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界面聚合聚脲/聚氨酯复合壳体香精微胶囊的制备及性能

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化工进展 2022年第8期41卷 4432-4440页

作者：王乔逸陆少锋师文钊洪勋姚东霞张领西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 西安工程大学功能性纺织材料及制品教育部重点实验室陕西西安710048

以茉莉香精为芯材,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)分别与二乙烯三胺(DETA)、β-环糊精(β-CD)及β-CD/DETA反应物为壁材,采用界面聚合法制备了聚脲、聚氨酯、聚脲/聚氨酯3种不同结构壳体的香精微胶囊。探究了不同微胶囊壳体对微胶囊表观形... 详细信息

以茉莉香精为芯材,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)分别与二乙烯三胺(DETA)、β-环糊精(β-CD)及β-CD/DETA反应物为壁材,采用界面聚合法制备了聚脲、聚氨酯、聚脲/聚氨酯3种不同结构壳体的香精微胶囊。探究了不同微胶囊壳体对微胶囊表观形貌、热稳定性、香精微胶囊缓释性的影响并通过动力学模型分析了香精扩散方式。结果表明,以β-CD/DETA制备的聚脲/聚氨酯复合壳体微胶囊成囊性优异,壳体致密完整,热稳定性和缓释性能最好,经其整理的纺织品可保持较浓香味90多天。3种香精微胶囊在100℃、120℃高温缓释数据均符合零级、一级、Ritger-Peppas及Higuchi动力学模型。聚脲/聚氨酯复合壳体Ritger-Peppas方程拟合后n值更加接近0.45,更符合Fick扩散,缓释性能更好。

关键词：界面聚合香精微胶囊动力学模型

基于界面和纳米析出相材料的抗辐照损伤机制研究进展

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科学通报 2023年第9期68卷 1125-1140页

作者：杜进隆徐川付恩刚北京大学物理学院技术物理系北京100871 北京大学核物理与核技术国家重点实验室北京100871

核能是重要的清洁、可靠和可持续的能源.核能的发展离不开高性能的核反应堆结构材料,这些结构材料在高温、高剂量辐照的环境下长时间服役,其性能在很大程度上决定反应堆的使用寿命.载能粒子轰击会在材料中引入大量缺陷,这些缺陷随时间... 详细信息

核能是重要的清洁、可靠和可持续的能源.核能的发展离不开高性能的核反应堆结构材料,这些结构材料在高温、高剂量辐照的环境下长时间服役,其性能在很大程度上决定反应堆的使用寿命.载能粒子轰击会在材料中引入大量缺陷,这些缺陷随时间的演变往往造成材料组织结构的改变,从而引起材料性能的下降,甚至失效.具有更苛刻服役条件的先进反应堆急需具有更优异抗辐照损伤性能的结构材料.抗辐照损伤材料设计的本质就是通过成分和微观结构等设计来提高材料中载能粒子辐照所引入缺陷的湮灭能力,从而提高材料的抗辐照性能.基于界面的抗辐照损伤设计是近几十年抗辐照损伤材料设计的主要思路.本文从抗辐照损伤机理研究存在的挑战出发,主要综述了基于界面的抗辐照材料结构、成分设计及特点,已经提出的抗辐照损伤设计方案及相关机理,重点介绍了北京大学技术物理系核技术应用团队基于界面以及提出的循环溶解再析出的纳米析出相的抗辐照损伤材料设计及机理方面的研究进展,并对未来基于界面和纳米析出相抗辐照损伤设计的研究进行了展望.

关键词：核结构材料辐照损伤和效应界面纳米析出相抗辐照机制

Al掺杂Mg/Mg_(2)Sn合金界面的第一性原理计算

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金属学报 2023年第6期59卷 812-820页

作者：王福容张永梅柏国宁郭庆伟赵宇宏中北大学半导体与物理学院太原030051 中北大学材料科学与工程学院太原030051 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

为研究Mg-Sn合金中Al掺杂Mg基体与Mg_(2)Sn相不同取向以及Al元素在界面处的分布位置,基于密度泛函理论计算了Al元素掺杂Mg/Mg_(2)Sn不同指数面的界面黏附功、界面能以及界面掺杂能来寻找较稳定的掺杂位置。采用态密度和晶体轨道重叠布... 详细信息

为研究Mg-Sn合金中Al掺杂Mg基体与Mg_(2)Sn相不同取向以及Al元素在界面处的分布位置,基于密度泛函理论计算了Al元素掺杂Mg/Mg_(2)Sn不同指数面的界面黏附功、界面能以及界面掺杂能来寻找较稳定的掺杂位置。采用态密度和晶体轨道重叠布居分析了Al元素掺杂对Mg(0001)/Mg_(2)Sn(022)界面电子特性的影响。结果表明,界面处添加Al元素后只有部分掺杂位置有益于加强Mg/Mg_(2)Sn界面的稳定性。添加Al元素后,Mg(0001)/Mg_(2)Sn(001)界面处Sn端黏附功均高于Mg端,而Mg(0001)/Mg_(2)Sn(111)界面正好相反。Al掺杂后的Mg(0001)/Mg_(2)Sn(022)界面能降低了0.07 eV/nm。添加Al元素后,Mg(0001)/Mg_(2)Sn(022)界面位置Ⅳ比较容易掺杂,该位置处的电子结构分析表明掺杂Al元素后Al的s轨道和Sn的p轨道存在明显交互作用,在界面处Al—Sn键占主导地位。

关键词： Mg/Mg_(2)Sn Al 界面第一性原理掺杂

含夹层钛/铝爆炸焊接复合材料的界面特征及力学性能

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Journal of Central South University 2024年第1期31卷 43-58页

作者：袁嘉欣邵飞白林越张宏伟徐倩高磊谢兴坤潘雨 College of Field Engineering Army Engineering University of PLANanjing 210007China College of Command&Control Engineering Army Engineering University of PLANanjing 210007China

通过爆炸焊接技术制备了含夹层的TC1/AA1060/AA6061复合材料,并对界面形貌和界面元素分布进行了研究。通过电子背散射衍射方法研究界面晶粒分布,并通过数值模拟得到的界面温度来解释晶粒分布。通过力学性能试验得到复合材料的拉伸和剪... 详细信息

通过爆炸焊接技术制备了含夹层的TC1/AA1060/AA6061复合材料,并对界面形貌和界面元素分布进行了研究。通过电子背散射衍射方法研究界面晶粒分布,并通过数值模拟得到的界面温度来解释晶粒分布。通过力学性能试验得到复合材料的拉伸和剪切力学性能。界面微观组织结构和力学性能的测试结果表明:TC1/AA1060/AA6061复合材料具有较好的焊接质量。两个界面形貌与数值模拟结果一致,数值模拟得到的界面温度可以解释界面和涡旋区域的晶粒分布。元素在TC1/AA1060界面的扩散宽度为12.3μm,未检测到金属间化合物。在两个涡流区只检测到Al和O元素。此外,还在界面附近不同区域进行了纳米压痕试验,TC1/AA1060界面的纳米硬度介于两侧材料之间,而AA1060/AA6061界面的纳米硬度小于两侧材料。

关键词：爆炸焊接钛/铝复合材料夹层界面涡流区

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人工智能驱动新型界面分离材料的创制

化工进展 2024年第4期43卷 1649-1654,F0004页

作者：何林贺常晴隋红天津大学化工学院天津300072 精馏技术国家工程研究中心天津300072

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于... 详细信息

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于初期阶段。本文为解决特定体系数据缺失的问题,构建了百万级(10^(6))的样板数据库,为大预测模型与生成模型提供了可靠、规范的示范数据基础;通过从大数据中挖掘分子结构与性质的隐藏关联,并借助分子模拟计算剖析其分子间相互作用机理,解析分子间相互作用机制和重组过程规律,进而实现高性能界面分离材料的构筑。最后,本文浅析了介尺度样板大数据、机器学习势理论、国产软件开发、有机合成、智能算法等多学科交叉在界面分离材料创制中的重要影响与发展机遇,以期推动虚拟实验室前沿发展。

关键词：界面大数据人工智能分离材料分子间相互作用

Al-Ti合金钎焊SiC陶瓷接头界面微观结构与力学性能

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无机材料学报 2022年第6期37卷 683-690,I0002,I0003页

作者：徐谱昊张相召刘桂武张明芬桂新易乔冠军江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

SiC陶瓷具有优异的综合性能,通过钎焊获得高强度接头是其获得广泛应用的重要前提。研究采用Al-(10,20,30,40)Ti(Ti的名义原子含量10%、20%、30%、40%)系列合金,在1550℃条件下,对SiC陶瓷进行钎焊30 min。当中间层厚度为~50μm时,SiC钎... 详细信息

SiC陶瓷具有优异的综合性能,通过钎焊获得高强度接头是其获得广泛应用的重要前提。研究采用Al-(10,20,30,40)Ti(Ti的名义原子含量10%、20%、30%、40%)系列合金,在1550℃条件下,对SiC陶瓷进行钎焊30 min。当中间层厚度为~50μm时,SiC钎焊接头的平均剪切强度处于100~260 MPa范围内。当采用Al-20Ti合金作为钎料时,随着中间层厚度从~100μm减小至25μm,钎焊接头的平均强度逐渐提高,且最大强度~315 MPa。同时,钎焊中间层中(Al)相逐渐减少直至消失,只留下Al_(4)C_(3)、TiC和(Al,Si)_(3)Ti相。SiC/Al-20Ti/SiC钎焊接头的断裂主要发生在靠近中间层/陶瓷界面位置的陶瓷基体内。

关键词： SiC 钎焊界面微结构力学性能

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竖直管道内闪蒸界面传播现象的数值研究

力学学报 2023年第8期55卷 1627-1636页

作者：乐述文杜王芳李凯赵建福中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

闪蒸界面传播是一种特殊的闪蒸现象,广泛存在于航天器真空环境下的排液过程中.闪蒸界面传播规律的深入研究是完善闪蒸机制,预测真空排液过程,提升航天活动可控性、安全性的重要前提.闪蒸界面传播现象研究目前主要依赖于实验观测,缺乏适... 详细信息

闪蒸界面传播是一种特殊的闪蒸现象,广泛存在于航天器真空环境下的排液过程中.闪蒸界面传播规律的深入研究是完善闪蒸机制,预测真空排液过程,提升航天活动可控性、安全性的重要前提.闪蒸界面传播现象研究目前主要依赖于实验观测,缺乏适合的数值方法.为了避免跨尺度模拟带来的庞大计算量,文章对计算域进行分区,在各分区内建立面密度模型,实现了单一工况下的闪蒸界面传播二维数值模拟.在此基础上,还提出闪蒸界面面密度的气相Weber数修正模型.该模型对不同温度压力条件下的界面微观形态特征进行代数表征,从而令数值模拟能够计算预测不同温度和压力工况条件下的闪蒸界面传播表观速度.最后,模拟了相同出口压力、不同名义过热度条件下的闪蒸界面传播现象,以及相同名义过热度、不同出口压力条件下的传播现象.计算结果表明,当出口压力恒定时,闪蒸界面处的真实过热度以及界面传播表观速度都随名义过热度的增加而增加.且在过热度较小时,真实过热度以及名义过热度都与闪蒸界面传播表观速度之间近似呈线性关系.当名义过热度恒定时,闪蒸界面传播表观速度会随出口压力的增加而增加.

关键词：闪蒸界面界面面密度传播速度过热度

钛基石墨烯复合材料的分散性、界面结构及力学性能

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材料导报 2024年第5期38卷 234-241页

作者：佘欢时磊董安平上海应用技术大学机械工程学院上海201418 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240

石墨烯由于独特的结构和优异的力学、导电、润滑等性能,被认为是理想的金属基复合材料的增强体。将石墨烯作为增强体增强钛基复合材料有着巨大的应用潜力。然而,石墨烯的分散性及其与钛基体的反应是制约获得高性能石墨烯增强钛基复合材... 详细信息

石墨烯由于独特的结构和优异的力学、导电、润滑等性能,被认为是理想的金属基复合材料的增强体。将石墨烯作为增强体增强钛基复合材料有着巨大的应用潜力。然而,石墨烯的分散性及其与钛基体的反应是制约获得高性能石墨烯增强钛基复合材料的难点。本文综述了钛基石墨烯复合材料的分散性、界面及力学性能的研究进展。钛基石墨烯复合材料通常采用粉末冶金法制备,石墨烯能较均匀地分散于复合材料组织中,但当石墨烯添加量过多时仍会出现团聚现象。石墨烯与钛基体易发生反应生成TiC,通过固化烧结工艺的改进、基体复合化、石墨烯表面改性以及原位自生等方法可以有效地抑制界面反应并提高界面结合力。随着石墨烯含量的增加,钛基石墨烯复合材料的压缩、拉伸强度与硬度一般呈现先增大后减小的趋势。石墨烯增强钛基复合材料的强化机制通常以载荷传递强化为主,但有些情况下由石墨烯引起的位错强化、细晶强化及奥罗万(Orowan)强化效果也较为显著。

关键词：石墨烯钛基复合材料分散性界面强度强化机制

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纳米金属层状材料强塑性的界面调控

金属学报 2022年第6期58卷 709-725页

作者：郑士建闫哲孔祥飞张瑞丰河北工业大学材料科学与工程学院天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室天津300401 有研工程技术研究院有限公司异质连接材料与技术研究所北京101407 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

纳米金属层状材料具有优异的力学性能、抗辐照损伤性能和热稳定性,在诸多领域有着广阔的应用前景。但强度的上升往往伴随着塑性的降低,如何有效地平衡层状材料强度与塑性之间的矛盾,仍是目前层状材料界面设计的巨大挑战。当层厚减小至... 详细信息

纳米金属层状材料具有优异的力学性能、抗辐照损伤性能和热稳定性,在诸多领域有着广阔的应用前景。但强度的上升往往伴随着塑性的降低,如何有效地平衡层状材料强度与塑性之间的矛盾,仍是目前层状材料界面设计的巨大挑战。当层厚减小至纳米尺度,界面所占比重大幅上升,可动位错的密度急剧降低,界面成为塑性变形的源头。因此研究界面结构与其塑性变形行为之间的关系,是理解纳米层状金属材料微观变形机制及其对力学性能影响的关键。结合目前国内外纳米金属层状材料研究的最新进展,本文以常见层状材料体系为例,系统阐述了界面强化机制、界面结构、界面主导的强度及塑性变形行为和主要界面调控方法等关键科学问题,并对层状材料界面研究发展趋势进行了展望。

关键词：纳米金属层状材料界面位错孪生强度和塑性