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液态金属/硅橡胶复合材料的应用研究进展

弹性体 2024年第1期34卷 75-80页

作者：覃惠杨郭建华蒋兴华华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 中山市华南理工大学现代产业技术研究院广东中山528400 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

综述了三种功能化液态金属/硅橡胶复合材料包括导热复合材料、电磁屏蔽复合材料和柔性导电复合材料,介绍了复合材料的制备方法以及导热、导电、电磁屏蔽和力学性能,阐述了该复合材料在柔性导热界面材料、电磁屏蔽系统和可穿戴电子产品... 详细信息

综述了三种功能化液态金属/硅橡胶复合材料包括导热复合材料、电磁屏蔽复合材料和柔性导电复合材料,介绍了复合材料的制备方法以及导热、导电、电磁屏蔽和力学性能,阐述了该复合材料在柔性导热界面材料、电磁屏蔽系统和可穿戴电子产品等方面的应用,并展望了其发展方向。

关键词：液态金属硅橡胶导热导电电磁屏蔽

湘东大富岭铀矿床沥青铀矿LA-ICP-MS原位U-Pb年龄与成矿启示

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现代地质 2024年

作者：范鹏飞申锡坤黄广文李满根谷勇王珂刘涛郭业达湖南省伴生放射性矿产资源评价与综合利用工程技术研究中心核工业二三〇研究所青海师范大学应急与减灾学院中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队东华理工大学

大富岭铀矿床隶属于湘东明月峰矿田，为该矿集区新探明的花岗岩外带型铀矿床，其铀矿化规模总体较大。随着近年来找矿勘探的不断深入，关于该矿床铀矿物特征及其铀成矿时代方面鲜有报道，在一定程度上制约了该矿床成因方面的研究。其次... 详细信息

大富岭铀矿床隶属于湘东明月峰矿田，为该矿集区新探明的花岗岩外带型铀矿床，其铀矿化规模总体较大。随着近年来找矿勘探的不断深入，关于该矿床铀矿物特征及其铀成矿时代方面鲜有报道，在一定程度上制约了该矿床成因方面的研究。其次，由于铀矿物在化学组成及成因上的固有属性和测试方法的不断革新，因此解译大富岭铀矿床成矿年龄迫在眉睫。鉴于此，本文在详细的野外地质调查基础上，采集了典型的铀矿石样品，通过室内岩矿鉴定、扫描电镜、电子探针和LA-ICP-MS等测试方法相结合，首次解译了该矿床铀矿物特征及其成矿时代。结果表明，该矿床出露铀矿物主要为沥青铀矿，铀成矿年龄为～70 Ma，成矿时代属白垩纪晚期。结合大地构造背景，初步认为其成矿作用与华南中生代（75～70 Ma）岩石圈伸展减薄事件密切相关，间接指示大富岭铀矿床可能形成于岩石圈伸展减薄的构造动力学背景。

关键词：沥青铀矿 LA-ICP-MS 铀成矿年龄大富岭矿床明月峰矿田

电子封装跨尺度凸点结构Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微互连焊点界面IMC生长与演化及力学行为的尺寸效应

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机械工程学报 2022年第2期58卷 259-268页

作者：周敏波赵星飞陈明强柯常波张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 华南理工大学广东省电子封装材料与可靠性工程技术研究中心广州510640

针对目前无铅电子封装中主流应用的Sn3.0Ag0.5Cu钎料,研究了其直径为600~60µm的焊球在开孔型Cu基底(焊盘)上260℃恒温回流不同时间(10~300 s)形成跨尺度凸点结构Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微互连焊点时界面金属间化合物(IMC)的生长与演化行为,以... 详细信息

针对目前无铅电子封装中主流应用的Sn3.0Ag0.5Cu钎料,研究了其直径为600~60µm的焊球在开孔型Cu基底(焊盘)上260℃恒温回流不同时间(10~300 s)形成跨尺度凸点结构Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微互连焊点时界面金属间化合物(IMC)的生长与演化行为,以及跨尺度微焊点的剪切性能与断裂行为。研究结果表明,焊球直径大于200µm时焊点界面IMC生长速率随其尺寸减小而增大,而焊球直径小于200μm时焊点界面IMC生长速率随焊球直径减小呈减小趋势。对微焊点界面显微组织演化的分析表明,界面IMC的粗化生长过程随回流时间延长依次经历了奥斯瓦尔德熟化生长及晶粒吸附与晶界迁移生长两个阶段,且其生长阶段的转变随焊点尺寸减小而更早发生。准静态剪切加载条件下的试验结果表明,微焊点强度随其尺寸减小而增加,而恒温回流时间增加时(10~300 s)同尺寸微焊点的剪切强度并未出现明显变化,但回流时间对大尺寸焊点剪切断裂位置有明显影响。

关键词：微焊点金属间化合物晶粒生长剪切性能尺寸效应

芯片互连用粒径双峰分布纳米铜膏的低温无压烧结纳连接机理和接头可靠性

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机械工程学报 2022年第2期58卷 58-65页

作者：黄海军周敏波吴雪张新平华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 华南理工大学广东省电子封装材料与可靠性工程技术研究中心广州510640

利用一步化学还原法合成具有粒径双峰分布的铜纳米颗粒,并制备可在低温无压条件下烧结的纳米铜膏。铜纳米颗粒由平均粒径160 nm的大颗粒及其被平均粒径9 nm小颗粒包围的团聚体构成;采用乳酸基复合包覆剂不仅能有效防止铜颗粒氧化,还对... 详细信息

利用一步化学还原法合成具有粒径双峰分布的铜纳米颗粒,并制备可在低温无压条件下烧结的纳米铜膏。铜纳米颗粒由平均粒径160 nm的大颗粒及其被平均粒径9 nm小颗粒包围的团聚体构成;采用乳酸基复合包覆剂不仅能有效防止铜颗粒氧化,还对纳米颗粒烧结过程有促进作用。280℃下无压烧结后的铜膏烧结接头剪切强度高达65 MPa,究其原因主要是烧结过程中形成的大尺寸块体铜颗粒的强化作用,以及铜膏烧结基体与上、下基板界面间形成了致密无缺陷的牢固冶金互连。铜膏烧结接头的形成主要由“颗粒-颗粒”间纳连接及“颗粒-基板”界面的纳连接而实现,前者以表面活性能高的小尺寸铜纳米颗粒为“桥梁”将大尺寸铜颗粒连接成致密块体铜,而后者借助乳酸铜高温下分解得到的铜纳米颗粒与基板间的互扩散和自扩散最终在界面形成连续且致密的纳连接层。烧结接头在空气中250℃时效1000 h后,铜膏烧结基体与界面处虽出现空洞,但仍具有高强度(大于56 MPa),表明铜膏烧结接头有较好的抗高温热氧化性能。

关键词：纳米铜膏双峰分布无压烧结纳连接可靠性

柔性透明二维光电器件在智能化信息领域中的应用

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人工晶体学报 2024年第7期53卷 1087-1105页

作者：李洋崔楠傅年庆陈有辰潘书生林生晃广州大学物理与材料科学学院广州510006 松山湖材料实验室东莞523808 华南理工大学材料科学与工程学院广州510641

随着新型智能化电子技术的快速发展,人们对高性能、轻薄、柔性消费型电子产品的需求日益迫切。传统的硬质硅基器件难以满足可穿戴设备、电子皮肤等领域对电子元件的特殊需求,二维(2D)材料因优异的光电性质在新兴电子产业中备受瞩目,因... 详细信息

随着新型智能化电子技术的快速发展,人们对高性能、轻薄、柔性消费型电子产品的需求日益迫切。传统的硬质硅基器件难以满足可穿戴设备、电子皮肤等领域对电子元件的特殊需求,二维(2D)材料因优异的光电性质在新兴电子产业中备受瞩目,因此开发柔性透明2D光电器件成为前沿科技中的热门研究领域。本文详细介绍了柔性透明2D光电器件中的2D材料、透明电极、柔性透明衬底/介电层等关键构成,综合论述了关于柔性透明晶体管、光电探测器、传感器、电容器等器件在可穿戴电子、透明智能显示、医疗监测等领域中的广泛应用前景。最后,总结展望了柔性透明2D光电器件目前所面临的挑战与发展前景。相信随着材料科学、纳米技术和制造工艺的不断革新与发展,柔性透明电子技术将会更加成熟、可靠,为人类生活带来更多便利和可能性。

关键词：二维材料柔性透明电子光电器件可穿戴设备健康监测智能化技术

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浮泥-流泥路基中防淤堵排水板排水行为

中国公路学报 2024年第6期37卷 228-239页

作者：鲍树峰董志良莫海鸿张劲文江学良刘攀罗晓晓广州交通大学(筹)土木与工程管理学院广东广州510725 广东省近海基础设施绿色建造与智能运维重点实验室广东广州510725 中交四航工程研究院有限公司广东广州510230 中交集团交通基础工程环保与安全重点实验室广东广州510230 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

浮泥-流泥路基真空预压期间塑料排水板易出现严重淤堵,为避免出现该现象,有必要针对浮泥-流泥的物理特性对防淤堵排水板的排水行为进行专项研究。首先基于典型工程的浮泥-流泥试样和典型的防淤堵土工滤膜构成“土-滤膜”过滤排水结构,... 详细信息

浮泥-流泥路基真空预压期间塑料排水板易出现严重淤堵,为避免出现该现象,有必要针对浮泥-流泥的物理特性对防淤堵排水板的排水行为进行专项研究。首先基于典型工程的浮泥-流泥试样和典型的防淤堵土工滤膜构成“土-滤膜”过滤排水结构,并综合采用改进的梯度比试验方法、压汞试验方法以及电子显微镜扫描测试方法,分析了分级真空预压下过滤排水结构的过滤排水行为;然后,基于典型的防淤堵土工滤膜和原生料芯板构成典型弯折形态的排水板复合体,采用改进的纵向通水量仪进行了纵向通水能力对比试验,分析了排水板复合体的排水行为,并综合讨论了淤堵评价标准;最后,基于具体工程实例进行了验证。研究结果表明:该类路基分级真空预压设计时,应重点基于等效孔径、渗透系数和孔洞结构特征3项关键技术指标对防淤堵土工滤膜进行选型研究;芯板板槽的压屈强度和排水板复合体的过水断面面积是排水板通水量折减率的关键影响因素,芯板的弯折角和弯折率可作为评价其排水能力的具体控制指标,而排水板的通水量折减率和井阻增幅可作为理论评价指标;该类路基中塑料排水板淤堵评价标准建议定为土工滤膜的梯度比大于4.0,芯板的弯折率大于60%且弯折角小于45°,其理论评价指标可定为弯折状态下排水板的通水量折减率大于90%或井阻增幅大于9。所提出的关于典型弯折形态下排水板复合体室内纵向通水量的试验方法及其数据分析方法,可纳入到《土工合成材料测试规程》(SL-235—2012)以及规范ASTM D6917-16中。

关键词：路基工程浮泥-流泥宏微观试验塑料排水板排水行为淤堵评价标准

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Mg元素对Al-Cu-Ce共晶合金导热和力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1385-1390页

作者：李乘波侯慧兵刘磊磊黄程毅任月路杜军华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510641 广西南南铝加工有限公司广西铝合金材料与加工重点实验室广西南宁530031 广西民族大学材料与环境学院广西先进结构材料与碳中和重点实验室广西南宁530105

以共晶型Al-14Cu-7Ce合金作为研究对象,通过调整Mg元素的添加量,探究其微观组织演变与导热和力学性能的变化规律。结果表明,铸态Al-14Cu-7Ce合金主要由α-Al和Al8CeCu4两相组成,其微观组织由粗大的共晶组织(α-Al+Al8CeCu4)构成。添加少... 详细信息

以共晶型Al-14Cu-7Ce合金作为研究对象,通过调整Mg元素的添加量,探究其微观组织演变与导热和力学性能的变化规律。结果表明,铸态Al-14Cu-7Ce合金主要由α-Al和Al8CeCu4两相组成,其微观组织由粗大的共晶组织(α-Al+Al8CeCu4)构成。添加少量Mg元素可细化该共晶组织,提高其力学性能。当Mg元素的添加量为1.0%(质量分数)时,合金的屈服强度和抗拉强度分别提升至164 MPa和263 MPa,提升幅度为29%和19%,断后延伸率提升至4.5%,提升幅度为约41%,导热率为130.2 W/(m·K),下降幅度约为12%。随着Mg元素进一步添加至2.0%,合金的力学性能有所下降,其屈服强度和抗拉强度分别降至151 MPa和249 MPa,其断后延伸率降为3.9%,导热率降至108.3 W/(m·K)。合金导热率下降主要原因是固溶的Mg原子形成散射源,阻碍电子在晶格内的运动,减小了电子和声子的平均自由程。当Mg添加量达到2.0%时,Mg与Al和Cu元素发生冶金反应生成Al2MgCu相,以鱼骨状共晶组织(α-Al+Al2MgCu)形式分布于晶界处,增加合金中第二相的体积分数,进一步恶化合金的导电导热性能。而合金的力学性能下降主要由于存在(α-Al+Al8CeCu4)和(α-Al+Al2MgCu)两种共晶组织,增加相界面处微裂纹萌生的位点。综上所述,添加1.0%Mg元素可获得兼具高强度和高导热的Al-Cu-Ce共晶合金。

关键词： Al-Cu-Ce合金 Mg元素导电导热性能力学性能

碳载体空位工程助力原位合成的Pt纳米枝晶促进电催化氧气还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 260-271页

作者：廖伟周乾龙瑾吴臣中王彬彭琼曹建新王青梅贵州大学化学与化工学院贵州省双碳与新能源技术创新发展研究院贵州大学工业废弃物高效利用工程研究中心贵州大学绿色化工与清洁能源技术重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学物理学院贵州贵阳550025 华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)易从碳载体上脱落,严重降低了ORR的催化活性.此外,Pt的高成本和稀缺性也限制了其广泛应用.相比之下,Pt纳米枝晶(NDs)因具有高利用率的表面活性位点而备受关注.然而,Pt NDs的合成通常需要严格控制反应条件,且其与碳基底间的弱相互作用易导致活性位点损失和性能下降.因此,开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对PEMFCs的实际应用至关重要.本文通过原位Cl-介导的生长策略,结合碳本征空位工程,成功制备了分散在富含碳本征空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂(Pt@HNC-V-800).拉曼光谱和电子顺磁共振光谱结果表明,碳本征空位的形成机制源于碳基底结构中氮原子的耗散,该过程引起碳原子的重新排列,进而产生了丰富的本征缺陷位点.X射线吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,与无碳空位的Pt@HNC催化剂相比,富含本征碳空位的样品(Pt@HNC-V-800)表现出较低的Pt-Pt键配位数(8.64)和更强的给电子效应.得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基底之间的强电子效应,Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V,质量活性和比表面活性分别为1.55 A mg^(-1) Pt和1.85 mA cm^(-2),是商用Pt/C的8.2和6.8倍(0.191 A mg^(-1)Pt和0.27 mA cm^(-2)).加速耐久性测试结果表明,经20000次电势循环后,Pt@HNC-V-800的活性无明显变化,其活性损失远低于无碳本征空位的Pt@HNC材料和商业Pt/C催化剂.因此,与无碳本征空位的Pt@HNC材料相比,Pt@HNC-V-800的ORR活性和稳定性都有较大提升,进一步证实了碳本征空位工程协同Pt NDs策略的优越性.此外,密度泛函理论计算结果表明,Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势,优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能,进而提高了催化剂的ORR本征活性.同时,富碳本征空位的存在增强了Pt NDs在碳载体上的结合能,使Pt NDs不易在电势循环过程中脱离碳载体,从而增强了稳定性.综上所述,本文通过Pt NDs与碳本征空位工程协同效应策略,精准调控碳负载Pt基催化剂的结构,大幅提升其在酸性条件下的ORR性能,为进一步设计高性能的ORR电催化剂提供了新思路.

关键词：氧还原反应 Pt纳米枝晶碳本征空位电催化剂金属载体相互作用

磷酸用量对磷酸锰锂材料结构及电化学性能的影响

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佛山陶瓷 2024年第2期34卷 20-23页

作者：洪晔欧阳剑王晓军华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 广东技术师范大学广东工业实训中心广州510665

橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO_(4))是具有潜力的高性价比锂离子电池正极材料之一,但其存在电子电导率较低、锂离子扩散系数较小等缺点,导致电化学性能尚未能满足实际应用要求。本文采用基于聚乙二醇200—水混合溶剂的溶剂热工艺合成一系列Li... 详细信息

橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO_(4))是具有潜力的高性价比锂离子电池正极材料之一,但其存在电子电导率较低、锂离子扩散系数较小等缺点,导致电化学性能尚未能满足实际应用要求。本文采用基于聚乙二醇200—水混合溶剂的溶剂热工艺合成一系列LiMnPO_(4)材料,利用XRD和SEM测试分析材料的物相组成与微观形貌,探究反应原料磷酸的用量对材料结构及性能的影响规律。实验结果表明,LiMnPO_(4)材料的电化学性能高度依赖于样品的颗粒尺寸。当磷酸用量为30.3 mmol时,所合成的LiMnPO_(4)纳米片长和宽仅为50~150 nm,经碳包覆改性后,0.1 C放电比容量可达到140.3 mAh/g,并表现出较好的倍率性能。

关键词：锂离子电池正极材料磷酸锰锂磷酸用量电化学性能

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