多界面耦合空心核壳MnCoSe_(x)/MnO@氮掺杂碳复合材料的制备及电化学性能

通过简单的溶剂热和硒化策略以及进一步的碳层包覆程序制备氮掺杂碳壳包裹的空心MnCoSe_(x)/MnO纳米球(MnCoSe_(x)/MnO@N-C)。得益于MnCoSe_(x)和MnO之间的多界面耦合以及独特的空心核壳结构,MnCoSe_(x)/MnO@N-C复合材料具有较高的比电容和优异的倍率性能,即使在5 A/g的高电流密度下,MnCoSe_(x)/MnO@N-C仍可以稳定运行20000次循环,并保持84.6%的初始比电容。由MnCoSe_(x)/MnO@N-C和活性炭组装的非对称超级电容器器件在功率密度为810 W/kg时表现出11.2 W·h/kg的高能量密度,并拥有超长的循环寿命,在20000次循环后仍可保留初始比电容的84.0%。

冀东地区尾矿资源调查及综合利用建议

河北省是我国矿产资源大省,尤其是冀东地区的矿产资源开发导致大量尾矿堆存,亟需开展尾矿资源调查和综合利用,实现尾矿的资源化、减量化和无害化。本文调查了冀东地区尾矿和废石的堆存情况,分析了冀东地区典型铁尾矿和金尾矿物理化学性质,提出了综合利用建议。研究结果表明,冀东地区尾矿和废石堆存量分别为33831万m3和108637万m3;尾矿以铁尾矿、金尾矿为主,堆存量分别为33079万m3和752万m3。冀东地区典型铁尾矿中,除水厂铁矿尾泥、司家营铁矿(2#尾矿库)尾矿和清河沿铁矿尾矿外,其他铁尾矿粒径较大,砂粒(2.00~0.05 mm)占比>89%。冀东地区铁尾矿属于高硅低铝型尾矿,除了清河沿铁矿尾矿和黄槐玉铁矿尾矿外,其他铁尾矿SiO2占比>70%。铁尾矿中矿物以石英为主(>43%),其次为黑云母、微斜长石、斜长石、角闪石、白云石和透辉石等。对于冀东地区金尾矿,三家金矿和金厂峪金矿以砂粒为主,均超过90%,其他金尾矿粒径相对较细。冀东地区金尾矿为长英岩型尾矿,SiO2含量明显较铁尾矿低(57.69%~68.65%),而Al2O3含量明显较铁尾矿高(9.32%~16.09%)。金尾矿中主要矿物为石英、斜长石、黑云母、绢云母等,其中,斜长石占比明显较铁尾矿高。根据冀东地区铁尾矿性质,建议将大粒径铁尾矿作为建筑砂,细粒尾矿作为建材原料实现综合利用,剩余尾矿可进行土地复垦。对于金尾矿,建议首先进行井下填充,其次作为建材原料实现综合利用。该研究对冀东地区尾矿资源综合利用具有一定的指导意义。

影响薄膜(涂层)硬度测试的因素

薄膜 (涂层 )同基体材料的力学性能有很大差异 ,同时 ,由于其厚度薄 ,且其与界面和基体材料间的交互作用影响其力学性能测试中应力、应变的分布与传递 ,常规的拉伸、冲击等方法对其不再适用。列举了薄膜 (涂层 )硬度测试中的一些问题 ,着重讨论了基底和膜基界面、压头形状、隆起和凹陷现象、初始零位确定、弹性恢复以及表面粗糙度对薄膜(涂层 )硬度测试的影响 ,并提出了相应改进措施。结果表明 ,只有综合考虑各个影响因素 ,才能获得薄膜 (深层 )

CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)-Bi(Fe_(0.93)Mn_(0.05)Ti_(0.02))O_(3)铁电固溶体薄膜的制备及储能特性

采用金属有机分解法结合旋涂技术,在Pt(111)/TiO_(2)/SiO_(2)/Si衬底上制备(1-x)CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)-xBi(Fe_(0.93)Mn_(0.05)Ti_(0.02))O_(3)(CBT-xBFMT,x=0,0.05,0.10,0.15)固溶体薄膜,通过X-射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、铁电分析仪和阻抗分析仪,系统研究了CBT基薄膜的储能性能。结果表明,所制备的薄膜均呈现出多晶铋层状结构,无杂相生成。BFMT的引入增大了薄膜的最大极化强度P_(m)和抗击穿场强E_(b),并降低了漏电流密度。随着BFMT固溶量的增加,CBT-xBFMT薄膜的抗击穿场强E_(b)先增大后减小,在x=0.10处达到最大;最大极化强度P_(m)逐渐增加,在x=0.10处极化强度差最大;最大抗击穿场强和最大极化强度差的共同作用使CBT-0.10BFMT薄膜具有最佳储能特性,有效储能密度W_(rec)和储能效率η分别为82.8 J/cm^(3)和78.3%,且储能稳定性(25~150℃)良好。CBT-0.10BFMT铁电薄膜有望应用于环境友好型小型能量储存器件。

花岗岩废料与玻璃废渣制备发泡陶瓷的研究

本文以花岗岩废料和玻璃废渣为原料、SiC为发泡剂,采用粉末烧结法制备了高孔隙率、低吸水率的全固废发泡陶瓷,探究了花岗岩废料和玻璃废渣配合比、烧结温度、发泡剂掺量对发泡陶瓷孔结构及性能的影响。结果表明:花岗岩废料形成了发泡陶瓷的骨架结构,玻璃废渣具有助熔作用;当玻璃废渣掺量为20%(质量分数)时,烧结温度降低了40℃。在1110~1150℃下制备的发泡陶瓷抗压强度为2.23~0.41 MPa,体积密度为468.41~326.31 kg/m^(3),孔隙率为79.15%~86.81%,吸水率为0.96%~1.00%,平均孔径为0.49~1.43 mm,实现了对发泡陶瓷孔径的有效调控,满足了不同应用场景对发泡陶瓷不同孔径的需求。本研究为花岗岩废料和玻璃废渣的规模化利用及不同孔径发泡陶瓷的制备提供了技术支持。

引气剂对水泥基材料电磁波反射率和透波率的影响

为研究孔隙对水泥基材料电磁波反射与透射性能的影响,在砂浆中掺入引气剂,利用矢量网络分析仪和压汞仪对水泥基材料的反射率、透波率以及孔结构进行测试。结果表明,引气剂可以显著降低水泥基材料反射率,当引气剂掺量为0.01%时样品反射率最低;水泥基平板透波率在8.2～12.4、12.4～18和26.5～40 GHz范围内均随着频率增大呈减小的趋势,掺加引气剂对水泥基平板的透波性能有明显的改善;随着引气剂掺量由0增加到0.015%,水泥砂浆0.1μm以下的孔隙明显增多,且孔隙率也逐渐增大,掺量为0.015%时,孔隙率达到29.8%。孔隙率的增大降低了材料的介电常数,改善了材料表面对电磁波的反射和透射性能。

赤泥轻质保温材料的制备与试验研究

以赤泥、粉煤灰、石英砂等为主要原材料,经掺加物理泡沫、浇注、煅烧等工艺制备了赤泥轻质保温材料,研究了煅烧温度及升温速率对其性能的影响;利用扫描电子显微镜观察其微观形貌,并探讨其烧结机理.结果表明:在最佳煅烧温度1 150℃,最佳升温速率6℃/min条件下制备的赤泥轻质保温材料,其堆积密度为527kg/m3,收缩率为5.7%,抗压强度和抗折强度分别为3.4MPa和2.2MPa,导热系数为0.105W/(m·K),孔隙率(体积分数)为33.61%.

双层水泥基吸波材料制备及性能研究

以膨胀珍珠岩作为阻抗匹配层,以碳纳米管和铁氧体作为吸波剂制备双层水泥基吸波体,采用RCS法（radar cross section）研究水泥基吸波材料的吸波性能。实验结果表明,匹配层的透波率随着膨胀珍珠岩掺量的增加而增大,在8-18GHz频率范围内,掺有20%膨胀珍珠岩试样透波率介于20%-60%之间;以膨胀珍珠岩的水泥浆体作为匹配层制备的双层水泥基材料,其吸波性能要优于相同厚度单层吸波材料;当匹配层中膨胀珍珠岩掺量增加时,吸波性能也随着增加;以0.15%碳纳米管和10%FP型铁氧体作为复合吸波剂制备吸波层,具有优异的吸波性能,并且匹配层与吸波层的最佳厚度比为3∶1;而当吸波层复掺0.75%碳纳米管和30%FP型铁氧体时,双层吸波材料的吸波性能比相同厚度单层吸波材料要差,匹配层与吸波层的最佳厚度比为1∶3,试样反射率的峰值为-31.0dB,低于-7dB的带宽达10.6GHz。

利用工业废渣制备充填胶凝材料的研究

为了降低矿山充填成本,以钢渣、矿渣等工业废渣为主要胶凝组分制备充填胶凝材料,研究了电石渣对其性能的影响。借助XRD、SEM测试手段分析了胶凝材料化产物的矿物组成和微观形貌。实验结果表明向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%;用25%的矿渣等量取代钢渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了26.4、48.3 MPa,与未掺矿渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了63.9%、28.5%,凝结时间缩短。

PP纤维和碳纳米管对复合保温材料性能的影响

以玻化微珠、水泥、粉煤灰、PP纤维和碳纳米管为主要原料制备复合保温材料.利用扫描电镜（SEM）和Nicolet傅里叶变换红外光谱仪（IR）对PP纤维改性前后的表面形貌、试样断口形貌和纤维表面活性基团进行分析,研究了PP纤维改性前后对复合保温材料力学性能的影响.采用扫描电镜对复合保温材料断口形貌进行分析,研究了碳纳米管对复合保温材料强度和电磁屏蔽效能的影响.结果表明：改性PP纤维表面引入的活性基团-OH和-COOH使试样的抗折强度和抗压强度较掺加未改性PP纤维试样分别提高了20.69%和11.76%;掺加碳纳米管后,复合保温材料的抗折强度和抗压强度显著改善,电磁辐射频率在5～15GHz的电磁屏蔽效能显著提高.

聚丙烯纤维玻化微珠复合保温材料的性能

分别采用碱处理、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE乳液)包覆处理对聚丙烯纤维进行表面改性,研究了聚丙烯纤维掺量(质量分数,下同)对玻化微珠复合保温材料力学性能和软化系数的影响.结果表明:与空白样品相比,聚丙烯纤维掺量为1.0%时,玻化微珠复合保温材料的抗折强度和抗压强度分别提高93.75%和7.30%;聚丙烯纤维经过碱处理和VAE乳液包覆处理均可改善复合保温材料的界面结合状况,与未改性聚丙烯纤维相比,经碱处理后的改性聚丙烯纤维使复合保温材料的抗折强度和抗压强度分别提高了14.52%和4.08%,软化系数基本无变化;经VAE乳液包覆处理后的聚丙烯纤维使复合保温材料的抗折强度和抗压强度分别提高了58.06%和10.20%,软化系数增加了12.50%.采用扫描电子显微镜(SEM)对聚丙烯纤维表面微观形貌及复合保温材料断口形貌进行观察,探讨了改性聚丙烯纤维对玻化微珠复合保温材料的增强机制.

C_f/ZrC-SiC复合材料抗氧化性能及机理分析

采用有机前驱体转化法制备C f/ZrC-SiC复合材料,探讨其抗氧化性能及机理,研究界面、氧化时间及氧化温度对材料抗氧化性能的影响。结果表明,有PyC沉积层的复合材料的抗氧化性能最好,纤维表面的玻璃相明显较多,能更好地保护纤维不被氧化;随着氧化时间(10 min、15 min和30 min)和氧化温度(1 500℃、1 600℃和1 700℃)的增加,玻璃相逐渐增加,材料表面被氧化形成的ZrO2和SiO2覆盖,能阻止外部氧的进入,提高材料的抗氧化性能。

纳米SiO_2与粉煤灰协同改性水泥基材料性能研究

通过调整纳米SiO_2与粉煤灰的比例,研究了两者协同作用对水泥基材料性能的影响。结果表明,纳米SiO_2(NS)和粉煤灰协同作用效果优于NS单一掺加,3%(质量分数,下同)纳米SiO_2和不大于30%的粉煤灰同时掺加可以补偿粉煤灰引起的早期强度降低,且砂浆28d抗压强度不降低。随着NS掺量增加水泥基材料的干燥收缩增大,粉煤灰可以改善纳米SiO_2对干燥收缩的不利影响。随着NS掺量的增加,试件的抗冻性和抗氯离子渗透性能均得到提升,掺加3%NS与30%粉煤灰使水泥基材料达到最佳耐久性能。NS可以缩短水泥水化诱导期,加速水泥水化进程,且使胶凝体系总放热量增加。在水泥粉煤灰体系中掺入NS后,非蒸发水含量在早期明显增多,但在后期增长缓慢。

纳米二氧化硅对超硫酸盐水泥中石膏最佳掺量的影响

超硫酸盐水泥(SSC)中石膏存在最佳掺量,纳米二氧化硅(NS)虽然可以提高超硫酸盐水泥强度,但是对石膏与铝相水化反应具有抑制作用,导致石膏最佳掺量发生改变。因此,探究NS改性条件下的石膏最佳掺量,有望进一步提高SSC性能。本文通过改变掺入与未掺入3%(质量分数)NS的SSC中石膏掺量(5.0%~15.0%,质量分数),研究其对SSC力学性能及微观性能的影响。结果表明,未掺加NS时,SSC整体强度发展缓慢,反应1 d时,强度随石膏掺量的增加呈下降趋势,石膏最佳掺量为7.5%。掺入NS后,SSC强度显著提升,3~28 d强度增幅达100%~200%,石膏最佳掺量呈增加趋势,当石膏掺量为15.0%(本文设计最大掺量)时,强度最大。NS延缓石膏消耗,抑制钙矾石生成,但不影响最终石膏消耗量;加入NS后,SSC化学结合水含量、石膏消耗量呈增加趋势,表明体系对石膏的需求量增加。本文通过探究NS改性SSC中的石膏最佳掺量变化,为进一步降低矿粉用量、提高SSC绿色低碳性提供新思路。

养护方式对活性氧化镁水泥水化硬化性能的影响

活性氧化镁水泥(RMC)由MgO与水和CO_(2)反应而凝结硬化,是一种近年来备受关注的新型胶凝材料。RMC样品水化、碳化过程受养护方式和含水率影响显著,本文对比研究了标准养护((20±1)℃、95%相对湿度)、水养((20±1)℃)和碳化养护((20±3)℃、70%相对湿度、20%(体积分数)CO_(2))对水灰比为0.5、0.6、0.7的RMC的性能的影响,探究了其水化、碳化反应产物物相种类、含量及微观形貌特征。结果表明,在标准养护和水养条件下,反应3 d时各水灰比样品中MgO剩余含量为10%~15%(质量分数),反应14 d时MgO几乎没有剩余。当水灰比为0.6时,标准养护和水养14 d时净浆抗压强度分别为7.7和3.2 MPa。碳化养护下净浆强度优于标准养护和水养下净浆(3 d时三者抗压强度分别为16.19、0.42和0.43 MPa,14 d时分别为22.34、7.46和7.23 MPa);定量分析结果显示,各水灰比净浆碳化养护产物主要是MgCO_(3)·3H_(2)O,水灰比为0.6时,样品中MgCO_(3)·3H_(2)O生成量比水灰比为0.5和0.7样品高12.12%和11.29%,这些针棒状MgCO_(3)·3H_(2)O相互搭接形成致密结构是该样品宏观抗压强度最优的主要原因。

原位光催化水泥基材料的制备及性能

光催化剂在水泥基材料中的分散性问题一直是制约光催化水泥基材料性能的主要因素之一。本文通过在水泥基材料成型过程中加入铋系光催化前驱体溶液实现原位光催化水泥基材料的合成,提高光催化剂在水泥基体中的分散性,赋予水泥基材料光催化性能的同时改善水泥基体抗压强度。通过扫描电镜和EDS能谱对光催化水泥基材料微观结构和成分进行表征。结果表明,光催化水泥基材料对罗丹明B的降解效率最高可达91.64%,对氮氧化物的降解效率最高可达到15.03%,早期机械强度提升约10%。光催化剂在水泥基体中分散更加均匀,同时水泥基体致密度提高。本文揭示了原位光催化水泥基材料的光催化性能与机械性能的提升机制,为其他功能性水泥基材料的制备提供了理论基础。

乳胶粉和玻纤对玻化微珠保温材料性能的影响

以玻化微珠、水泥、粉煤灰、乳胶粉为原材料,经模压成型制备玻化微珠保温材料,研究了可再分散乳胶粉对其力学性能和耐水性能的影响,分析了乳胶粉作用机理;利用苯丙乳液对耐碱玻纤进行表面处理,分别研究处理前后玻纤对玻化微珠保温材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对试样断口微观形貌进行观察和分析,探讨了玻纤增强机理.结果表明:乳胶粉质量占玻化微珠质量的4%时,试样抗折强度、抗压强度较空白试样分别提高了48.00%,20.83%,试样的2,24h吸水率分别降低了71.37%和66.94%;当玻纤质量占玻化微珠质量的1.0%时,掺加经过表面处理玻纤的试样与掺加未经表面处理玻纤的试样相比,前者的抗折强度提高35.71%,抗压强度提高8.34%.

纳米二氧化硅在水泥基材料中的分散研究进展

针对纳米二氧化硅颗粒在水泥基材料中极易团聚且难分散的问题,从火山灰效应、晶核效应和填充效应3个方面介绍纳米二氧化硅在水泥基材料中的应用基础,分析纳米二氧化硅在水泥基材料中难以分散的原因;综述现阶段国内外水泥基材料中纳米二氧化硅分散的研究进展,展望未来该领域的研究方向,即研究水泥基材料中影响纳米颗粒分散的因素,开发有效、直观的表征方法,以及设计开发专用高效减水剂等。

新工科理念下材料工程硕士研究生专业实践能力的培养

在新工科背景下,对材料工程专业学位硕士研究生的培养质量提出了更高水平的要求。实践能力成为工程硕士研究生培养体系的关键环节,专业实践能力的高低是衡量培养质量的重要标准。以济南大学材料工程专业硕士研究生培养为例,充分利用本学科在本校的专业优势,围绕课程内容设置、实践基地建设、完善双导师制度、学位论文与实践相结合等方面,以提升学生工程实践能力为重点的培养模式,为社会探索并输出适应材料工程领域需求的高质量、创新型人才。

发泡水泥保温材料的耐水性能研究

以快硬硫铝酸盐水泥为原料,采用化学发泡的方法制备发泡水泥保温材料,研究了有机类与无机类防水剂对发泡水泥吸水率、力学强度以及软化系数的影响。结果表明:掺加防水剂能够降低吸水率,提高力学强度及软化系数,改善其耐水性;相同掺量下,有机类防水剂对发泡水泥吸水率的降低效果明显优于无机类防水剂;当苯丙乳液防水剂掺量为2.5%(水泥质量分数)时,发泡水泥的吸水率为26.7%,较基准试样降低了59.8%;软化系数为0.88,较基准试样增加了44.3%。对不同防水剂的作用机理分别进行了探讨。