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CO_(2)刺激响应球型水凝胶的制备及在蛋白质分离中的应用

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应用化学 2024年第6期41卷 870-877页

作者：张守村闫雪垠宋阳华李卓敏北方民族大学材料科学与工程学院高分子材料及制造技术重点实验室银川750021

以纤维素、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺等为原料制备了纤维素/聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯互穿网络复合水凝胶材料(GCel/PD)。GCel/PD材料具有显著的CO_(2)刺激响应特性,能有效地吸附分离牛血清白蛋白(BSA)。其中,... 详细信息

以纤维素、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺等为原料制备了纤维素/聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯互穿网络复合水凝胶材料(GCel/PD)。GCel/PD材料具有显著的CO_(2)刺激响应特性,能有效地吸附分离牛血清白蛋白(BSA)。其中,对BSA的最大吸附量可达(434.4±15)mg/g。在CO_(2)/N2氛围的循环切换下,GCel/PD材料表现出良好的循环稳定性,在循环使用3次之后,对蛋白质的吸附量仍能达到167.5 mg/g。使用之后,颗粒状GCel/PD便于从体系中分离出来,有望在蛋白质的分离提取方面得到应用。

关键词：复合水凝胶 CO_(2) 刺激-响应吸附分离

无压烧结SiC-金刚石多晶材料致密化及物理性能研究

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粉末冶金技术 2024年第2期42卷 165-169,176页

作者：张秀玲陈宇红戚武彬张强海万秀北方民族大学材料科学与工程学院银川750021 北方民族大学省部共建"粉体材料及特种陶瓷"重点实验室银川750021

以AlN-Y_(2)O_(3)-Sc2O3为液相烧结助剂,添加不同质量分数金刚石,经无压烧结制备SiC-金刚石多晶材料。采用扫描电镜观察多晶材料显微结构,利用激光闪射法测量其热扩散系数和热导率。研究了金刚石质量分数(1.0%、2.5%、5.0%)和粒度(0.25... 详细信息

以AlN-Y_(2)O_(3)-Sc2O3为液相烧结助剂,添加不同质量分数金刚石,经无压烧结制备SiC-金刚石多晶材料。采用扫描电镜观察多晶材料显微结构,利用激光闪射法测量其热扩散系数和热导率。研究了金刚石质量分数(1.0%、2.5%、5.0%)和粒度(0.25μm、1.00μm)对SiC陶瓷材料致密化行为和力学性能的影响。结果表明,金刚石质量分数低于5.0%,烧结后的材料相对密度均超过94%;金刚石含量为5.0%的样品相对密度远远低于其他样品。SiC多晶材料的相对密度随金刚石添加量的增加而降低,原料中添加过量的金刚石会降低材料的相对密度。在实验条件下,多晶材料晶粒尺寸没有发生异常长大,硬度为16~18 GPa,断裂韧性为3.8~4.4 MPa·m^(1/2),抗弯强度为239~540 MPa。材料的热导率和热扩散系数随着温度的升高而降低,气孔是影响复合材料热导率的主要因素。

关键词：碳化硅多晶材料无压烧结致密化液相力学性能热性能

CrO/CrC的加入对Ti（C，N）基金属陶瓷的力学和摩擦性能的影响（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：刘美玲曹雅璟海万秀陈宇红北方民族大学材料科学与工程学院北方民族大学“粉体材料与特种陶瓷”省部共建重点实验室

首次加入Cr2O3作为晶粒抑制剂，真空烧结制备Ti（C，N）基金属陶瓷，研究陶瓷的显微结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：Cr2O3促进了灰芯/灰环结构的形成并减小了Ti（C，N）硬质相的粒径。和含等量Cr3C2的陶瓷对比，含Cr2O3陶瓷... 详细信息

首次加入Cr2O3作为晶粒抑制剂，真空烧结制备Ti（C，N）基金属陶瓷，研究陶瓷的显微结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：Cr2O3促进了灰芯/灰环结构的形成并减小了Ti（C，N）硬质相的粒径。和含等量Cr3C2的陶瓷对比，含Cr2O3陶瓷的抗弯强度提升了16.5%。这是由于灰色芯环结构界面处更小的晶格错配度和Cr元素在粘结剂中高含量的分布。在25 °C和800 °C的摩擦磨损实验中，由于具有更高的硬度，含Cr2O3陶瓷有更低的摩擦因数和磨损率，磨损率优于含Cr3C2陶瓷一个数量级。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱进一步确认了含Cr2O3陶瓷更多的表现为氧化磨损。

关键词： Ti(C,N) Cr O 晶粒抑制剂力学性能摩擦性能

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核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料的研究进展

中国陶瓷 2024年第4期60卷 1-8页

作者：刘欢孙文周李茂辉北方民族大学材料科学与工程学院银川750021 碳基先进陶瓷制备技术国家地方联合工程研究中心银川750021 粉体材料与特种陶瓷省部共建重点实验室银川750021

综述了核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料(GSCS)的制备方法,从机理出发对比分析了各种方法的优缺点,提出了下一步工艺改进方向;介绍了GSCG及相关复相材料在电化学、光催化、润滑、吸波、导热等领域中的最新研究现状,探讨了核壳结构的组织、... 详细信息

综述了核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料(GSCS)的制备方法,从机理出发对比分析了各种方法的优缺点,提出了下一步工艺改进方向;介绍了GSCG及相关复相材料在电化学、光催化、润滑、吸波、导热等领域中的最新研究现状,探讨了核壳结构的组织、形貌等因素对各性能的影响规律,并对核壳型碳化硅/石墨烯纳米材料的研究方向提出了展望。

关键词：核壳结构碳化硅/石墨烯研究进展制备方法

冷轧变形对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

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热加工工艺 2024年第9期53卷 91-94,100页

作者：张明旭徐旺李涌泉董福元北方民族大学材料科学与工程学院宁夏银川750021 北方民族大学机电工程学院宁夏银川750021 北方民族大学粉体材料与特种陶瓷重点实验室宁夏银川750021

中熵合金具有多种优异性,同时具有高强度和延展性。冷轧变形是提高中熵合金力学性能的一种即经济又有效的方法。对CoCrNi中熵合金进行室温不同变形量(25%,37.5%,50%,62.5%,75%)的冷轧,通过X射线衍射分析、显微组织分析和拉伸试验研究了... 详细信息

中熵合金具有多种优异性,同时具有高强度和延展性。冷轧变形是提高中熵合金力学性能的一种即经济又有效的方法。对CoCrNi中熵合金进行室温不同变形量(25%,37.5%,50%,62.5%,75%)的冷轧,通过X射线衍射分析、显微组织分析和拉伸试验研究了室温下不同变形量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在室温不同变形量冷轧下CoCrNi中熵合金的组织仍为单一的FCC结构。CoCrNi中熵合金室温抗拉强度较低,随着变形量的增加,抗拉强度显著提升,但延展性相比铸态变差。

关键词：中熵合金冷轧变形力学性能显微组织

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高氮奥氏体不锈钢的冷变形行为

热加工工艺 2024年第16期53卷 89-92,96页

作者：徐旺张明旭董福元北方民族大学材料科学与工程学院宁夏银川750021 粉体材料与特种陶瓷重点实验室宁夏银川750021

研究了氮含量为0.83%的高氮奥氏体不锈钢在经冷压缩处理后对拉伸性能的影响和微观组织的演变。对不同冷压缩率的样品进行了准静态拉伸实验。结果表明:在整个冷压缩率范围内,该材料具有良好的强度和延展性。高氮奥氏体不锈钢受冷压缩影... 详细信息

研究了氮含量为0.83%的高氮奥氏体不锈钢在经冷压缩处理后对拉伸性能的影响和微观组织的演变。对不同冷压缩率的样品进行了准静态拉伸实验。结果表明:在整个冷压缩率范围内,该材料具有良好的强度和延展性。高氮奥氏体不锈钢受冷压缩影响很大,随着冷压缩率的增加,强度急剧增加,塑性大幅下降,主要是因为冷压缩后微观组织的演变。高氮奥氏体不锈钢经85%冷压缩处理后,屈服强度较固溶态提高约3倍,达到1507 MPa,抗拉强度较固溶态提高了约2倍,达到1659 MPa。

关键词：高氮钢冷变形微观结构力学性能

硼/碳热还原法制备TiB2-TiC复相粉体及其陶瓷制备

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硼/碳热还原法制备TiB2-TiC复相粉体及其陶瓷制备

作者：许世刁北方民族大学

学位级别：硕士

TiB-TiC复相陶瓷因具有高熔点、高硬度、耐摩擦、耐腐蚀、良好的电学性能等优异性能,在机械、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。目前TiB-TiC复相体粉往往是通过机械混合TiB,TiC单相粉体,或者通过单质贵金属Ti与BC通过原位反应制... 详细信息

TiB-TiC复相陶瓷因具有高熔点、高硬度、耐摩擦、耐腐蚀、良好的电学性能等优异性能,在机械、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。目前TiB-TiC复相体粉往往是通过机械混合TiB,TiC单相粉体,或者通过单质贵金属Ti与BC通过原位反应制得,然而上述方法或是制备过程复杂、或是原料成本昂贵,均不适合工业化生产。本论文提出采用硼/碳热还原法,以TiO、BC和炭黑为原料,基于一种新的反应途径:TiO+BC+C→TiB+TiC+CO来合成TiB-TiC复相粉体,该法以成本低廉的氧化物为钛源,通过一步反应合成多相复合材料,工艺简单,从而从源头上避免了现有问题,具有大规模生产的潜在优势。本论文以硼/碳热还原法合成的复相粉体为前驱体,采用SPS制备TiB-TiC二元复相陶瓷和TiB-TiC-SiC三元复相陶瓷,依次完成了粉体合成、陶瓷烧结的配方优化、工艺优化实验,并对粉体的物相组成、显微形貌和两相含量以及陶瓷的显微组织和力学性能、抗氧化性能进行了表征。论文首先通过热力学计算明晰了碳/硼热反应的热力学过程,研究表明TiO-BC-C三元体系内的反应包括三个基本过程:第一阶段,在400℃之前,发生3TiO+BC+2C=2BO+3TiC;第二阶段,BO从400℃左右开始由固相变成液相,700℃以后发生BC+2TiC=2TiB+3C;第三阶段,当达1435℃左右,发生反应TiC+BO+2C=TiB+3CO（g）,最终可生成TiB-TiC两相。在此基础之上,进行了复相粉体的配方优化和工艺优化实验,最终合成的TiB-TiC复相粉体的粒径在200 nm左右,两相晶粒尺寸接近,氧含量可以控制在2%以内,且两相含量可控（TiC含量可在27.1wt%之间55.5 wt%可调）,这为后续陶瓷的烧结提供了优质粉体。随后以硼/碳热还原法合成的TiB-TiC复相粉体为前驱粉体,采用SPS烧结技术制备TiB-TiC复相陶瓷,经实验确定最佳烧结温度为1900℃。在此温度下所得样品的相对密度可达99.78%,维氏硬度（Hv10）为24.07±0.53 GPa,断裂韧性为4.14±0.3MPa·m,相较于单相TiB陶瓷,复相陶瓷的硬度有所提升。通过调节原料中炭黑C的配比可实现对TiB-TiC复相陶瓷的两相含量的调控,结果表明随着复相粉体中TiC的含量提高,复相陶瓷的断裂韧性和抗弯强度也有所提升,但只有合适的两相比例可抑制硼化物的异常长大从而提高致密度和最终材料的硬度。论文最后以TiB-TiC二元复相基陶瓷为基,添加不同含量的SiC粉体,制备TiB-TiC-SiC三元复相陶瓷。结果表明适量添加SiC可改善复相陶瓷的组织形貌,抑制晶粒长大,所得三元复相陶瓷维氏硬度可达22.20±0.43 GPa,断裂韧性为5.71±0.34MPa·m,相较于二元复相陶瓷,三元复相陶瓷的断裂韧性有所提高。与此同时,SiC的加入可显著提高TiB-TiC二元复相陶瓷的高温抗氧化性能,这是因为SiC被高温氧化后生成的SiO非晶钝化层可以有效的抑制BO的挥发、形成有效的保护层,使复相陶瓷抗氧化温度由1200℃提高到1400℃。

关键词：硼/碳热还原法 TiB2-TiC TiB2-TiC-SiC SPS烧结力学性能抗氧化性

锂电池正极材料承烧用匣钵材料及其性能研究进展

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现代技术陶瓷 2024年第1期45卷 110-129页

作者：段健健沈宏芳马聪聪万治清张笑陆有军北方民族大学材料科学与工程学院银川750021 碳基先进陶瓷制备技术国家地方联合工程研究中心银川750021 粉体材料与特种陶瓷省部共建重点实验室银川750021

电子产品市场对锂离子电池需求量的不断扩大,对承烧锂电池正极材料所用匣钵的性能及成本都提出了更高的要求。本文针对目前市场上制备承烧锂电池正极材料的匣钵常用原材料种类、影响匣钵使用寿命的主要性能的研究做了较全面的总结和展望... 详细信息

电子产品市场对锂离子电池需求量的不断扩大,对承烧锂电池正极材料所用匣钵的性能及成本都提出了更高的要求。本文针对目前市场上制备承烧锂电池正极材料的匣钵常用原材料种类、影响匣钵使用寿命的主要性能的研究做了较全面的总结和展望,以期能够找到一种可以提高匣钵寿命降低原材料成本的方法。

关键词：匣钵基质刚玉热震稳定性抗侵蚀性

基于冰模板法的铌酸钾钠织构陶瓷的制备及性能研究

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基于冰模板法的铌酸钾钠织构陶瓷的制备及性能研究

作者：徐兆鹏北方民族大学

学位级别：硕士

KNaNb O（KNN）陶瓷的压电常数高、介电损耗小,且不含有害的Pb O,是替代PZT传统铅基压电陶瓷的候选材料之一。但KNN陶瓷的压电性能低于同组分单晶材料,为提高其压电性能,通常采用模板晶粒生长技术使晶粒沿一定结晶学方向择优生长,从而... 详细信息

KNaNb O（KNN）陶瓷的压电常数高、介电损耗小,且不含有害的Pb O,是替代PZT传统铅基压电陶瓷的候选材料之一。但KNN陶瓷的压电性能低于同组分单晶材料,为提高其压电性能,通常采用模板晶粒生长技术使晶粒沿一定结晶学方向择优生长,从而构建出织构陶瓷。在模板诱导KNN晶粒定向生长过程中,最关键的是实现模板在KNN基体粉末中的定向排列。目前常用的模板定向排列方法是流延成型或丝网印刷,但均存在工艺复杂、有机添加剂量较大且易造成环境污染的问题。因此本文探索采用冰模板法定向排列片状Na Nb O模板,并在此基础上制备KNN织构陶瓷,分析其微观结构及介电、压电性能。首先采用熔盐法制备出各向异性形貌的片状BiNaNbO（BNN5）晶粒,研究了反应温度、反应时间、熔盐种类及熔盐用量对BNN5物相及形貌的影响。结果表明,在Na Cl熔盐体系中,反应温度为1150℃,保温时间为3 h、熔盐与反应物比例为1:1时,片状BNN5晶粒达到25μm的最大尺寸。以片状BNN5晶粒为前驱体,利用拓扑熔盐合成法制备片状Na Nb O模板,在Na Cl熔盐与反应物为1:1的体系中,950℃保温3h可制备出平均尺寸为20μm,以（00l）晶面择优取向的片状Na Nb O模板。其次采用冰模板法制备出含有定向排列Na Nb O模板的KNN多孔坯体,探究了固相含量、冷冻温度、楔形角度对冷冻KNN多孔坯体显微结构的影响,以及Na Nb O模板在KNN坯体中的定向排列程度。结果表明,以明胶作为粘结剂配置的固相含量为5 vol.%的KNN和Na Nb O混合粉体浆料,在15°楔形角度模具中-35℃下定向冷冻,制备出片状Na Nb O模板平行有序排列,且层间距约为70μm的KNN多孔坯体,经过模压和冷等静压后,得到定向排列度约为96%的KNN织构陶瓷坯体。最后研究了烧结温度和Na Nb O模板含量对KNN织构陶瓷致密化和微观形貌的影响,并进行了介电及压电性能表征。结果显示KNN织构陶瓷随着烧结温度和模板含量的升高,陶瓷密度与织构度均呈先增大后减小的趋势,15%Na Nb O模板含量的坯体在1120℃烧结,可以制备出相对密度为91.08%、织构度65.72%的KNN织构陶瓷,其压电常数(9为129 pC/N,是相同烧结条件下无织构陶瓷的1.76倍。

关键词： KNN织构陶瓷片状NaNbO3晶粒冰模板法熔盐法微观结构