化学钢化前后玻璃表面裂纹扩展的实验比较与数值模拟

本工作对手机超薄盖板玻璃表面裂纹萌生及扩展过程进行了实验比较和数值模拟。结果表明:对于未经化学钢化处理的玻璃,在载荷为9.80 N的情况下,裂纹萌生时间为压痕出现后30 s;而对于化学钢化玻璃,即便在严苛环境条件下,在9.80 N的载荷作用下,缺陷压痕处未发现裂纹。ABAQUS数值模拟结果表明:(1)最大主张应力位于压印缺陷的四角,并沿径向向外扩展;(2)化学钢化玻璃的最大主张应力比未经化学钢化的玻璃低465 MPa。数值模拟得到的最大主张应力位置与实际裂纹萌生位置一致。对玻璃表面裂纹扩展行为的认识有助于高强度超薄盖板玻璃的研发。

钴基类沸石咪唑酯框架材料衍生的析氧反应活性催化剂（英文）

析氧反应(OER)在能量转换和储存技术中扮演着重要角色,例如在水分解和金属空气电池中,电催化剂的发展是主要任务.本文采用钴基的类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)作为前驱体,在氩气保护气氛下,成功制备了氮掺杂钴镍磷多孔碳多面体电催化剂(CoNiP/NC).首先,采用ZIF-67作为前驱体,将ZIF-67和六水合硝酸镍按照一定比例在乙醇溶液中搅拌30 min,达到掺杂镍的目的,然后将其在不同温度下煅烧,得到的样品在300 oC氩气保护气氛下磷化,得到最终产物.所有电催化剂均通过控制碳化和磷化作用温度获得.通过对样品ZIF-67Ni进行EDS分析,证明镍成功负载到ZIF-67上,XPS结果也证明了这一点.由扫描电镜图可以看出,前驱体ZIF-67在负载Ni之后,样品表面形貌发生明显变化,表面变得粗糙,有明显的条文.磷化后样品的XRD结果说明磷化方法是成功的,同时XPS结果表明样品中有P元素存在.从扫描电镜图片可以明显看出,样品在煅烧之后表面形貌发生明显变化,由棱角明显变为表面粗糙,但是并未发生明显的团聚现象.XPS显示,样品CoNiP/NC700(700指煅烧温度(oC))中存在钴、镍、磷、碳、氮、氧这六种元素,另外还分析了其高分辨图.结果显示,电催化剂CoNiP/NC700表现出优越的电催化效率,在碱性溶液的电流密度10 mA/cm^2条件下,其开路电压约为220 mV,过电位约为300 mV.掺杂镍之后的样品性能比煅烧ZIF-67的样品好,说明镍对于提高析氧反应效率有益;同样,磷化之后样品的OER性能也有所提高.相比较而言,对于磷化之后的样品,煅烧温度是700℃时,OER催化效率最好.磷化杂化材料优越的电催化活性是由于其强的电子耦合相互作用而产生的协同效应,在镍、磷、碳等方面具有较强的协同效应.相互联系的非定形碳不仅固定了活性碳化合物以避免聚集,而且还为电子转移提供了传导通道.对样品CoNiP/NC700进行了稳定性测试,结果表明其稳定性较好,在循环10 h之后,活性仅下降了4%.这一研究表明,该复合电催化剂可能是电催化氧化反应的一个很有前景的候选催化剂.

SiC微/纳米纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料的制备和表征

以聚碳硅烷为先驱体进行静电纺丝,制备PCS微/纳米纤维毡,通过交联和高温热处理工艺得到柔性无定型SiC微/纳米纤维毡,然后以纤维毡作为增强体,结合溶胶-凝胶和超临界干燥技术,制备SiC微/纳米纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料(SiC/SiO_2)。结果表明:制备的SiC纤维毡平均直径为1.7μm,横向抗拉强度为0.6MPa,伸长率为6.0%。SiC微/纳米纤维毡与SiO_2气凝胶基体具有较好的相容性,SiC/SiO_2气凝胶复合材料疏水角为132°,比表面积为241.8m2/g,平均孔径为12.0nm,SiC微/纳米纤维毡在增强气凝胶韧性的同时保持了其良好的耐温性和疏水性能。

ZrO_(2)增强聚合物先驱体SiCNO复合陶瓷的制备和力学性能

聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)技术具有制造简单、成分可调等优点,为制备新型陶瓷提供了有效途径。然而,由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷,先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO陶瓷(PDCs-SiCNO陶瓷)的力学性能较差。为解决上述问题,通过向陶瓷基体添加第二相(颗粒强化)来实现增强先驱体陶瓷。对聚乙烯基硅氮烷(PVSZ)和ZrO_(2)进行先球磨后热解,制备ZrO_(2)颗粒增强PDCs-SiCNO复合陶瓷(PDCs-SiCNOZrO_(2)),研究PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的结构和力学性能。结果表明:引入的ZrO_(2)填料作为增强体嵌入SiCNO陶瓷基体中,不仅能有效降低线收缩率,还能大幅提高PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的力学性能。添加10%(质量分数)ZrO_(2)的PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的弯曲强度和压缩强度分别为197.03 MPa和375.2 MPa,比PDCs-SiCNO陶瓷高出64%和267%,其硬度值最高可达20.92 GPa,断裂韧度达到2.76 MPa·m^(1/2)。适当含量ZrO_(2)的加入有助于提升PDCsSiCNO陶瓷基体的致密化程度,从而提升了PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的力学性能。

清除活性氧用丝素水凝胶

在甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰的丝素(SF)溶液中添加聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)和聚多巴胺纳米颗粒(PDA),通过紫外光(UV)引发聚合制备得到导电水凝胶PEDOT:PSS/PDA/SF。采用扫描电子显微镜(SEM)和对比实验研究了水凝胶的结构、特征物理量(流变性能、吸水和膨胀性能、力学性能)以及活性氧的清除能力。结果表明:水凝胶具有均匀的三维网络结构、良好的拉伸和压缩性能,且其杨氏模量与人体软组织的杨氏模量接近。该水凝胶材料具有一定的导电性,有利于伤口愈合,同时,其活性氧(ROS)清除能力良好。

共焦显微拉曼光谱技术在铁电陶瓷材料中的应用研究

本文介绍了拉曼光谱技术的发展和共焦显微拉曼光谱技术特点,就厦门大学材料学院购置的美国普林斯顿仪器公司生产的TriVista CRS557型三级共焦显微拉曼光谱仪使用的情况,简单概述共焦显微拉曼光谱技术在铁电陶瓷的应用研究,尤其是材料在外场作用下的原位拉曼观测方面的创新技术。

锂离子电池正极材料钒改性聚阴离子型化合物的研究进展

聚阴离子型化合物(LiMXOm,M=Fe、Mn、Co、Ni,X=P、Si、S、B、Ti)具有结构稳定、安全性能好等特点,被认为是一种较理想的动力锂离子电池正极材料,但较低的本征电导率严重限制了其实际应用.钒改性可以有效地改善聚阴离子型正极材料的电化学性能,而钒改性方法、钒的用量以及钒的多种价态等造成钒的存在形式复杂多变,分析困难,目前有关钒改性的作用机理仍不清楚.本文简要介绍了钒改性的主要方式,详细综述了钒改性聚阴离子型正极材料磷酸铁锂和硅酸铁锂的研究现状,讨论了钒改性和钒表征的难点,指出了今后该领域的研究方向.

钒替代对碳包覆硅酸铁锂复合材料结构的影响(英文)

以廉价的硝酸铁为铁原料,通过溶胶-凝胶和固相反应法制得碳包覆硅酸铁锂(Li2FeSiO4/C)正极材料.以偏钒酸铵(NH4VO3为)钒原料,按理论计算量5%、10%、15%、20%、25%、30%和50%制得钒替代Li2FeSiO4/C复合材料(Li2Fe1-x Vx SiO4/C).结果表明,Li2FeSiO4/C(主相P21/n)结晶良好,基本无杂相,而Li2Fe1-x Vx SiO4/C(主相P21/n)存在主要杂质偏硅酸锂和钒/铁氧化物.Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.95V0.5SiO4/C电极C/16(室温)的首次放电比容量分别达160.9 mAh·g-1和130.8 mAh·g-1.钒替代量增加,无定形碳的石墨化程度增强,碳包覆量却减少.钒替代量直接影响钒/铁氧化物的形成量,导致Li2Fe0.95V0.5SiO4/C电极电化学性能较差.

玻纤/乙烯基酯复合材料的制备及其盐雾腐蚀行为

我国新建的燃煤火力发电机组大多采用石灰石-湿法脱硫工艺,湿法烟气引起的盐雾腐蚀是导致火电厂烟囱内衬材料脱落的重要因素。本文基于真空辅助成型(VARTM)工艺低成本制造了玻纤/乙烯基酯复合材料,并在盐雾试验箱中分别腐蚀4 d、14 d、28 d和60 d,模拟其在自然盐雾环境下的力学性能变化,分析了复合材料的耐盐雾腐蚀性能,并采用SEM法分析微观机理和腐蚀前后试样表面形貌演化规律。结果表明,经过60 d的盐雾腐蚀,复合材料的力学性能均呈现出先增加后下降的趋势,在盐雾腐蚀60 d后,拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度分别下降了5. 6%、12. 71%、13. 61%。微观形貌表征发现,盐雾腐蚀后树脂基体发生了膨胀开裂,在纤维-树脂界面处形成缺陷进而导致力学性能下降。

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。

含铁碳化硅复合材料的制备

以聚碳硅烷(PCS)、羰基铁(Fe(CO)_5)、二乙烯基苯(DVB)和碳化硅(SiC)纤维为原料,采用先驱浸渍裂解工艺制备含铁碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC_f/SiC)复合材料,研究了原料配比对交联反应的影响,以及浸渍次数对复合材料致密度及陶瓷产率的影响。研究表明:当羰基铁添加量为20%(质量分数),二乙烯基苯为5%(质量分数)时有利于基体交联的进行;经1100℃裂解后基体中可明显观察到β-SiC晶体的生成;经5次浸渍裂解,制得的复合材料密度为1.72g/cm^3,孔隙率为20.43%,陶瓷产率得到提高,达到82.67%。

可见光宽波带减反超疏玻璃的制备工艺及结构探讨

高透射率和自洁净复合功能化是光伏玻璃研究热点。利用光伏玻璃原片,以乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)混合溶液为刻蚀液,通过水热刻蚀,再经十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)疏水修饰,成功得到具有可见光宽波带(380~780 nm)减反超疏玻璃。探究了水热温度、反应时间、络合物混合比例、络合物添加量对膜层结构和光学性能的影响,以及疏水剂涂覆工艺和预处理时间对表面润湿性的影响。在160℃、8 h,刻蚀液中络合物为EDTA-2Na(40%,体积分数)与EDTA-4Na(60%,体积分数)、EDTA-nNa(0.34 mol/L)总添加量为4%(体积分数)时,所得玻璃的可见光380~780 nm各个波长的反射率小于1%;总反射率为0.45%,总透射率为98.85%,雾度为0%。采用旋涂法涂DTES进行表面疏水修饰,预水解时间为18 h时,可获得超疏水性能,水接触角为150.86°,滚动角为5.9°。表面疏水修饰对减反射性能影响很小。

玻璃表面梯度多孔减反射膜层的水热制备及水刻蚀剂添加Na_(2) HPO_(4)对膜层结构的影响

玻璃表面梯度多孔减反射膜层具有超低反射率、可实现可见光高增透率的特性,在光伏、电子显示、汽车等领域有广阔的应用前景。玻璃在水热过程中与水反应激烈,表面难以形成梯度多孔结构的膜层。如何通过调控刻蚀液,减缓玻璃的刻蚀反应,形成梯度多孔结构的表面膜层,是水热法制备梯度多孔减反射膜层必须克服的技术问题。本工作以商用三种钠钙硅玻璃为基底,分别以水和Na_(2)HPO_(4)水溶液为刻蚀剂,通过水热法成功制备了梯度多孔减反射膜层,分析了刻蚀膜层的微观形貌、元素分布、红外光谱以及玻璃的光学性能。通过Macleod和TFCalc软件进行了膜层的折射率和反射率数值模拟。以水为刻蚀剂,得到微米级凹凸表面。水刻蚀剂添加Na_(2)HPO_(4),所得膜层为梯度多孔减反射膜层。添加的Na_(2)HPO_(4)起减缓刻蚀反应、构筑多孔刻蚀膜层作用,其最佳添加量与玻璃碱土金属含量呈反向相关关系。反射率R 380~780 nm最低达到0.88%,增透ΔT 380~780 nm最高达到7.39%。

基于丝素/聚丙烯酸水凝胶的柔性释药生物电极

采用原位自由基聚合法在丝素溶液中聚合丙烯酸,制备得到丝素/聚丙烯酸水凝胶。在水凝胶上加载正电荷药物盐酸万古霉素,并将水凝胶与柔性导电基底复合,得到柔性凝胶释药生物电极。对该凝胶的电极力学、黏附、药物释放等性能进行表征,发现丝素与丙烯酸质量比为1∶10的水凝胶具有8.5 kPa的杨氏模量和143%的断裂伸长率,同时黏附强度也达到了56 kPa,证实其在拉伸和黏附性能方面具有良好的平衡性。凝胶内部介观网络结构提供了加载正电药物的空间和位点,在48 h后凝胶可达到药物加载的饱和点。凝胶电极可在0.5 V的电压下实现10 h持续电控释放。本研究为柔性电控释药电极的发展奠定了基础,有望应用在促进伤口愈合等领域。

常压干燥制备疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶及表征

以正硅酸乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）为复合硅源,玻璃纤维为增强体,采用溶胶-凝胶和常压干燥工艺制备出疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶。利用N2吸附脱附、扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱、接触角、热重-差热分析及力学测试等手段表征复合气凝胶,并分析预处理玻璃纤维时的盐酸浓度及浸泡时间对复合气凝胶密度的影响。结果表明：当玻璃纤维的预处理条件为2.5mol/L盐酸浸泡0.5h时,制备得到的SiO2-玻璃纤维复合气凝胶表观密度最低,为0.12g/cm3,孔径主要分布在2~50nm,疏水角为142°,热稳定性温度高达500℃,抗压强度为0.05MPa,弹性模量为0.5MPa。

低温水热制备ZnO纳米棒及其生长机理

以Zn(NO3)2.6H2O为前驱体,在碱性环境中,低温水热方法直接制备了ZnO纳米棒.应用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征;通过光催化降解亚甲基蓝来评价ZnO的光催化活性;对60℃,1～24h范围内不同水热样品,进行了形貌观察,分析了ZnO的形核过程.结果表明:ZnO为六边棱柱状纳米棒,晶型为纤锌矿结构;ZnO纳米棒的表观生长速率约为0.7μm/h,表观形核时间约为3min;碱性条件是影响形核的重要因素;光催化活性随水热时间的增加而增强.

原位Raman光谱技术研究PLZT铁电陶瓷相变

采用传统固相反应法制备了原子比Zr/Ti≈52/48,掺杂少量镧的锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷材料,X射线衍射分析表明得到的陶瓷粉末样品为纯钙钛矿相。对PLZT铁电陶瓷材料进行不同温度下的原位Raman谱观测,得到了各Raman特征谱的频率和峰强随温度的变化规律。结果表明,从-200℃升温至600℃过程中,准同型相界附近的PLZT铁电陶瓷分别发生了两种相变:在0℃发生了单斜相到四方相的转变,而在350℃发生了四方相到立方相的转变;并且,在-150℃和250℃附近还可能分别发生低温单斜相到高温单斜相和混合相的相变。

透明超疏水疏油涂层的制备及性能

以纳米SiO2和聚合物为原料,采用喷涂的方法,在不同基材的复杂工件表面形成均一涂层,并研究了SiO2含量对涂层性能的影响。结果表明,所得涂层与水接触角>150°,与油的接触角超过90°,具有超疏水性和疏油性。此外,涂层具有很好的透明性,涂层硬度高达6H,附着力达到5B。适当添加纳米SiO2,涂层的疏水性、疏油性以及透过率均得到增强。

PLZT铁电陶瓷维氏压痕裂纹尖端的原位Raman观测(英文)

通过对预先切向极化和纵向极化的PLZT铁电陶瓷试样表面引入维氏压痕,在压痕引入前后以及外加电场作用下原位记录维氏压痕裂纹尖端处的Raman光谱变化。结果表明:裂纹尖端的Raman光学模的强度与90°畴变、试样的预先极化方向以及裂纹尖端的空间分布位置密切相关。当试样的极化方向与外加电场方向垂直时,极化试样的维氏压痕裂纹尖端发生90°畴变,抑制裂纹的生长,此时观测到的Raman光谱强度变化最显著。当试样的极化方向与外加电场方向平行时,几乎不发生90°畴变,将导致裂纹尖端的裂纹生长。

高球形度、高比表面积SiO_2/TiO_2气凝胶小球的制备和表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBT)为共前驱体、乙醇为溶剂、乙酸和氨水为催化剂,采用快速溶胶-凝胶过程和超临界干燥制备得到SiO_2/TiO_2气凝胶小球。对SiO_2/TiO_2气凝胶小球进行SEM,TEM,XRD,FT-IR,TG-DTA和氮气吸附-脱附分析测试发现,SiO_2/TiO_2气凝胶小球粒径为1~8mm,平均粒径约为3.5mm,小球具有纳米多孔网络结构,比表面积高达914.5m2/g,TiO_2颗粒均匀分布于气凝胶结构中,并在高温下保持锐钛矿晶型。