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聚合物材料正热膨胀调控研究进展

材料导报 2024年

作者：吴焱乔英杰白成英王晓东张晓红哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院

热膨胀是材料在温度升高时几何尺寸增加，温度降低时几何尺寸减少的现象。目前，国内外的研究重心多聚焦于零膨胀和负膨胀材料，相比之下，对于正膨胀材料的研究则显得较为稀缺。在金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料中，聚合物... 详细信息

热膨胀是材料在温度升高时几何尺寸增加，温度降低时几何尺寸减少的现象。目前，国内外的研究重心多聚焦于零膨胀和负膨胀材料，相比之下，对于正膨胀材料的研究则显得较为稀缺。在金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料中，聚合物材料拥有最高的热膨胀能力，其中常用的聚合物以尼龙-66(PA-66)线膨胀系数最高，在25 ℃ ～ 85 ℃时为162.3×10-6(1/K)。在柔性传感器和软机器人等领域要求材料有更高的热膨胀能力甚至对材料热膨胀能力进行调控，热膨胀能力不适配的多种材料一起使用会造成材料表面产生裂纹或者界面剥落等缺陷，从而限制了材料的应用。近年来，对于提高聚合物材料热膨胀能力的研究方法大致可以分为基体优化、分子设计和结构设计三种方式。本文综述了近年来正膨胀聚合物材料的研究进展，重点介绍了分子设计和结构设计两种方法，并指出这两种方法均显著提升了材料的线膨胀系数，为后期进行对尺寸变化随温度变化呈线性关系的高热膨胀能力聚合物材料研究提供文献支撑。

关键词：聚合物热膨胀分子设计结构设计正热膨胀调控

理想拉伸/剪切应变对U_(3)Si_(2)化学键键长及电荷密度分布影响的第一性原理研究

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物理学报 2022年第22期71卷 259-270页

作者：王坤乔英杰张晓红王晓东郑婷白成英张一鸣都时禹哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室宁波315201

2011年福岛核事故之后,U_(3)Si_(2)作为可代替UO_(2)的核燃料被预测为重要的耐事故燃料.近年来的研究结果表明,U_(3)Si_(2)作为耐事故燃料的候选材料,其在微观尺度上进行的模拟还不够深入.在宏观尺度上不足以建立燃料数据库和模型来有... 详细信息

2011年福岛核事故之后,U_(3)Si_(2)作为可代替UO_(2)的核燃料被预测为重要的耐事故燃料.近年来的研究结果表明,U_(3)Si_(2)作为耐事故燃料的候选材料,其在微观尺度上进行的模拟还不够深入.在宏观尺度上不足以建立燃料数据库和模型来有效预测U_(3)Si_(2)的一些性能.因此,采用第一性原理计算U_(3)Si_(2)核燃料的一些物理化学数据受到了广泛关注.在之前的工作中,我们采用第一性原理计算拉伸/剪切实验(FPCTT/FPCST)的方法预测了U_(3)Si_(2)在几个低指数晶面/晶向上的理想强度.然而,并未对U_(3)Si_(2)的断裂行为进行过多的解释.因此,本论文通过论述理想拉伸/剪切应变对U_(3)Si_(2)化学键键长及电荷密度分布影响,分析了U_(3)Si_(2)在这几个低指数晶面/晶向上的断裂行为.结果表明:U_(3)Si_(2)在理想拉伸应变的作用下,晶体的破坏主要受化学键变化的影响,而在剪切应变的作用下应变能或应力的突然下降,可能与U_(3)Si_(2)的应变诱导结构相变有关.

关键词：第一性原理 U_(3)Si_(2)核燃料化学键电荷密度

理想拉伸/剪切应变对USi化学键键长及电荷密度分布影响的第一性原理研究

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物理学报 2022年

作者：王坤乔英杰张晓红王晓东郑婷白成英张一鸣都时禹中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院

2011年福岛核事故之后， USi作为可代替UO的核燃料被预测为重要的耐事故燃料. 近年来的研究结果表明， USi作为耐事故燃料的候选材料其在微观尺度上进行的模拟还不够深入. 在宏观尺度上不足以建立燃料数据库和模型来有效预测USi的一些性...

2011年福岛核事故之后， USi作为可代替UO的核燃料被预测为重要的耐事故燃料. 近年来的研究结果表明， USi作为耐事故燃料的候选材料其在微观尺度上进行的模拟还不够深入. 在宏观尺度上不足以建立燃料数据库和模型来有效预测USi的一些性能. 因此，采用第一性原理计算USi核燃料的一些物理化学数据受到了广泛关注. 在之前的工作中，我们采用第一性原理计算拉伸/剪切实验 (FPCTT/FPCST) 的方法预测了USi在几个低指数晶面/晶向上的理想强度. 然而，并未对USi的断裂行为进行过多的解释. 因此，本论文通过论述理想拉伸/剪切应变对USi化学键键长及电荷密度分布影响，分析了USi在这几个低指数晶面/晶向上的断裂行为. 结果表明: USi在理想拉伸应变的作用下，晶体的破坏主要受化学键变化的影响，而在剪切应变的作用下应变能或应力的突然下降，可能与USi的应变诱导结构相变有关.

关键词：

高温除尘用复合碳化硅多孔陶瓷制备及性能研究

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高温除尘用复合碳化硅多孔陶瓷制备及性能研究

作者：白成英海南大学

学位级别：硕士

高温过滤除尘系统是低碳环保的整体煤气化联合循环、壳牌煤气化技术等洁净煤技术的关键子系统。多孔陶瓷管是该除尘系统的核心除尘部件,常见的有简单均质结构和非对称结构。多孔陶瓷管的机械性能和孔隙结构直接决定着除尘系统的使用寿... 详细信息

高温过滤除尘系统是低碳环保的整体煤气化联合循环、壳牌煤气化技术等洁净煤技术的关键子系统。多孔陶瓷管是该除尘系统的核心除尘部件,常见的有简单均质结构和非对称结构。多孔陶瓷管的机械性能和孔隙结构直接决定着除尘系统的使用寿命、过滤效率和过滤精度。本文利用原位反应结合技术分别制备并研究了二氧化硅、莫来石、堇青石结合碳化硅多孔复合陶瓷。以制备高强度和高气孔率的碳化硅多孔陶瓷支撑体和可应用于对过滤管的过滤膜涂覆技术为研究目标。系统探究了碳化硅颗粒大小、烧成温度、干压成型压力和造孔剂(石墨)含量对复合碳化硅陶瓷的氧化结合性能、物相组成(XRD)、微观结构(FESEM)和孔径分布(压汞仪)的影响。并对抗弯强度(三点弯曲法)与气孔率(阿基米德排水法)的关系进行了深入探讨。得到了可同时提高坯体孔隙率和机械性能的工艺方案。研究表明：以平均粒径为23μm碳化硅粉料,亚微米级氧化镁、氢氧化铝和石墨为原料,成功制备出了堇青石-莫来石结合碳化硅复合多孔陶瓷。当加入30wt%石墨时,在1400℃烧结并保温3h后,堇青石-莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的气孔率为42.11%相应的抗弯强度为41.29MPa。本文设计了在过滤膜与支撑体之间含有纤维过渡层非对称结构过滤管。通过对纤维浆料的处理和选择合适的涂膜液,利用空气喷涂技术实现了对过滤管的纤维过渡层和陶瓷分离膜的完整均匀涂覆。支撑体干压成型后,在1000-1200℃预烧结。在支撑体上利用空气喷涂技术均匀涂覆一层或几层莫来石纤维、硅酸铝纤维和陶瓷粘结剂的混合料,干燥后在其表面上连续喷涂几层过滤膜,最后将制得的碳化硅膜材料在干燥后在空气气氛中进行烧结,即可得高温过滤用复合碳化硅多孔过滤膜材料。本方法可以制备完整均匀,厚度可控纤维过渡层和过滤膜,采用空气喷涂技术,即降低了成本又提高了效率,同时采用预烧结,可以降低能耗,而在纤维浆料中加入了合适的粘结剂,提高了支撑体、纤维层、过滤膜三者结合强度。

关键词：碳化硅多孔陶瓷气孔率原位反应结合过滤膜高温除尘过滤管

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科技文献案例在材料类课程建设中的应用研究

高教学刊 2022年第10期8卷 74-78页

作者：白成英张晓红张丽丽郑婷王晓东乔英杰哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对科研与教学长期失衡问题,文章探究以科技文献案例为核心的课程改革思路,选择材料合成与制备课程为例。为使学生高效理解掌握课程的大量知识点(合成制备方法、机理、流程和应用等),科技文献案例教学法被引入课程教学中。文章以“水... 详细信息

针对科研与教学长期失衡问题,文章探究以科技文献案例为核心的课程改革思路,选择材料合成与制备课程为例。为使学生高效理解掌握课程的大量知识点(合成制备方法、机理、流程和应用等),科技文献案例教学法被引入课程教学中。文章以“水热合成”这一知识点的教学为例,详细介绍以科技文献案例的设计与实施过程。实践表明,案例教学加深学生对水热法合成的理解和掌握,并提供一种科研与教学有机融合的研究生课程建设思路。

关键词：案例教学教学与科研材料合成与制备科技文献教学改革新工科

疫情多发地区高校专业课程教学改革与应对策略

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科教文汇 2022年第9期 52-54页

作者：郑婷王晓东白成英张丽丽乔英杰杨鲲哈尔滨工程大学黑龙江哈尔滨150001

虽然当前疫情已经处于常态化防控阶段,但是部分地区仍因不定时暴发疫情而进入紧急防控状态。哈尔滨地区在2021年秋季已有3次小规模的疫情暴发,属于疫情多发地区。在此背景下,如何进行高校专业课程改革以应对“突发式”线上和线下混合式... 详细信息

虽然当前疫情已经处于常态化防控阶段,但是部分地区仍因不定时暴发疫情而进入紧急防控状态。哈尔滨地区在2021年秋季已有3次小规模的疫情暴发,属于疫情多发地区。在此背景下,如何进行高校专业课程改革以应对“突发式”线上和线下混合式教学的转变、保证教师的授课质量和学生的听课效果,成为亟须解决的重要问题。文章以先进高分子材料课程为研究对象,主要从提前进行教师的信息化技能培训、持续提升教师的信息化素养、重构线上线下课程体系、优化课程内容、创新课堂管理形式以及建设多元考核模式等方面探讨高校专业课程教学改革,旨在为疫情多发地区高校专业课的教学改革提供参考。

关键词：疫情多发地区线上和线下混合式教学教学改革应对策略

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高台县大抓节能日光温室蔬菜产销的做法

甘肃农村科技 1999年第4期 23-24页

作者：白成英甘肃省高台县农业局

多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷的制备及性能研究

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中国陶瓷 2013年第12期49卷 14-18页

作者：景亚妮邓湘云李建保白成英蒋文凯李誉刘张敏海南大学热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室海口570228 天津师范大学物理与电子信息学院天津300387 清华大学材料科学与工程系北京100084

本文以SiC粉末、烧高岭土、Al(OH)3粉末为主要原料,采用添加造孔剂法制备了多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷,研究了造孔剂、烧结助剂、温度对多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷性能的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构。结果表明:随... 详细信息

本文以SiC粉末、烧高岭土、Al(OH)3粉末为主要原料,采用添加造孔剂法制备了多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷,研究了造孔剂、烧结助剂、温度对多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷性能的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构。结果表明:随着石墨含量的增加,气孔率呈递增趋势,而抗弯强度的变化则相反。当Y2O3含量为1.5%,石墨含量为15%时,在1350℃下保温3h制备的样品抗折强度为34.31MPa,其孔隙率达到46.15%。

关键词：多孔复合陶瓷抗弯强度气孔率

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多孔碳化硅复合陶瓷的制备与性能研究

中国陶瓷 2015年第10期51卷 11-17页

作者：刘张敏邓湘云白成英李誉刘鹏玮王丰喜热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室海南大学材料与化工学院海口570228 天津师范大学物理与材料科学学院天津300387

以SiC粉和铝矾土为原料,石墨为造孔剂,通过干压成型,在空气气氛中烧结,制备了莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。研究了其物相组成、微观结构、孔径分布、显气孔率和抗弯强度。结果表明:气孔主要来自于SiC颗粒的堆积间隙以及石墨的燃烧分解。... 详细信息

以SiC粉和铝矾土为原料,石墨为造孔剂,通过干压成型,在空气气氛中烧结,制备了莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。研究了其物相组成、微观结构、孔径分布、显气孔率和抗弯强度。结果表明:气孔主要来自于SiC颗粒的堆积间隙以及石墨的燃烧分解。在高温下,铝矾土与SiC氧化生成的SiO2原位反应,生成莫来石。石墨含量对多孔陶瓷的气孔率、抗弯强度以及孔径分布都有重要影响。石墨含量10 wt%,1400℃下烧结,保温3 h,制备的SiC多孔陶瓷的显气孔率为44.9%,抗弯强度高达41.0 MPa。

关键词：多孔陶瓷碳化硅莫来石铝矾土