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微波辅助MgO改性碳纤维增强增韧环氧树脂复合材料

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2417-2424页

作者：杨福鸿叶姣凤柴昌盛刘艳花李殿明冯利邦兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070 兰州城市学院培黎机械工程学院兰州730070

对碳纤维表面进行改性处理是提高碳纤维/环氧树脂复合材料(CFs/EP)界面结合力的主要方法,而特殊的表面形貌结构能有效预防应力集中并提升复合材料的综合力学性能。本文采用微波辅助的方法在碳纤维表面快速高效地制备了一种花朵状MgO,考... 详细信息

对碳纤维表面进行改性处理是提高碳纤维/环氧树脂复合材料(CFs/EP)界面结合力的主要方法,而特殊的表面形貌结构能有效预防应力集中并提升复合材料的综合力学性能。本文采用微波辅助的方法在碳纤维表面快速高效地制备了一种花朵状MgO,考察了其对CFs/EP复合材料力学性能的影响。研究发现:花朵状MgO增加了碳纤维表面的粗糙程度,促进了碳纤维与EP基体不规则界面的形成,增强了其与EP基体的机械啮合作用。这种多尺度边界形态可以增加裂纹扩展途径,从而消耗更多的能量并有效缓解CFs/EP复合材料因应力集中而产生的破坏。花朵状MgO改性碳纤维极大地改善了复合材料的力学性能,与未改性碳纤维增强环氧树脂相比,花朵状MgO改性碳纤维/环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了15.2%、21.8%和14.3%。因此,花朵状MgO改性碳纤维同时显著提高了CFs/EP复合材料的强度和韧性。这为碳纤维在聚合物基复合材料中的广泛应用提供了技术支持,为制备更多特殊形貌纤维增强树脂基复合材料提供了更广阔的思路。

关键词：碳纤维环氧树脂微波 MgO 增强增韧力学性能

低碱条件下糊精与钙离子协同作用对闪锌矿与黄铁矿浮选分离的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2447-2455页

作者：刘润清翟启林文晓飞王长涛陈攀孙伟唐鸿鹄中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 四川大学材料科学与工程学院四川成都610065

闪锌矿与黄铁矿的浮选分离大多在高碱条件下进行,但这会导致药剂用量大、设备腐蚀严重等问题,为此,采用清洁高效的有机抑制剂糊精作为黄铁矿的抑制剂,通过矿物表面润湿性检测、吸附量测试以及红外光谱检测阐明糊精与矿物之间的作用机理... 详细信息

闪锌矿与黄铁矿的浮选分离大多在高碱条件下进行,但这会导致药剂用量大、设备腐蚀严重等问题,为此,采用清洁高效的有机抑制剂糊精作为黄铁矿的抑制剂,通过矿物表面润湿性检测、吸附量测试以及红外光谱检测阐明糊精与矿物之间的作用机理,并利用浮选溶液化学理论分析钙离子、糊精与黄铁矿三者之间的吸附方式。研究结果表明:在弱碱性条件下,糊精单独作用时,对黄铁矿的抑制效果不佳,但加入钙离子后,糊精对黄铁矿的抑制作用显著增强;在弱碱性条件下,钙离子会以Ca(OH)^(+)的形式强烈地吸附在黄铁矿表面,同时,Ca(OH)^(+)与糊精之间也具有很强的吸附力,促进糊精在黄铁矿表面的吸附,从而加强了糊精对黄铁矿的抑制,实现闪锌矿与黄铁矿的浮选分离。

关键词：闪锌矿黄铁矿糊精钙离子浮选分离

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基于压电阻抗的木材弹性模量检测

林业工程学报 2024年

作者：蒋陈侃徐广洲李绍成南京林业大学材料科学与工程学院

针对木材弹性模量动态检测的实际需求，在现有自由梁横向振动法的基础上，提出了基于锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)阻抗响应分析的弹性模量检测新方法。根据PZT-梁型试件耦合结构的分析模型，推导了耦合结构中PZT电导纳与试件模态频率的关系，... 详细信息

针对木材弹性模量动态检测的实际需求，在现有自由梁横向振动法的基础上，提出了基于锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)阻抗响应分析的弹性模量检测新方法。根据PZT-梁型试件耦合结构的分析模型，推导了耦合结构中PZT电导纳与试件模态频率的关系，从理论上分析了在PZT阻抗响应曲线中提取耦合试件一阶弯曲模态频率的可行性。为了提高检测精度，以及确定恰当的PZT扫频范围，通过模态仿真进行了试件尺寸和PZT扫频范围优化，试件尺寸优化为250 mm×40 mm×5 mm，PZT扫频范围优化为300～600 Hz。选取3种木材进行了基于PZT阻抗法的弹性模量检测仿真研究，仿真结果表明：PZT阻抗法可以有效地激发耦合试件的一阶弯曲模态，在优化的扫频范围内，PZT阻抗实部响应曲线中存在唯一的特征峰，该峰值频率为耦合试件的一阶弯曲模态频率，利用峰值频率计算得到3种木材的动态弹性模量，其最大相对误差仅为1.59%。选取6种木材进行了基于PZT阻抗法的弹性模量检测试验研究，试验结果表明最大相对误差仅为1.09%。仿真和试验结果均验证了PZT阻抗法的有效性。

关键词：锆钛酸铅压电陶瓷阻抗木材弹性模量弯曲模态

工业气氛下电流场辅助Ni-ZrO_(2)陶瓷扩散焊

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精密成形工程 2024年第2期16卷 149-156页

作者：张耀豪谷岩李雪松周杰长江师范学院材料科学与工程学院重庆408100 长春工业大学材料科学与工程学院长春130000

目的研究电流驱动下金属Ni向ZrO_(2)陶瓷的定向扩散以及界面化学反应,实现两者在工业气氛下的快速连接。方法在1200℃下采用独特的电流场耦合扩散焊连接系统制备Ni-ZrO_(2)扩散偶样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对不同直流... 详细信息

目的研究电流驱动下金属Ni向ZrO_(2)陶瓷的定向扩散以及界面化学反应,实现两者在工业气氛下的快速连接。方法在1200℃下采用独特的电流场耦合扩散焊连接系统制备Ni-ZrO_(2)扩散偶样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对不同直流电参数(电流密度0~5.09 mA/mm^(2))下制备的样品界面焊缝形貌以及原子分布进行观察和解析;测试Ni-ZrO2扩散偶的剪切强度,并结合不同样品的界面微观结构演变初步揭示电流场辅助Ni-ZrO_(2)的连接机制。结果电流场有效地促进了工业气氛下金属-陶瓷界面的交互作用,当电子流由金属Ni指向ZrO_(2)陶瓷时,界面反应层厚度随着电流密度的增大而持续增大;样品接头的连接强度随着电流强度的增大呈先升高后降低的趋势,在1200℃下通电(电流密度为3.82 mA/mm^(2))5 min时得到最佳剪切强度164 MPa。结论施加直流电场引发的金属电迁移效应和固体电解质陶瓷中氧离子的定向运动是促进界面互扩散以及化学反应的重要原因,而局部的过度“失氧”容易导致陶瓷结构和功能特性丧失。与高真空环境相比,在工业气氛下界面附近较高的氧浓度抑制了陶瓷变质,使焊接接头在电流强度较大时仍然保持了较高的剪切强度。

关键词：电流辅助扩散焊工业气氛镍/氧化锆陶瓷焊接界面扩散高剪切强度

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铁氧体/芦苇秆炭复合吸波材料的制备与性能

复合材料学报 2024年

作者：简煜范勋娥邱柏杨田迅东杨喜中南林业科技大学材料科学与工程学院

为了解决铁氧体吸波材料密度大、吸收带宽窄等问题，以芦苇茎秆为原料，采用常温浸渍及高温原位生长法制备了铁氧体/芦苇秆炭(Ferrite/RC)复合材料，通过调节碳化温度调控复合材料的电磁特性和电磁波吸收性能。SEM、TEM、XRD及VNA等结... 详细信息

为了解决铁氧体吸波材料密度大、吸收带宽窄等问题，以芦苇茎秆为原料，采用常温浸渍及高温原位生长法制备了铁氧体/芦苇秆炭(Ferrite/RC)复合材料，通过调节碳化温度调控复合材料的电磁特性和电磁波吸收性能。SEM、TEM、XRD及VNA等结果表明：Ferrite/RC复合材料保留了芦苇杆天然的三维蜂窝状网络结构，Fe3O4及铁纳米颗粒均匀分布在芦苇秆炭壁与孔道中；提升碳化温度(650～690℃)可增大复合材料的电导率与介电损耗能力，但温度过高会导致材料阻抗失配从而降低电磁衰减能力。碳化温度为670℃时制备的复合材料(FRC-670)吸波性能最佳，它在匹配厚度仅为1.7 mm时反射损耗达到 -45.7 dB，对应有效吸收带宽为3.4 GHz；在厚度为2 mm时有效吸收带宽为5.7 GHz(12.1-17.8 GHz)。其主要的电磁波衰减机制源于复合材料良好的电导损耗、极化弛豫损耗以及电损耗与磁损耗的协同作用。铁氧体/芦苇秆炭复合材料优异的吸波性能在电磁波吸收领域具有良好前景，可促进芦苇资源的高值化与功能化应用。

关键词：芦苇 Fe O 碳化吸波性能磁损耗电磁性能

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卤化物固态电解质研究进展与展望

无机盐工业 2024年

作者：万峰闫迎春范壮军中国石油大学材料科学与工程学院

全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势，是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键，卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口以及良好的正极界面稳定... 详细信息

全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势，是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键，卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口以及良好的正极界面稳定性等优势，受到了相关学者的广泛关注。概述了卤化物固态电解质的分类、制备方法及离子传输机制，较为深入地阐述了其湿度稳定性及界面稳定性问题，归纳了目前所采用的解决策略以及在全固态锂金属电池中实际的应用，并提出了卤化物固态电解质现阶段面临的挑战和未来发展方向，这将有助于推动卤化物固态电解质的进一步发展。

关键词：卤化物固态电解质晶体结构传输机理稳定性电化学性能

Johnson-Cook、修正的Zerilli-Armstrong及Arrhenius本构模型对奥氏体不锈钢流变应力的预测

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热加工工艺 2024年

作者：邬宇轩李静媛侯艳阳北京科技大学材料科学与工程学院

研究了Johnson-Cook （JC）、修正的Zerilli-Armstrong （m-ZA）和应变补偿的Arrhenius型本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用温度（1173～1473 K）、应变（0.1～0.8）和应变速率(0.01～10 s-1)等温热压缩试验的真应... 详细信息

研究了Johnson-Cook （JC）、修正的Zerilli-Armstrong （m-ZA）和应变补偿的Arrhenius型本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用温度（1173～1473 K）、应变（0.1～0.8）和应变速率(0.01～10 s-1)等温热压缩试验的真应力-应变数据来计算3种本构模型的材料常数。通过比较预测结果的相关系数和平均绝对误差、描述变形行为的能力、涉及的材料常数的数量，评估了这3种模型的适用性。结果表明：JC模型无法很准确地描述304奥氏体不锈钢在上述热加工区域的流变行为；m-ZA模型的预测结果与试验数据吻合相对较好；而应变补偿的Arrhenius型方程比修正的ZA模型需要更多的材料常数和更多的计算时间，但可以更准确地跟踪变形行为。

关键词： 304奥氏体不锈钢变形行为 Johnson-Cook 修正的Zerilli-Armstrong Arrhenius型本构模型

常温下碱-晶种复合激发粉煤灰胶凝材料的性能

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硅酸盐学报 2024年

作者：朱绘美武幸子刘毓李辉西安建筑科技大学材料科学与工程学院

碱激发粉煤灰胶凝材料具有优异的抗腐蚀、耐高温和固化重金属等性能，且粉煤灰利用率高、生产过程绿色化，但其常温养护下凝结硬化十分缓慢，限制了工程应用。因此，本工作合成一系列不同特性的碱–晶种复合激发剂，并制备碱–晶种复合... 详细信息

碱激发粉煤灰胶凝材料具有优异的抗腐蚀、耐高温和固化重金属等性能，且粉煤灰利用率高、生产过程绿色化，但其常温养护下凝结硬化十分缓慢，限制了工程应用。因此，本工作合成一系列不同特性的碱–晶种复合激发剂，并制备碱–晶种复合激发粉煤灰胶凝材料(ASAFA)，探究其常温性能和结构的演变规律。结果表明，碱–晶种复合激发剂中的晶种是高聚合度的N-A-S-H凝胶和沸石(方钠石、钠–菱沸石等)，两者的含量和比例搭配是影响激发效果的重要因素。通过调整原料活性、反应温度和时间，可以增加复合激发剂中N-A-S-H凝胶和沸石的总含量，并且提高沸石类物相的比例，进而诱导地聚合反应产物在ASAFA体系内加速、均匀生长，降低硬化体中的有害孔比例，促进ASAFA的凝结硬化进程和抗压强度。

关键词：碱晶种复合激发粉煤灰常温养护

冻-融循环老化对竹纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：李振宇李新功中南林业科技大学材料科学与工程学院

竹纤维/聚丙烯（BF/PP）复合材料常应用于户外市政工程领域。在高纬度地区时冷热湿冻的交变作用会使材料性能严重劣化。为探究BF/PP复合材料在高纬度地区的耐老化性能，采用相容剂和偶联剂协同改性的方法制备了BF/PP复合材料，研究了该... 详细信息

竹纤维/聚丙烯（BF/PP）复合材料常应用于户外市政工程领域。在高纬度地区时冷热湿冻的交变作用会使材料性能严重劣化。为探究BF/PP复合材料在高纬度地区的耐老化性能，采用相容剂和偶联剂协同改性的方法制备了BF/PP复合材料，研究了该材料在冻-融循环老化处理后的物理力学性能及表观性能的变化规律。采用5400 s短期蠕变试验方法研究了材料的蠕变行为，并利用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析了材料的微观形貌与化学组成。结果显示：720 h冻-融循环老化后，BF/PP复合材料的抗拉强度、抗弯强度、弯曲弹性模量、无缺口冲击强度的保留率为分别为76.90%、86.89%、82.81%、71.83%；材料产生了较深的交叉裂纹、孔洞和断层，表面疏水性下降，并出现了明显的色泽改变。进一步采用伯格斯（Burgers）模型对BF/PP复合材料的5400 s短期蠕变行为进行了拟合，探明了冻-融循环老化对BF/PP复合材料抗蠕变性能的影响机制。

关键词：生物质复合材料竹纤维老化冻融循环聚丙烯力学性能