的数量少,晶界分明且晶粒尺寸细小,裂纹的断裂路线走向清晰,凹凸起伏,同时存在穿晶断裂和沿晶断裂方式。力学性能分别为:弯曲强度1255 MPa,断裂韧性8.3 MPa·m^(1/2),维氏硬度11.9 GPa,相对密度98.7%。在设定的温度条件下氧化2 h后,在750℃时没有形成氧化膜层;在900℃时,试样表面形成的氧化膜对基体没有保护效果;而在1150℃时,试样的表面形成了致密的对基体具有保护作用的氧化膜层和中间过渡层,氧化膜层厚度大约为73.81μm,而中间过渡层厚度约为18.57μm。

烧结温度及机械活化时间对陶瓷固废制备陶瓷砖的影响

陶瓷的生产、使用和废弃过程会产生大量的固体废物,这些陶瓷固废大多只能露天堆放或填埋处置,其资源化利用程度很低。本文以陶瓷固废为主要原料,在三乙醇胺和毫米级氧化锆球的协同作用下对陶瓷废弃物机械活化处理,探究不同机械活化时间和烧结温度对废瓷粉烧结性能的影响。结果表明:机械活化6 h后能将废瓷粉的中位粒径D_(50)从4.329μm减小到0.141μm,打破了废瓷粉中有序的Si—O四面体结构,使其无定形化程度加深,进而提高粉体的烧结活性。烧结温度的升高不仅能增加液相的生成量,使其填充颗粒间的孔隙,提高样品的致密度,还能促进透辉石的生成,优化样品物理性能。在烧结温度950℃、保温0.5 h后,样品抗折强度为51.63 MPa,吸水率为0.386%,体积密度为2.342 g/cm^(3),符合《陶瓷砖》(GB 4100—2016)中BIa类标准(平均抗折强度≥35 MPa,吸水率≤0.5%)瓷质砖要求。本文提供了一种“以废制新”的新方法,实现了废陶瓷的有效回收利用。

Nb掺杂对Ca_(0.94)Ce_(0.06)Bi_(4)Ti_(4)O_(15)铋层状高温压电陶瓷电学性能影响研究

采用固相反应法制备了Ca_(0.94)Ce_(0.06)Bi_(4)Ti_(4-x)Nb_(x)O_(15)(CCBTN)铋层状高温压电陶瓷,研究了B位Nb掺杂对陶瓷晶体结构、微观形貌、介电、压电性能的影响规律。结果表明:制备的CCBTN陶瓷均具有单一的铋层状结构相,少量Nb掺杂有利于陶瓷压电常数及热稳定性能的提升。当Nb掺杂量x=0.06时,陶瓷具有最高的压电常数(d33=19.2pC·N^(-1)),是纯CBT陶瓷压电常数(d33=8 p C·N^(-1))的2.4倍,且退火至500℃时其压电常数仍保持室温值的90%以上,表现出较优异的热稳定性。同时,该陶瓷具有高的居里温度(Tc=769℃)、低的介电损耗(tanδ=0.65%)及高的电阻率(ρdc=2.0×10^(7)Ω·cm@500℃),是高温压电传感器制作的优异候选材料。

正交试验法降低陶瓷坯体烧结温度的研究

在当今严峻的能源形势及我国“双碳双减”的政策背景下,建筑陶瓷企业亟须降低生产能耗。通过以降低建筑陶瓷产品坯体烧结温度为目的,利用正交实验法研究了不同种类原料及配比对建筑陶瓷坯体烧结温度的影响。同时,实验结果表明:将硼镁粉引入瓷质砖坯体的原料配方中,可以形成K_(2)O-Na_(2)O-MgO-B2O_(3)的四元复合熔剂,能有效降低坯体的烧成温度、拓宽其烧成温度范围及缩短其烧成周期,以实现瓷质砖坯体的超低温烧成,从而有效降低瓷质砖坯体的生产能耗,降低陶瓷产品的生产成本。

天空辐射制冷材料的研究进展及其在建筑制冷中的应用

随着全球气温迅速上升,制冷消耗对全球电力需求增长的影响日益显著。天空辐射制冷是一种新兴的被动制冷技术,通过光谱调控将能量以热辐射的方式通过“大气窗口”辐射到外太空,从而在没有能源投入的情况下降低建筑温度。近年来,随着辐射制冷材料(光子晶体等)的发展,辐射制冷不仅能在夜间应用,在阳光直射下也展现了一定的应用潜力。本文从材料发展的视角出发综述了天空辐射制冷技术的基本原理和结构设计,并分析了建筑-辐射制冷一体化面临的挑战。最后通过总结辐射制冷材料在冷屋顶和建筑冷却系统中的应用,对其发展前景进行了展望,以期为天空辐射制冷材料的制备提供新的思路。

Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)铋层状陶瓷的结构与电性能研究

采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)(0≤x≤0.1)共生结构的铋层状陶瓷材料,通过Mn离子调控Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)体系中的氧空位迁移和氧空位浓度的变化,研究了氧空位迁移和氧空位浓度对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)陶瓷材料的电性能的影响。研究发现所有样品均为单一的共生铋层状结构,无杂相生成。在掺入Mn的陶瓷样品中,Mn离子占据钙钛矿结构中的Ti离子的位置;在x≤0.06时,氧空位迁移速率降低,氧空位迁移对陶瓷的电学性能影响占主导优势,介电损耗和漏电流减小,压电常数不断增大。随着Mn含量逐渐增加,当x>0.06时,氧空位的浓度对电学性能的影响占主要优势,氧空位浓度不断增大,介电损耗和漏电流增大,压电常数降低。在x=0.06时,压电常数d 33为19.8 pC/N达到最大,此时介电损耗较低,综合电性能最优。

基于硅橡胶/硼酸锌可瓷化复合多孔材料的制备与阻燃性能

新能源正处于高速发展的阶段,但是也面临着电池、安全等诸多问题。其中锂电池爆燃问题限制了新能源车的发展。针对这一问题,以有良好附着性的硅橡胶为基体,加入硼酸锌作为阻燃材料,研究复合硅藻土-硅橡胶材料的阻燃性能和高温下的瓷化效果。通过SEM、XRD、TG等检测方法,对该复合材料进行了表征。结果表明:样品具有良好的阻燃效果。样品内部的硼酸锌在热解条件下产生B2O3,高温煅烧下加速复合硅橡胶的热解并与SiO_(2)发生共熔,促进瓷化过程,产生连续的桥连结构。该研究有助于减缓锂电池的燃烧阻燃问题,降低新能源车的燃烧危害。

基于BaCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)空气电极的可逆质子陶瓷膜电池性能研究

采用柠檬酸络合-硝酸盐燃烧法合成的BaCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)(BCFZY)作为空气电极材料,组装了燃料电极支撑的可逆质子陶瓷膜电池(R-HCMC),并且探讨了单电池在不同工作模式下的电化学性能。结果表明:在900℃下合成的BCFZY表现为单一立方钙钛矿结构,在700℃燃料电池模式下,单电池最大输出功率为424.7 mW·cm^(-2)、最低的极化阻抗为0.23Ω·cm^(2);在电解模式下,电解电压为1.4 V时,最大电流密度为1084 mW·cm^(-2)、氢气产率为3.1 mL·min^(-1)·cm^(-2)。说明,BCFZY空气电极在中低温条件下表现出良好的电催化活性和结构与性能稳定性。

利用抛光废料为原料制备轻质多孔陶瓷

探究了以建筑陶瓷抛光废料为原料制备轻质多孔陶瓷的可行性,研究了烧成温度、SiC含量、保温时间等对轻质多孔陶瓷性能的影响。实验结果表明:随着烧结温度的提高,以及SiC含量和保温时间的增加,轻质多孔陶瓷的平均孔径和整体坍塌度显著增大。轻质多孔陶瓷的抗折强度与平均孔径呈负相关。为了在轻质多孔瓷砖中实现均匀的孔径和无显著缺陷,SiC添加量为3wt.%,烧成温度为1200℃,保温时间为30 min,能够获得平均孔径为1.11 mm、体积密度为0.49 g/cm^(3)、抗折强度为2.56 MPa的轻质多孔陶瓷。

纤维陶瓷板的制造与应用概述

由于陶瓷纤维具有高熔点、耐腐蚀、优异的强度和韧性、抗氧化能力强等优良特性,可与大部分基材复合并广泛应用于建筑陶瓷领域中。本文简要的介绍了一种纤维陶瓷板的制备方法,通过采用粘土、高岭土、石英砂、硼钙石、长石、叶蜡石、硼镁石等传统陶瓷原料,经1550℃高温下进行烧结,然后经过花洒式高温、高压拉丝工艺编织成类似“无纺布”结构,最后通过添加特殊的树脂叠压成多层陶瓷板。所得到产品既保留了传统陶瓷砖的优良特性,也有效地解决了陶瓷本身固有脆性,在高韧性和高强度领域中具有潜在的应用价值。

基于数据分析的大学生晚自习现状分析及对策研究——以景德镇陶瓷大学为例

要适应国家战略发展新需求和世界高等教育发展新趋势,高校必须全面提高教育质量,而这离不开优良学风的建设。晚自习制度是高校学风建设中的重要一环,但现实中存在不少大学生对晚自习制度不满意的现象。在此背景下,通过分层抽样和随机抽样法对景德镇陶瓷大学设立晚自习制度的6个本科院系的学生进行问卷调查,研究发现,大学生对晚自习缺乏正确的认识、晚自习效率低下、晚自习学习环境欠佳和学校对晚自习管理不力等是造成晚自习成效不理想的主要原因。本文从学校、教师、学生、学生干部等方面来探索改善晚自习制度和管理的相应措施。

基于SEVNB法对层压陶瓷复合材料断裂韧性的研究

采用简单模压工艺制备了Al_(2)0_(3)/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料,采用基于飞秒激光的SEVNB法测试了其在不同切口位置的断裂韧性值,分析了切口尖端半径对该材料断裂韧性测试值的影响。结果表明,Al_(2)0_(3)/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料表现出近似脆性断裂行为,切口尖端最低点在第4层铁丝网夹层时的断裂韧性值达6.88MPa·m^(1/2),高于在第3层时的5.51 MPa·m^(1/2),略低于介于第3与第4层之间时的7.01 MPa·m^(1/2),且切口尖端半径对该材料断裂韧性测试值影响小。