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缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结时间及流变性能影响的研究进展

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材料导报 2024年第19期38卷 31-39页

作者：仲小凡王爱国于乐乐刘开伟张祖华徐志杰孙道胜安徽建筑大学安徽省先进建筑材料重点实验室合肥230022 同济大学材料科学与工程学院上海201804

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。... 详细信息

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。其中对凝结时间的调控是当下亟待解决的问题,掺入缓凝剂是调控碱激发胶凝材料凝结时间的有效途径之一。本文总结了缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结硬化及流变性能的影响,阐明了不同类型缓凝剂对碱激发胶凝材料的调凝机理(包覆、增黏和中和),并分析了其推广应用的可行性,以期为突破碱激发胶凝材料大规模工程应用的技术瓶颈提供理论基础和技术支持。

关键词：碱激发胶凝材料缓凝剂凝结时间流变性能调凝机理

氮空位调控晶格畸变度强化(NbMoTaW)N_(x)薄膜的力学性质和耐磨损性

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无机材料学报 2024年第6期39卷 715-725页

作者：张睿张侃袁梦雅谷鑫磊郑伟涛吉林大学材料科学与工程学院超硬材料国家重点实验室长春130012

高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜。然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂。本工作以(NbMoTaW)N_(x... 详细信息

高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜。然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂。本工作以(NbMoTaW)N_(x)薄膜为研究对象,基于磁控溅射方法调节薄膜生长过程中氮气流量,制备了不同氮含量的(NbMoTaW)N_(x)(x=0,0.59,0.80,0.95)薄膜,研究了(NbMoTaW)N_(x)薄膜的成分、结构、形貌与性能,并对薄膜力学性质的主要影响机制进行了系统探究。结果表明,通过调节氮空位,实现了对氮原子及金属原子亚晶格畸变度的协同调控,得益于氮原子和金属原子亚晶格的高畸变度,(NbMoTaW)N_(0.80)样品具有最高的硬度与最好的耐磨损性能。排除电子结构、残余应力、晶粒尺寸等力学性质影响因素后,进一步确认了HENs薄膜晶格畸变度与力学性质之间的直接关系。本研究寻找到一条简洁的晶格畸变度调控策略,为调节、优化氮化物薄膜性能,进而更好地解决复杂服役环境下防护薄膜的机械损伤问题提供了新的思路。

关键词：晶格畸变度氮空位力学性质高熵过渡金属氮化物耐磨损性

RE-Si-Al-O玻璃相对高熵稀土双硅酸盐微结构及耐CMAS腐蚀性能的影响

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无机材料学报 2024年第7期39卷 793-802页

作者：李刘媛黄开明赵秀艺刘会超王超中国航发湖南动力机械研究所株洲412002 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

环境障涂层是高功重比航空发动机的关键技术,其目的是阻挡燃气及环境腐蚀介质的侵蚀,为陶瓷基复合材料热端部件提供有效保护。目前,高熵稀土双硅酸盐((xRE_(1/x))_(2)Si_(2)O_(7))是最具潜力的新一代环境障涂层材料。为了进一步提升高... 详细信息

环境障涂层是高功重比航空发动机的关键技术,其目的是阻挡燃气及环境腐蚀介质的侵蚀,为陶瓷基复合材料热端部件提供有效保护。目前,高熵稀土双硅酸盐((xRE_(1/x))_(2)Si_(2)O_(7))是最具潜力的新一代环境障涂层材料。为了进一步提升高熵稀土双硅酸盐的耐高温(1500℃)CMAS(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2))腐蚀能力,本工作设计制备了一种新型高熵(Y_(0.25)Yb_(0.25)Er_(0.25)Tm_(0.25))_(2)Si_(2)O_(7)/RE-Si-Al-O(RE=Yb、Y、La)复相陶瓷。结果表明,在复相陶瓷中,RE-Si-Al-O玻璃相不仅能够包裹陶瓷晶粒,而且能够促进稀土双硅酸盐晶粒长大,减少晶界数量,使CMAS熔体的渗入通道数量减少。同时,随着RE-Si-Al-O玻璃相中稀土离子半径增大,玻璃相更易与CMAS熔盐中的Ca^(2+)离子反应,生成磷灰石相,降低CMAS熔体的活性,抑制高温CMAS熔盐对高熵稀土双硅酸盐晶粒的侵蚀,从而提高高熵稀土双硅酸盐的耐高温CMAS腐蚀能力。在1500℃腐蚀48 h后,(Y_(0.25)Yb_(0.25)Er_(0.25)Tm_(0.25))_(2)Si_(2)O_(7)/La-Si-Al-O复相陶瓷表面仍残留CMAS熔盐层,表明该复相陶瓷具有良好的耐高温CMAS腐蚀能力。该复相陶瓷的微结构设计为增强环境障涂层材料在高温CMAS环境下的长期应用提供了一种新的思路。

关键词：高熵稀土双硅酸盐陶瓷 CMAS腐蚀 RE-Si-Al-O玻璃相

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碳化硼陶瓷自润滑研究现状

中国表面工程 2024年第3期37卷 103-114页

作者：张巍张杰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

碳化硼(B_(4)C)陶瓷的自润滑对其摩擦学性能具有重要影响,但缺乏这方面的系统性综述介绍。碳化硼具有高的硬度(维氏硬度为36 GPa),因此碳化硼陶瓷是一种应用于耐磨元件的潜在候选材料。然而,碳化硼陶瓷的摩擦因数较高,增加了摩擦系统的... 详细信息

碳化硼(B_(4)C)陶瓷的自润滑对其摩擦学性能具有重要影响,但缺乏这方面的系统性综述介绍。碳化硼具有高的硬度(维氏硬度为36 GPa),因此碳化硼陶瓷是一种应用于耐磨元件的潜在候选材料。然而,碳化硼陶瓷的摩擦因数较高,增加了摩擦系统的能耗,限制了其广泛应用。自润滑是一种可避免外部润滑剂造成污染的方法,揭示碳化硼陶瓷自润滑的机理可为解决碳化硼陶瓷摩擦因数高的问题提供可行参考方案。目前碳化硼陶瓷自润滑的方式主要有预氧化、添加固体润滑剂、构建表面浮雕结构三种。预氧化是将碳化硼陶瓷预先在空气环境中进行高温下氧化处理,使其表面生成氧化层;添加固体润滑剂是将具有层状晶体结构的材料添加到碳化硼陶瓷基体中,在滑动过程中固体润滑剂从碳化硼陶瓷基体中脱落,从而在碳化硼陶瓷的磨损面上形成一层外部润滑层;构建表面浮雕结构是在碳化硼陶瓷基体中引入硬度相对较低的第二相,利用两相晶粒的硬度差,在滑动过程中原位生成凹凸的表面形貌。这些自润滑方法虽然存在技术上的局限,但仍可在一定工况下实现碳化硼陶瓷的自润滑,减小摩擦副的摩擦因数,降低摩擦系统的能耗。总结近年来碳化硼陶瓷自润滑的相关研究进展,并对碳化硼陶瓷自润滑未来的研究方向进行展望,研究结果填补了碳化硼陶瓷自润滑领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为碳化硼陶瓷自润滑的设计、研究及应用提供有益的指导。

关键词：碳化硼陶瓷自润滑预氧化固体润滑剂浮雕结构

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碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

建筑材料学报 2024年第4期27卷 359-365,374页

作者：赵俊王爱国张祖华刘开伟孙道胜安徽建筑大学安徽省先进建筑材料重点实验室安徽合肥230022 同济大学材料科学与工程学院上海201804

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明:微米级碳酸钙晶... 详细信息

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明:微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.

关键词：碱矿渣胶凝材料碳酸钙晶须干燥收缩裂纹

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耐高温吸波陶瓷及其涂层的研究进展

材料工程 2024年第4期52卷 24-33页

作者：高基磊刘俐武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷... 详细信息

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷材料可以实现上述背景下的应用。为提供分析和改善陶瓷吸波材料高温程度有限和吸收带宽较窄问题的依据,对引入温度影响后,耐高温吸波陶瓷材料的吸波机理进行了阐述。耐高温吸波陶瓷材料与涂层可以分为碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和聚合物转化陶瓷。本文在此分类的基础上,对陶瓷吸波材料和涂层损耗电磁波机理及其高温条件下的吸波性能进行了归纳总结,并指出未来耐高温吸波陶瓷材料应改善现有材料耐高温程度不足以及有效吸收带宽较窄的问题,进而加强其在高温条件下的服役能力。

关键词：陶瓷复合材料介电损耗高温吸波涂层

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g-C_(3)N_(4)/MXene@Ag多功能膜制备及其水净化性能研究

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功能材料 2024年第6期55卷 6009-6018页

作者：于帆王俊怡赵瑞琪骆春佳晁敏颜录科长安大学材料科学与工程学院西安710064

通过真空辅助组装构建g-C_(3)N_(4)/MXene@Ag(CNMA)分离膜。研究表明,银纳米粒子的引入可以增强表面润湿性并优化传质通道,复合膜最高分离通量(对水包1,2-二氯乙烷乳液)为(6812.7±106)L m^(-2)h^(-1)bar^(-1),最大效率可达99.7%。值得... 详细信息

通过真空辅助组装构建g-C_(3)N_(4)/MXene@Ag(CNMA)分离膜。研究表明,银纳米粒子的引入可以增强表面润湿性并优化传质通道,复合膜最高分离通量(对水包1,2-二氯乙烷乳液)为(6812.7±106)L m^(-2)h^(-1)bar^(-1),最大效率可达99.7%。值得注意的是,CNMA复合膜具有显著的抗污能力,在连续使用10次后仍保持稳定的分离性能。此外,MXene@Ag材料能够优化复合膜体系的能带结构,促进电子-空穴(e^(-)-h^(+))的有效空间分离,从而改善光电性能,实现对有机污染物(染料、抗生素)的高效去除,其中对亚甲基蓝染料的降解效率为98%。CNMA分离膜适用于有机污染物场景下的水环境修复,满足实际污水处理要求,具有十足的发展前景。

关键词： g-C_(3)N_(4) 多功能膜油水分离光催化水净化

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柔性锌离子电池水凝胶电解质研究进展

有机化学 2024年第1期44卷 148-158页

作者：章炜夏欢曹昕徐彬瑜李峥沄东南大学材料科学与工程学院南京211102 东南大学机械工程学院南京211102

为了满足多样化的柔性可穿戴电子设备的发展,需要与之相匹配的供能系统.柔性锌离子电池因其安全性高、易组装及能量密度高等特点受到广泛关注,而水凝胶电解质则是柔性锌离子电池中的重要组成部分,因此受到广泛研究.综述了水凝胶电解质... 详细信息

为了满足多样化的柔性可穿戴电子设备的发展,需要与之相匹配的供能系统.柔性锌离子电池因其安全性高、易组装及能量密度高等特点受到广泛关注,而水凝胶电解质则是柔性锌离子电池中的重要组成部分,因此受到广泛研究.综述了水凝胶电解质的可控构筑方法,详细总结了柔性锌离子电池水凝胶电解质的最新研究成果,包括力学增强型、自愈合型、低温型和环境响应型水凝胶电解质.此外,还对高性能水凝胶电解质的未来发展进行了展望.

关键词：水凝胶电解质柔性锌离子电池力学增强自愈合低温环境响应

节线半金属AlB_(2)水环境下发生吸附后拓扑表面态变化

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物理学报 2024年第12期73卷 350-358页

作者：朱庞栋王长昊王如志北京工业大学材料科学与工程学院新能源材料与技术研究所新型功能材料教育部重点实验室北京100124

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态... 详细信息

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态(topological surface state,TSS).这一特征使其在电催化研究领域备受关注.本文采用第一性原理计算手段研究了AlB_(2)材料的拓扑性质,并构建(010)表面A1端面和B端面平板模型,计算得到了TSS的位置.研究了AlB_(2)表面吸附特性,发现Al端面氢吸附吉布斯自由能(ΔG_(H*))仅为-0.031 eV,相较于商业电催化析氢(hydrogen evolution reaction,HER)催化剂Pt的-0.08 eV更接近于0,展现出了优异的HER性能.观察了AlB_(2)表面吸附H,OH和H_(2)O后TSS的变化,发现当H吸附时TSS变化最显著,其次是OH吸附,H_(2)O因其电中性和弱的表面吸附对TSS的影响很微弱.并且在吸附前后,由于受拓扑保护TSS依旧存在,仅是能量发生了改变,证实了其在环境中的稳定性.本工作研究结果为不同吸附物对AlB_(2)的TSS的影响提供了系统的认识,为今后相关领域的理论和实验研究铺平了道路,也为拓扑材料的实际应用提供了理论支撑.

关键词：拓扑半金属拓扑表面态表面吸附