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纳米线电卡效应的表面应力与固溶改性相场模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 50-58页

作者：邹幸朱哲方文啸湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411100 中山大学集成电路学院深圳518107

以铁电纳米线为填料的复合薄膜表现出了满足固态制冷需求的高绝热温变,其平行分布填充的纳米线因和传统垂直分布的取向不同,被认为是获得大电卡效应的关键因素,然而其大电卡效应的内在机理尚不十分明确.因此本文以PbTiO_(3)纳米线为研... 详细信息

以铁电纳米线为填料的复合薄膜表现出了满足固态制冷需求的高绝热温变,其平行分布填充的纳米线因和传统垂直分布的取向不同,被认为是获得大电卡效应的关键因素,然而其大电卡效应的内在机理尚不十分明确.因此本文以PbTiO_(3)纳米线为研究对象,建立平行分布纳米线模型,通过相场模拟研究表面应力和固溶改性对其电卡效应的影响.结果表明,表面应力和固溶改性能够分别调控纳米线相变温度并获取大的绝热温变,并最终实现了在600 kV/cm电场下,0-300℃的宽温度区间获得大于6 K绝热温变的效果.同时结合三维畴结构的演变,揭示了诱发不同畴翻转类型是平行分布纳米线结构获得大电卡效应的内在机理.通过本研究为基于平行分布铁电纳米线电卡效应的固态制冷技术发展提供了有益的理论指导.

关键词：电卡效应纳米线表面应力固溶改性

“Double-Double”铺层热塑性层合板及其在汽车结构中的应用潜力

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4919-4931页

作者：杨刚沈剑周正扬吕海如刘仁杰张茜刘家龙江大志中山大学材料学院

汽车结构的轻量化是降低汽车能耗和增加续航里程的重要方式。虽然纤维增强环氧树脂等热固性基体复合材料具有极高的力学性能和轻量化潜力，但是较高的制造能耗、修复成本及较低的设计和制造效率，阻碍了其在汽车结构中的广泛应用。本文... 详细信息

汽车结构的轻量化是降低汽车能耗和增加续航里程的重要方式。虽然纤维增强环氧树脂等热固性基体复合材料具有极高的力学性能和轻量化潜力，但是较高的制造能耗、修复成本及较低的设计和制造效率，阻碍了其在汽车结构中的广泛应用。本文采用一种新型“Double-Double”铺层(DD)热塑性层合板([±Ф/±Ψ]n)，试图解决以上问题。文中分析了DD层合板相较于π/4铺层(Quad)层合板在轻量化设计方面的优势，并且对比了不同铺层方式(DD、Woven、Quad铺层)及不同基体材料(热固性基体环氧树脂、热塑性基体尼龙6)层合板的力学性能和设计分析流程。结果表明：高轴向刚度DD层合板在主要载荷方向的刚度及强度远高于相同纤维、基体的Woven层合板；DD层合板的刚度性能与相同纤维、基体的Quad层合板相近，但是DD层合板的设计效率高于Quad层合板。同时，对碳纤维增强尼龙6复合材料(carbon/PA6)的DD热塑性层合板的研究发现，虽然单向carbon/PA6的拉伸模量和拉伸强度低于单向carbon/epoxy，但是DD carbon/PA6层合板仍可通过铺层设计，使主要载荷方向上的刚度和强度超过Woven carbon/epoxy层合板。并且热塑性Carbon/PA6具有优异的可修复性和回收再利用性，显示出应用于汽车结构设计的优势。

关键词： Double-Double 层合板聚合物基复合材料纤维热塑性树脂汽车结构

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极紫外探测器的研究进展

中国激光 2024年第7期51卷 114-131页

作者：郑伟张乃霁朱思琪张利欣蔡炜中山大学光电材料与技术国家重点实验室中山大学材料学院广东深圳518107

极紫外探测器在电子工业、空间探索、基础科学等领域有着无法替代的作用。本文综述了不同类型极紫外探测器的优势及研究进展,包括气体探测器、闪烁体、微通道板以及半导体极紫外探测器,重点介绍了具有优异抗辐照能力的宽禁带半导体极紫... 详细信息

极紫外探测器在电子工业、空间探索、基础科学等领域有着无法替代的作用。本文综述了不同类型极紫外探测器的优势及研究进展,包括气体探测器、闪烁体、微通道板以及半导体极紫外探测器,重点介绍了具有优异抗辐照能力的宽禁带半导体极紫外探测器及其潜在的应用优势。最后,本文展望了极紫外探测器在耐辐照功率监测、高分辨极紫外成像和高抑制比极紫外微光探测等方面的应用前景,并指出了其面临的主要挑战。

关键词：探测器极紫外闪烁体气体探测器宽禁带半导体探测器

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TiAl合金表面电沉积SiO涂层抗循环氧化性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：严豪杰殷若展汪文君孙擎擎伍廉奎曹发和中山大学材料学院中国航发湖南动力机械研究所

针对TiA l合金在热循环环境中的抗氧化需求，本文采用电沉积方法在TiA l合金表面制备了SiO2涂层，并研究了涂层在900°C下的抗循环氧化性能，分析了电沉积SiO2涂层的失效机制。实验结果表明，电沉积SiO2涂层可有效提高TiA l合金的抗循... 详细信息

针对TiA l合金在热循环环境中的抗氧化需求，本文采用电沉积方法在TiA l合金表面制备了SiO2涂层，并研究了涂层在900°C下的抗循环氧化性能，分析了电沉积SiO2涂层的失效机制。实验结果表明，电沉积SiO2涂层可有效提高TiA l合金的抗循环氧化性能。SiO2涂层可与TiA l基体发生反应生成Ti5Si3，促进界面处选择性氧化生成Al2O3层，起到扩散阻挡作用。然而，由于SiO2涂层与TiA l合金存在热失配问题，会导致涂层内热应力集中，从而萌生裂纹。裂纹为氧的向内扩散和基体元素的向外扩散提供了通道，在氧化膜表面形成大量团簇，导致了SiO2涂层连续致密的结构遭到破坏，但SiO2涂层循环氧化200 h后仍未发生剥落，说明其仍保持一定的高温防护能力。

关键词： Ti Al合金电沉积SiO 涂层循环氧化热应力

Ti45Al8.5Nb合金表面Zr-SiO复合涂层的制备及其抗高温氧化性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：吴亮亮殷若展陈朝旭梁君岳孙擎擎伍廉奎曹发和中山大学材料学院

针对电沉积SiO2涂层在高温氧化过程中易产生裂纹的问题，在SiO2涂层表面磁控溅射Zr沉积层来进行改善。研究表明，Zr沉积层氧化为Zr O2填补了SiO2涂层在烧结时产生的裂纹和孔洞等缺陷，并为SiO2涂层与合金基体的热膨胀系数失配提供了缓... 详细信息

针对电沉积SiO2涂层在高温氧化过程中易产生裂纹的问题，在SiO2涂层表面磁控溅射Zr沉积层来进行改善。研究表明，Zr沉积层氧化为Zr O2填补了SiO2涂层在烧结时产生的裂纹和孔洞等缺陷，并为SiO2涂层与合金基体的热膨胀系数失配提供了缓冲。此外，氧化过程中形成的Zr O2-SiO2骨架结构提高了涂层结构的稳定性。总体上，Zr-SiO2复合涂层在氧化初期显著抑制了氧向合金基体的扩散以及合金基体元素的外扩散，提高了合金的抗高温氧化性能，经氧化后复合涂层表面的氧化物颗粒明显减少，且氧化膜未出现明显生长。此外，在900℃下经过100 h的恒温氧化后，由于元素互扩散，涂层与基体界面形成了(Ti,Nb)O2/Ti5Si3+Al2O3+Nb3Al/TiN三层扩散层结构，提高了涂层与基体的结合力。

关键词： Zr-SiO 复合涂层抑制缺陷抗高温氧化元素扩散

反应堆合金材料腐蚀的密度泛函理论计算研究现状

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核技术 2024年第10期47卷 4-17页

作者：沈传凯张宝亮刘文冠张瀚资涂蒙河龙斌王辉中国原子能科学研究院中山大学

经过几十年的研究，对现有反应堆合金材料服役工况下的腐蚀问题及规律已经有了较为清晰的认识，但是依然存在一些待解决的问题，如对反应堆合金材料腐蚀中本质过程的理解，单一因素在腐蚀过程中所起的作用，新材料以及极端环境下的腐蚀... 详细信息

经过几十年的研究，对现有反应堆合金材料服役工况下的腐蚀问题及规律已经有了较为清晰的认识，但是依然存在一些待解决的问题，如对反应堆合金材料腐蚀中本质过程的理解，单一因素在腐蚀过程中所起的作用，新材料以及极端环境下的腐蚀行为预测等。基于量子力学的密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）计算可以精确地预测极短时间内原子的运动过程以及相关能量的变化，近年来逐渐成为反应堆合金材料腐蚀过程研究的重要辅助手段，这将有助于解决上述问题。本文首先介绍了DFT方法，主要包括理论基础、发展过程与主流计算软件。然后对DFT理论在反应堆合金材料腐蚀领域应用的研究现状进行了综合论述和分析，包括水冷堆、液态金属冷却堆、熔盐堆介质环境中反应堆合金材料表面的吸附、解离、结合、内部扩散等腐蚀行为。最后展望了DFT应用在反应堆合金材料腐蚀方面的未来发展趋势。

关键词：反应堆合金材料腐蚀模拟密度泛函理论第一性原理

Ti45Al8.5Nb合金表面Zr-SiO2复合涂层的制备及其抗高温氧化性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第6期 1423-1434页

作者：吴亮亮殷若展陈朝旭梁君岳孙擎擎伍廉奎曹发和中山大学材料学院

针对电沉积SiO2涂层在高温氧化过程中易产生裂纹的问题，在SiO2涂层表面磁控溅射Zr沉积层来进行改善。研究表明，Zr沉积层氧化为ZrO2填补了SiO2涂层在烧结时产生的裂纹和孔洞等缺陷，并为SiO2涂层与合金基体的热膨胀系数失配提供了缓冲... 详细信息

针对电沉积SiO2涂层在高温氧化过程中易产生裂纹的问题，在SiO2涂层表面磁控溅射Zr沉积层来进行改善。研究表明，Zr沉积层氧化为ZrO2填补了SiO2涂层在烧结时产生的裂纹和孔洞等缺陷，并为SiO2涂层与合金基体的热膨胀系数失配提供了缓冲。此外，氧化过程中形成的ZrO2-SiO2骨架结构提高了涂层结构的稳定性。总体上，Zr-SiO2复合涂层在氧化初期显著抑制了氧向合金基体的扩散以及合金基体元素的外扩散，提高了合金的抗高温氧化性能，经氧化后复合涂层表面的氧化物颗粒明显减少，且氧化膜未出现明显生长。此外，在900℃下经过100 h的恒温氧化后，由于元素互扩散，涂层与基体界面形成了（Ti,Nb）O2/Ti5Si3+Al2O3+Nb3Al/TiN三层扩散层结构，提高了涂层与基体的结合力。

关键词： Zr-SiO2复合涂层抑制缺陷抗高温氧化元素扩散

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氢促进局部塑性变形理论的发展趋势

中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：张倩茹孙擎擎中山大学材料学院

认识金属中氢与位错之间的交互作用是理解氢脆微观机制的关键。本文介绍了氢促进局部塑性变形理论(HELP)的提出、内涵与研究进展，并进行述评。针对HELP机制的主要现存问题，给出了一种氢与位错交互作用研究的新范式，并作出展望。

关键词：氢脆机理氢促进局部塑性变形

耦合相变材料的LaNi储氢反应器性能调控研究

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稀土 2024年

作者：周登波吴梓彬叶阳程宏辉刘晶晶严凯王维龙扬州大学机械工程学院中山大学材料科学与工程学院

以LaNi5为代表的金属氢化物储氢材料（MH）因吸放氢反应温度低、易于活化、可逆吸放氢性能强等优势,具有广阔的发展前景。然而,此类材料在实际应用中仍面临着储氢反应器内传热阻力大和反应速率慢等问题。因此,本文提出了一种耦合相变材... 详细信息

以LaNi5为代表的金属氢化物储氢材料（MH）因吸放氢反应温度低、易于活化、可逆吸放氢性能强等优势,具有广阔的发展前景。然而,此类材料在实际应用中仍面临着储氢反应器内传热阻力大和反应速率慢等问题。因此,本文提出了一种耦合相变材料（PCM）的新型阵列式储氢反应器,旨在构建高比表面积传热界面,强化反应热传递与吸氢反应速率。本文建立了三种不同结构反应器吸氢过程热质传递与反应耦合数理模型,对比分析了耦合PCM反应器的传热优势以及阵列式结构对其性能的进一步强化效果。研究结果表明,外壁面与周边空气自然对流换热型反应器传热效果较差,导致吸氢反应速率较慢。PCM与反应器的耦合显著增加了传热与吸氢反应速率,反应器阵列式结构的构建进一步增大了PCM与MH间换热面积,强化了反应热传递,其平均吸氢速率较非阵列式耦合PCM的反应器提高了46.4%。此外,PCM热物性是影响此类反应器性能的关键,其传热与吸氢速率随着PCM热导率的增加而提高,但随着熔点的升高而降低。

关键词：固态储氢 LaNi 相变材料阵列式反应器传热强化