搅拌铸造工艺参数对机械护罩用铝基复合材料性能的影响

采用不同的搅拌转速、搅拌时间和浇注温度进行了机械护罩用铝基复合材料试样的制备,并进行了磨损性能和力学性能的测试与分析。结果表明:随搅拌转速、搅拌时间和浇注温度的增加,铝基复合材料试样的磨损体积先减小后缓慢增大,抗拉强度缓慢增大后略有减小,断后伸长率变化不大,耐磨损性能先提升后缓慢下降。和200r/min搅拌转速相比,400 r/min搅拌铸造时试样的磨损体积减小了31.58%,抗拉强度增大了12 MPa;和10 min搅拌时间相比,30 min搅拌铸造时试样的磨损体积减小了27.78%,抗拉强度增大了11 MPa;和690℃浇注温度相比,720℃搅拌浇注时试样的磨损体积减小了35%,抗拉强度增大了14 MPa。

光固化3D打印可聚合低共熔导电凝胶

离子凝胶对于柔性电子设备的发展具有重要意义,然而离子液体价格昂贵、有毒易造成环境污染。使用氯化胆碱(CHCL)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酰胺(AAm)制备了可聚合低共熔溶剂(PDES)替代传统离子液体,利用数字光处理(DLP)3D打印的成型方法,通过紫外光引发自由基聚合制备了P(HEA-co-AAm)-CHCL低共熔凝胶。通过傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热分析证明了PDES的成功制备。对P(HEA-co-AAm)-CHCL的导电性能、力学性能、光学性能、传感性能进行了测试分析。结果表明,当CHCL和可聚合单体的物质的量之比为1∶3.5时凝胶的导电性能最好,离子电导率可达1.1×10-2 S/m。然后,固定CHCL和可聚合单体的物质的量之比为1∶3.5,改变HEA和AAm的物质的量之比制备了5种P(HEA-co-AAm)-CHCL,结合导电性能和力学性能测试结果发现,当HEA与AAm的物质的量之比为2.5∶1时,其拉伸强度、断裂伸长率分别为2.81MPa,1200%;具有优异的光学透明性,可见光透过率能够达到90%;应变系数为0.74;此外,具有优异的传感性能、循环稳定性等。

等离子体Ag/TiO_(2-x)光阳极用于光电催化分解水

环境污染和破坏以及缺乏足够的清洁能源是目前全球范围内面临的严重的问题。半导体光催化材料因其可以利用太阳能且催化效率高等优点受到广泛关注,是当前研究的热点。二氧化钛(TiO_(2))具有良好的化学稳定性和环境兼容性,是传统半导体光催化材料之一。然而,其仍存在如催化活性易受光生载流子复合的影响及对太阳光的利用率低等缺陷。为了改善TiO_(2)的光电催化性能,使用硼氢化钠(NaBH4)氢化处理以及复合等离子体金属银(Ag)纳米粒子的方法制备得到Ag/TiO_(2)-x异质结构。借助SEM、TEM、XRD、XPS和固体紫外—可见漫反射测试手段对样品的形貌、结构、组成、表面元素以及光吸收性能进行表征。通过光电流密度、电化学阻抗谱以及光电转换效率(IPCE)对样品的光电活性进行测试,结果表明,Ag/TiO_(2-x)异质结构的光电流密度约为TiO_(2)的5倍,且具有较小的阻抗以及较高的IPCE活性。因此,富缺陷TiO_(2)-x和等离子体金属Ag纳米粒子的协同作用能促进其光电催化性能的提升。

中空全固态Z型异质结光催化剂的研究进展

中空结构材料由于比表面积大、密度低和电荷传输距离短等特点,在光催化反应中具有巨大的应用价值. Z型光催化剂具有宽光谱响应、高稳定性、高光生载流子的分离效率以及强氧化还原能力等优点,受到了广泛关注.然而,由于Z型多元组分和中空结构不稳定,设计并制备高效稳定的中空全固态Z型光催化剂仍是一大挑战.本文综合评述了近年来中空全固态Z型光催化剂的种类、构筑策略及性能等方面的研究进展,并进一步展望了其在未来应用中面临的问题与挑战,最后归纳总结了其设计与发展方向,为高效稳定光催化剂的设计提供了思路.

汽车用AlSi7Mg铝合金的压铸工艺研究

采用不同的浇注温度和模具预热温度进行了AlSi7Mg铝合金试件的压铸,进行了试验件的力学性能测试和X射线无损分析。结果为:当浇注温度为700℃时,随着模具预热温度从150℃增加到350℃,试件的强度呈现先增加后减小的趋势。模具预热温度250℃的试件的抗拉强度达到最大值240.74MPa,屈服强度182.71MPa。当模具预热温度为250℃时,随着浇注温度从680℃升高至720℃,试件的强度同样呈现为先增加后减小的趋势。在其他压铸参数相同的条件下,在模具预热温度250℃时700℃浇注的AlSi7Mg铝合金压铸试件经过X射线无损探伤并未观测到明显缺陷。

Ti_(3)C_(2)T_(x)掺杂PEDOT:PSS提升蓝色量子点发光二极管性能

空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管(QLEDs)性能的关键因素。通过提升PEDOT:PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))具有较高的导电性、丰富的表面官能团及良好的亲水性等优点,有望通过掺杂提高PEDOT:PSS的电导率。本文采用HCl/LiF刻蚀法制备了单层Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片,并将其掺杂到PEDOT:PSS中制备了蓝色QLEDs器件。结果表明,当Ti_(3)C_(2)T_(x)的掺杂量为0.1%时,器件的最大外量子效率和电流效率分别达到15.2%和14.42 cd·A^(-1),与参比器件的9.09%和7.68 cd·A^(-1)相比,分别提高了67%和87%。Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对蓝色QLEDs器件性能提升有两个作用,一方面诱导PEDOT的构型从苯态到喹啉态转变,形成紧密堆积的大尺寸PEDOT纳米晶,并将这些导电纳米晶连接起来,构筑了新的电荷传输通道,提高了复合层的电导率;另一方面,通过掺杂实现了PEDOT:PSS功函数的调节,提升了蓝色QLEDs器件的空穴注入效率。

三个绿光铱(Ⅲ)配合物的合成和光电性质

采用2-(4-三氟甲基苯基)吡啶(tfmppy)为主配体,分别以四(4-氟苯基)苯基膦酰亚胺(F-tpip)、四(4-甲氧基苯基)膦酰亚胺(MeO-tpip)和四(1-萘基)膦酰亚胺(tnin)为辅助配体合成了3个铱(Ⅲ)配合物((tfmppy)2Ir(F-tpip)、(tfmppy)2Ir(MeO-tpip)和(tfmppy)2Ir(tnin))。其结构通过核磁氢谱、质谱、元素分析和单晶结构测定进行了验证。配合物(tfmppy)2Ir(F-tpip)和(tfmppy)2Ir(MeO-tpip)属于三方晶系P1空间群,配合物(tfmppy)2Ir(tnin)属于三斜晶系R3c空间群。3个配合物都是绿光材料,具有类似的发光颜色和发光效率((tfmppy)2Ir(F-tpip):λem=526 nm,Φ=0.52;(tfmppy)2Ir(MeO-tpip):λem=523 nm,Φ=0.44;(tfmppy)2Ir(tnin):λem=522 nm,Φ=0.48)。3个配合物的循环伏安曲线都显示出了良好的氧化还原性质。(tfmppy)2Ir(F-tpip)、(tfmppy)2Ir(MeO-tpip)和(tfmppy)2Ir(tnin)的HOMO能级分别为-5.67、-6.08和-5.69 eV,其LUMO能级分别为-3.29、-3.61和-3.22 eV。

三维微环境手性特征调控间充质干细胞线粒体功能

目的解析手性微环境介导线粒体功能调控骨髓间充质干细胞成骨分化。方法体外通过三维手性微环境培养间充质干细胞监测干细胞的线粒体膜电位功能,在体内观察凝胶植入后早期缺损区域关键调控线粒体功能趋化CXCL2因子的表达,体外高通量组学分析相关线粒体与代谢信号通路的差异。结果免疫荧光染色显示右旋手性基质中线粒体线粒体深红色荧光探针染色比例降低,表明右旋手性基质中的干细胞线粒体膜电位出现损伤。大鼠颅骨缺损模型发现在早期植入三维手性凝胶后左旋组修复区域的CXCL2明显表达上调。京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析发现线粒体相关基因与多个信号通路发生了明显的差异表达。差异基因分析发现右旋组中间充质干细胞出现了线粒体降解相关基因的表达上调。左旋手性基质能上调干细胞线粒体NADH脱氢酶活性,右旋手性基质中间充质干细胞线粒体功能出现明显功能损伤。结论生物植入材料基质手性具备调控干细胞线粒体功能能力。

比压对液态模锻机械外壳用ZnAl13Si2Mn0.6锌合金性能的影响

采用不同的比压进行了机械外壳用ZnAl13Si2Mn0.6锌合金试样的液态模锻成形,并进行了显微组织、耐磨损性能和冲击性能的测试、对比和分析。结果表明:随比压的增大,ZnAl13Si2Mn0.6锌合金试样的晶粒先细化后粗化,磨损体积先减小后增大,冲击韧性则先增大后减小,耐磨损性能和冲击性能均先提升后下降。和60 MPa比压相比,100 MPa比压液态模锻时试样的磨损体积减小了50%,冲击韧性增大了42.17%。锌合金液态模锻的比压优选为100 MPa。

金属有机框架基敏感材料及其在气体传感器中的应用

金属有机框架(metal-organic frame,MOF)材料是一类由金属离子或团簇物和有机配体通过有序连接构筑的具有多孔结构的配位聚合物,因此也被称为多孔配位聚合物.其中金属离子或簇、有机配体的种类,金属节点与有机配体连接方式的随机组合为开发MOF提供了无限可能,能够延伸很多的衍生物及复合材料,非常契合气体传感领域的应用.MOF材料的灵活可调性、结构多样性以及可以定制的化学或物理性能,使其具有传统多孔材料(如沸石)无法比拟的优势,已经在气敏传感方面有了一系列进展.本文综述了近年来MOF类材料在气敏传感中的研究进展和方向,从纯MOF材料、MOF衍生物及MOF复合材料3种类型展开介绍其分类及特点,总结了3种类型材料的合成方法及其在厚膜与薄膜方面的气体传感器应用,最后对MOF类材料在气体传感检测方面的未来发展进行了展望.

CdS纳米晶负载聚苯胺纳米线的制备及光电性能研究

以巯基乙酸掺杂的聚苯胺纳米线为硫源和基底,通过水热反应成功制备了CdS纳米晶负载聚苯胺纳米线.所制备的CdS纳米晶负载聚苯胺纳米线的形貌、晶体结构、元素价态以及光电性质分别利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外⁃可见吸收光谱、表面光电压谱(SPS)进行了表征.5~10 nm的CdS纳米晶随机且均匀地负载在PANI纳米线的表面.表面光电压响应显示,所制备的CdS纳米晶负载聚苯胺纳米线可以作为p-n结以及光电功能材料来使用.

高质量发展视角下大学生创新能力培育的关键环节与落实举措

创新发展引领是经济高质量发展的必然要求与有效尝试,大学生作为我国重要的创新主体之一,是我国实现创新发展的重要力量。为强化我国经济高质量发展的智力支撑,高校应该把握大学生创新能力培育的关键环节,具体包括:聚焦“强基”目标培育大学生的创新素养、围绕“固本”路径促进大学生的创新实践、坚持“培元”思维培养大学生的创新思维。在高质量发展的理念、要求及客观环境下,大学生创新能力培育的落实举措必须以夯实学科专业能力为前提、以落实创新培育实践为支撑、以做实创新前沿交流为保障,打牢大学生的创新基础、完善大学生的创新环境、拓展大学生的创新视野,三管齐下,多措并举,最终为促进我国高质量发展提供坚固、稳健、高效的智力支撑。

Nd含量对铸锻加工AZ91D镁合金微观组织和力学性能的影响

主要研究了Nd元素含量对铸锻加工的AZ91D镁合金的微观组织和力学性能的影响规律。采用控制变量法分别制备了Nd元素含量为0%,0.2%,0.5%和0.8%的4种试样。通过显微观察发现Nd元素的加入可以细化AZ91D镁合金的晶粒结构,其最佳细化效果出现在Nd元素含量为0.5%时。此外,随着Nd元素的加入,在原合金中广泛存在的β-Mg17-Al12相逐渐减少,并出现Al3Nd等新的第2相组织。通过试样的拉伸试验发现,Nd元素的加入可以提高试样的抗拉强度和屈服强度,并在Nd含量达到0.5%时强化效果最佳,但其对试样伸长率的影响不明显。此外,由于材料微观结构的改变,试样的宏观拉伸断口特征呈现出由脆性断裂向韧性断裂的改变。

锻造工艺参数对H13热作模具钢性能的影响

采用不同的始锻温度、终锻温度和锻造比进行了H13热作模具钢试样的锻造试验,并进行了热疲劳性能和高温耐磨损性能的测试与对比分析,研究了锻造工艺参数对H13热作模具钢性能的影响。结果表明:随着始锻温度从1050℃增加至1150℃、终锻温度从825℃增加至925℃,H13热作模具钢的热疲劳级别和高温磨损体积均先变小、后变大,即其热疲劳性能和高温耐磨损性能均先变好、后变差;当锻造比从3增加至7,H13热作模具钢的热疲劳级别和高温磨损体积均先变小、后基本不变,即其热疲劳性能和高温耐磨损性能均先变好、后基本不变。H13热作模具钢的始锻温度优选值为1125℃、终锻温度优选值为900℃、锻造比优选值为5。与始锻温度1050℃相比,1125℃始锻时,试样的热疲劳级别数值减小4级、高温磨损体积减小16×10^(-3)mm^(3);与825℃终锻相比,在900℃终锻时,试样的热疲劳级别数值减小6级、高温磨损体积减小20×10^(-3)mm^(3);与锻造比为3时相比,锻造比为5时,试样的热疲劳级别数值减小2级、高温磨损体积减小6×10^(-3)mm^(3)。

汽车车架用含钛镁合金的显微组织及力学性能研究

研究了不同钛含量的汽车车架用含钛镁合金Mg-8Al-1Zn-x Ti(x=0.05, 0.15, 0.3)的显微组织和力学性能,并对比了不含钛Mg-8Al-1Zn合金的显微组织和力学性能。结果表明:钛的添加,细化了合金晶粒,改善了合金力学性能。随钛含量增加,合金平均晶粒尺寸先减小后增大、力学性能先提高后下降。与不含钛Mg-8Al-1Zn合金相比,含钛Mg-8Al-1Zn-0.15Ti合金的平均晶粒尺寸减小7.2μm、抗拉强度增大32 MPa、屈服强度增大33 MPa、断后伸长率增大3.8%,拉伸断裂方式从混合断裂变为塑性断裂。

二碲化钨纳米带的合成及热电性质

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,为了减少温室气体排放,提高能源利用效率,可再生能源转换技术的研究就显得十分必要.热电材料是一类绿色无污染的能源转换材料,将在工业废热利用以及太阳光热复合发电等方面发挥重要作用,因而受到人们越来越多的关注.本文通过化学气相沉积法(CVD)合成了二碲化钨(WTe2)纳米带用于研究其热电性质.扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别证实了生长在Si衬底上的大面积WTe_2样品具有高质量的带状纳米结构,选区电子衍射表明样品具有单晶相.并在大约300–652 K的温度范围内研究了退火后纳米带的热电输运性质,研究结果表明纳米带的最大电导率约为9.55×10~4S/m,最大塞贝克系数为90μV K^(-1).特别是退火后纳米带样品的最大功率因子相较于普通粉末样品提高了近2倍.这是因为一维单晶纳米带结构具有较少的缺陷,导致了载流子迁移率提高,从而导致了高的电导率.粉末样品具有较多的缺陷,禁带宽度较小,导致了激发载流子所需要的激发能较小,单位温度变化而产生的载流子浓度较大,从而导致了低的塞贝克系数.因此WTe_2纳米带可以用于制造具有价廉和环境友好的热电纳米器件的优异材料.

磁控溅射沉积Mg_(x)Ge_(1–x)Te热电薄膜

具有高热电优值的热电材料是热电器件应用的必要条件,因此高热电优值材料的合成研究对于未来解决能源问题具有举足轻重的作用.Ge Te基合金材料被认为是在中温区(300–800 K)范围内具有先进性能的热电材料.对于其块体材料,科研工作者已经通过掺杂的方法,包括元素替代或间隙插入对其进行了比较深入而系统的研究.在此基础上,我们则采用先进的磁控溅射技术制备了不同浓度的替代元素掺杂Mg/Ge Te热电薄膜,并对其热电性能进行了全面分析.结果发现,Ge Te晶格中掺杂的Mg原子可使体系中的载流子有效质量变大,而使其Seebeck效应增强,因而导致功率因子提高,例如Mg_(0.04)Ge_(0.96)Te在710 K下可达53.4μW cm^(-1)K^(-2).另外,对于其热输运机理,我们认为,由于Mg的替代掺杂在Ge Te薄膜中引入了无序相,进而增加了声子散射,导致热导率明显降低,最后系统优化使Mg_(0.1)Ge_(0.9)Te的热导率达到3.10 W m^(-1)K^(-1)的极低值.研究发现,Mg_(x)Ge_(1-x)Te是一种杰出的p型半导体热电材料,其最大热电优值为1.02.该结果对于基础研究及开发新型无毒、高性能热电材料均具有一定的参考价值.

卟啉可控自组装及其应用

卟啉是具有大π共轭结构的环状分子,可在非共价键的作用下通过可控自组装形成有序的纳米结构,通过分子间协同作用实现光电性质的有效调控.然而,精确调控自组装过程以获得形貌可控、尺寸均一、内部结构有序的自组装纳米结构,并阐明控制性能的关键因素仍然是一个巨大的挑战.本文综述了近年来卟啉自组装纳米结构的溶液相自组装策略及其在光催化、化学传感和生物光疗领域中应用的最新进展,并初步总结了卟啉自组装纳米结构的形貌、尺寸和内部结构与性能的构效关系.