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轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

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材料导报 2024年第5期38卷 84-90页

作者：吴子豪苏荣华马超解帅冀志江王英翔王静中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 军事科学院国防工程研究院北京100850

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材... 详细信息

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明,增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能,提升平均RL,拓宽有效吸波频宽,吸收峰向高频移动。20 mm厚度时,吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明,轻骨料可改变电磁波传输方向,增加电磁波损耗途径,相邻骨料之间可产生较强损耗,其次是在骨料内部产生损耗,这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数,使其吸波效能更好,保温效果更优。

关键词：骨料粒径吸波材料反射损耗有限元分析力学性能导热系数

抛光工艺参数对高纯氧化铝陶瓷基材抛光效果的影响

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半导体技术 2024年第1期49卷 56-63页

作者：姚忠樱崔鸽常逸文任瑞康任佳乐张洪波旷峰华中国建筑材料科学研究总院有限公司陶瓷科学研究院北京100024

高纯氧化铝陶瓷基材广泛应用于精密电阻、微波集成电路等高端领域。为了获得具有超高平整度、纳米级表面质量的高纯氧化铝陶瓷基材,采用机械抛光(精研)与化学机械抛光(CMP)(精抛)相结合的工艺路线,系统研究了精研过程中的压力、转速、... 详细信息

高纯氧化铝陶瓷基材广泛应用于精密电阻、微波集成电路等高端领域。为了获得具有超高平整度、纳米级表面质量的高纯氧化铝陶瓷基材,采用机械抛光(精研)与化学机械抛光(CMP)(精抛)相结合的工艺路线,系统研究了精研过程中的压力、转速、磨料的粒径、抛光液流速及CMP过程中的抛光压力、转速等工艺参数对抛光效果的影响。结果表明,精研压力为588 N,上、下研磨盘转速分别为45和50 r/min,多晶金刚石研磨液的粒径为1μm,磨料添加速率为15 mL/min,精研时长达到25 h时,陶瓷基材即可达到抛光工序的表面质量要求。抛光压力为588 N,上、下研磨盘转速分别为20和25 r/min,硅溶胶抛光液粒径为80 nm,抛光2 h时,高纯氧化铝陶瓷基材的表面粗糙度可达到纳米级别。

关键词：高纯氧化铝机械抛光化学机械抛光(CMP) 抛光参数表面粗糙度

Li^(+)浓度对化学增强锂铝硅玻璃性能的影响

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材料导报 2024年第S1期38卷 137-142页

作者：田昊东徐驰胥爽李现梓祖成奎中国建筑材料科学研究总院北京100024

采用一步法化学增强工艺,研究了熔盐中Li^(+)的富集对不同厚度锂铝硅玻璃表面压应力、应力层深度、弯曲强度、硬度等性能的影响,选择Na_(3)PO_(4)作为熔盐除杂剂并对净化效果进行了评定。研究表明:熔盐中Li^(+)浓度增加至4800×10^(-6),... 详细信息

采用一步法化学增强工艺,研究了熔盐中Li^(+)的富集对不同厚度锂铝硅玻璃表面压应力、应力层深度、弯曲强度、硬度等性能的影响,选择Na_(3)PO_(4)作为熔盐除杂剂并对净化效果进行了评定。研究表明:熔盐中Li^(+)浓度增加至4800×10^(-6),3 mm化学增强锂铝硅玻璃的表面压应力、弯曲强度、硬度下降16.8%、16.8%、10.6%;8 mm化学增强锂铝硅玻璃的表面压应力、弯曲强度、硬度下降17.6%、14.7%、9.8%。熔盐中Li^(+)浓度的变化未对化学增强锂铝硅玻璃应力层深度产生明显影响。Na_(3)PO_(4)具有较好的除杂效果,化学增强锂铝硅玻璃的表面压应力、弯曲强度、硬度得到了明显的恢复,为保证化学增强锂铝硅玻璃在可见光波段具有较高的透光率,除杂剂Na_(3)PO_(4)的掺量不宜超过1%(质量分数)。

关键词：锂铝硅玻璃化学增强离子交换 Li^(+)浓度熔盐净化半无限扩散模型

偏铝酸钠对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理

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材料导报 2024年第8期38卷 144-149页

作者：唐宁王延军赵明宇孙艺涵王晴沈阳建筑大学材料科学与工程学院沈阳110168 浙江省交通运输科学研究院杭州310023

地聚水泥是一种新型胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,具有绿色环保、节能低碳、性能优异等诸多技术优势。目前,地聚水泥主要由原材料粉体与碱溶液双组分混合所得,导致腐蚀性和高粘度碱溶液运输条件苛刻,且现场施工不易控制,因而在土木工... 详细信息

地聚水泥是一种新型胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,具有绿色环保、节能低碳、性能优异等诸多技术优势。目前,地聚水泥主要由原材料粉体与碱溶液双组分混合所得,导致腐蚀性和高粘度碱溶液运输条件苛刻,且现场施工不易控制,因而在土木工程中难以大规模应用。本工作以偏铝酸钠(NaAlO_(2))对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理为研究目标。在地聚水泥中,将碱溶液改为固体碱激发剂,并引入原材料粉体质量2%的NaAlO_(2)改善其工作性能。研究表明,NaAlO_(2)水解速度快,可在反应初期产生富Al反应环境,并快速形成水化硅铝酸钙,使得单组分地聚水泥在强度不变的情况下,凝结时间得到延长,工作性能得到改善,且微观结构也趋于凝胶化、致密化。可见,少量NaAlO_(2)的引入有利于突破当前双组分地聚水泥的应用技术瓶颈,推动地聚水泥在工程中的大规模应用。

关键词：地聚合物水泥单组分偏铝酸钠水化机理

ITO沉积温度对ITO/Au透明导电薄膜光电性能的影响

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表面技术 2024年

作者：侯焕然金扬利石晓飞张运生王衍行祖成奎中国建筑材料科学研究总院有限公司

目的研究衬底层ITO的沉积温度对ITO/Au透明导电薄膜光电性能的影响规律和机理。方法采用直流磁控溅射技术，在不同沉积温度下制备的ITO薄膜表面沉积超薄Au膜，利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、分光光度计、四探针电阻测试仪对ITO/A... 详细信息

目的研究衬底层ITO的沉积温度对ITO/Au透明导电薄膜光电性能的影响规律和机理。方法采用直流磁控溅射技术，在不同沉积温度下制备的ITO薄膜表面沉积超薄Au膜，利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、分光光度计、四探针电阻测试仪对ITO/Au薄膜的表面形貌、表面粗糙度、透光率及表面方阻进行表征和测试，分析ITO沉积温度对ITO/Au光电性能的影响机理。为了进一步理解超薄Au膜生长连续性改善原因，通过几何平均法和算数平均法分别计算了ITO薄膜的表面自由能，分析了ITO薄膜表面自由能的改变对生长形貌的影响规律。结果在超薄Au膜镀制工艺相同的前提下，随着衬底层ITO薄膜沉积温度升高，ITO/Au薄膜的可见光平均透过率提升，表面方阻值降低。这是因为当沉积温度高于200℃时，ITO薄膜发生多晶化转变，多晶态的ITO相较于非结晶态具有更高的表面自由能，更有利于超薄Au膜的铺展，进而提升ITO/Au薄膜的光电性能。当ITO沉积温度提升至300℃时，ITO薄膜的表面自由能几何平均法计算结果为45.2mJ/m2，算术平均法计算结果为48.1mJ/m2，在其表面沉积超薄Au膜后，制备了可见光平均透过率为47.5%、表面方阻为5.65Ω/sq的高光电性能兼容的ITO/Au薄膜。结论提高衬底层ITO薄膜的沉积温度，ITO薄膜发生多晶化转变，表面自由能提升，可有效促进超薄Au膜在其表面铺展，进而提升ITO/Au薄膜的光电性能。

关键词：沉积温度氧化铟锡超薄金膜透明导电薄膜磁控溅射光电性能表面自由能

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物理钢化玻璃的研究进展

材料导报 2024年第11期38卷 58-65页

作者：王衍行杨鹏慧李现梓韩韬祖成奎中国建筑材料科学研究总院有限公司建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室北京100024

物理钢化玻璃因具有高强度、高热稳定性、高安全性和低成本等优势而被广泛应用于建筑幕墙、高档家具、汽车风挡和液位计等领域。目前,物理钢化玻璃的研究主要集中在:(1)探究玻璃物理钢化机理,揭示物理钢化增强的结构起源,为实现玻璃更... 详细信息

物理钢化玻璃因具有高强度、高热稳定性、高安全性和低成本等优势而被广泛应用于建筑幕墙、高档家具、汽车风挡和液位计等领域。目前,物理钢化玻璃的研究主要集中在:(1)探究玻璃物理钢化机理,揭示物理钢化增强的结构起源,为实现玻璃更高力学性能和服役安全性提供理论指导;(2)优化物理钢化工艺参数,借助仿真模拟手段,进一步提高玻璃强度和安全性,实现玻璃物理钢化强度和破碎颗粒度的自主设计;(3)针对物理钢化玻璃安全应用的自爆顽症和钢化强度衰减现象,揭示钢化玻璃自爆机制和强度衰减规律,建立钢化玻璃自爆和强度衰减等关键性能评测方法。本文基于以上三个方面综述了物理钢化玻璃的国内外研究进展,并展望了其发展趋势。

关键词：玻璃物理钢化表面压应力颗粒度自爆

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硅酸盐水泥熟料矿物结构调控与熟料烧成

建筑材料学报 2024年

作者：张文生栾政彬曹立学翟牧楠任雪红中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室

水泥发明200年以来，人们在硅酸盐熟料矿物结构调控和熟料烧成领域进行了大量研究，积累了丰富的理论成果和实践经验。本文综述了硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙等熟料矿物晶体结构与水化活性的调控方法，原料特性、离子固溶、煅烧制... 详细信息

水泥发明200年以来，人们在硅酸盐熟料矿物结构调控和熟料烧成领域进行了大量研究，积累了丰富的理论成果和实践经验。本文综述了硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙等熟料矿物晶体结构与水化活性的调控方法，原料特性、离子固溶、煅烧制度等因素对硅酸盐熟料烧成的影响规律，以及工业生产硅酸盐熟料的发展现状。在此基础上，指出了当下研究的不足和未来发展方向，以期为硅酸盐水泥熟料体系的创新发展提供指导。

关键词：硅酸盐水泥熟料矿物结构离子固溶熟料烧成

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耐辐射高铅玻璃熔制挥发物分析及控制

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2364-2370页

作者：杨胜赟曹振博张梅伦张洋王可韩玉吕海风周游贾金升中建材光子科技有限公司山东枣庄277000 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100000

用于制备耐辐射光纤面板的高铅(铅当量≥0.3)玻璃材料须具备较高的折射率、较好的X射线吸收性能、较高的可见光透过率以及良好的热稳定性和化学稳定性。但由于其高铅含量对熔制坩埚及耐火材料腐蚀性极高,且熔制过程中挥发量较高,玻璃组... 详细信息

用于制备耐辐射光纤面板的高铅(铅当量≥0.3)玻璃材料须具备较高的折射率、较好的X射线吸收性能、较高的可见光透过率以及良好的热稳定性和化学稳定性。但由于其高铅含量对熔制坩埚及耐火材料腐蚀性极高,且熔制过程中挥发量较高,玻璃组分不易稳定控制,目前仅国外少数企业能够高质量稳定生产。研究了玻璃熔制过程中影响挥发物的3个主要因素,有效控制挥发物的挥发率由2.00%降至0.51%左右,确定了最佳熔制温度以及通气压强,并在此条件下分别采用2种方式向玻璃中引入铅,通过能谱仪和光电子能谱仪对该高铅玻璃在熔制过程中的挥发物进行了研究,确定了其挥发物成分以铅氧化物为主,其中铅的价态以四价为主,二价为辅。

关键词：耐辐射光纤面板玻璃熔制挥发物

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机器学习方法用于水泥基材料的研究进展

硅酸盐学报 2024年第11期 3617-3630页

作者：张文生曹傅荔郅晓叶家元任雪红中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室

机器学习方法(ML)在解决数据高度非线性和大时滞问题上得到了关注，为目标属性的预测及新材料的设计开辟了数据驱动的新模式。水泥基材料在组分、制备与其结构、性能的关系上存在时滞性和周期性长的问题。而机器学习方法在解决水泥基材... 详细信息

机器学习方法(ML)在解决数据高度非线性和大时滞问题上得到了关注，为目标属性的预测及新材料的设计开辟了数据驱动的新模式。水泥基材料在组分、制备与其结构、性能的关系上存在时滞性和周期性长的问题。而机器学习方法在解决水泥基材料上述问题时具有积极作用和非常大的潜力。为此，本文介绍了机器学习方法的特征及其应用过程，综述了机器学习方法在预测水泥基材料微观结构、组分、力学性能和耐久性等方面的研究进展，分析比较了几种用于水泥基材料研究模型的特点和优势，并对所面临的问题和研究方向进行了展望分析，以期促进机器学习方法的应用。

关键词：机器学习方法水泥基材料微观结构与性能预测数字化

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