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基于分子动力学模拟技术的生物质油改性沥青微观性能研究

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材料导报 2022年第19期36卷 120-125页

作者：屈鑫丁鹤洋王超刘玉汪海年广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西生态型铝产业协同创新中心南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

为了进一步验证生物质油改性沥青在沥青路面中应用的可行性,将不同掺量的生物质油掺入沥青中,借助分子动力学技术及宏观试验研究了生物质油对沥青微观技术性能的影响及机理。引入内聚能密度和Hansen溶解度等微观评价指标,以动态模量-内... 详细信息

为了进一步验证生物质油改性沥青在沥青路面中应用的可行性,将不同掺量的生物质油掺入沥青中,借助分子动力学技术及宏观试验研究了生物质油对沥青微观技术性能的影响及机理。引入内聚能密度和Hansen溶解度等微观评价指标,以动态模量-内聚能密度关系验证沥青模型的合理性,进而研究包括微观杨氏模量、微观泊松比、微观黏度和溶解度参数在内的微观性能。研究表明,基于甘油三酯(TG)平均分子结构获得的生物质油改性沥青分子模型具有良好的可靠性;在微观尺度下,沥青材料的内聚能密度越大,沥青中各分子之间的黏结也越牢固,宏观上表现出更强的抗剪切变形能力;而掺量逐步增大的生物质油会使沥青模型的杨氏模量和泊松比有所降低,在一定载荷下,生物质油的掺入会使沥青变得更加柔和,其在水平方向的变形也会更小;同样,沥青模型的黏度也会随着生物质油掺量的增加而有所降低。另外,计算了SBS改性剂、生物质油及沥青的Hansen溶解度参数,结果证实了SBS与沥青的储存稳定性差的微观机理在于两者的Hansen溶解度参数相差较大,同时,相比于SBS改性剂,生物质油的Hansen溶解度参数与沥青更为接近。从微观机理上可以推断,生物质油改性沥青的储存稳定性优于SBS改性沥青。本工作探明了生物质油对沥青微观性质的影响,进一步拓展了研究沥青材料的科学方法,为生物质油改性沥青在道路施工中的存储和应用提供了理论基础。

关键词：路面工程道路材料生物质油力学性能分子动力学 Hansen溶解度参数

粘结剂种类对硅碳复合负极材料电化学性能的影响

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电子元件与材料 2023年第12期42卷 1462-1468页

作者：刘文平韦炳吕秦海青雷晓旭中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西超硬材料重点实验室国家特种矿物材料工程技术研究中心广西特种矿物材料技术创新中心广西桂林541004 广西大学资源环境与材料学院广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530004

通过柠檬酸裂解碳将纳米硅粉包裹负载在人造石墨表面制备了Si/G复合负极材料,对比分析了海藻酸钠(SA)/羧甲基纤维素(CMC)复合粘结剂、羧甲基纤维素(CMC)/丁苯橡胶(SBR)复合粘结剂、聚偏二乙烯四氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(SA)四种粘结剂对... 详细信息

通过柠檬酸裂解碳将纳米硅粉包裹负载在人造石墨表面制备了Si/G复合负极材料,对比分析了海藻酸钠(SA)/羧甲基纤维素(CMC)复合粘结剂、羧甲基纤维素(CMC)/丁苯橡胶(SBR)复合粘结剂、聚偏二乙烯四氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(SA)四种粘结剂对其电化学性能的影响。结果表明,粘结剂的种类对硅碳复合负极材料的电化学性能产生显著的影响,CMC/SBR复合粘结剂具有良好的粘弹性和分散性,可以更好地适应材料的体积变化,其Si/G复合负极材料展现出优异的电化学性能,首次库伦效率为87.97%,循环100次的容量保持率为90.3%。

关键词：粘结剂硅碳复合负极材料锂离子电池电化学性能

轻质磁性镓铟液态金属复合材料的制备及其性能研究

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材料科学 2023年第10期13卷 851-865页

作者：黄卓昉李安敏陆奔徐飞杨慧蓉袁子豪广西大学资源环境与材料学院广西南宁省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西南宁有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室广西南宁

通过机械混合的方式将共晶镓铟合金(EGaIn)、空心玻璃微珠、磁性纳米铁粉颗粒混合制备出一种轻质且具有一定磁性特征的复合材料。实验测试证明其具有低密度(最低可达液态金属的24.3%)、刚度变异性,饱和磁化强度能够达到34.44 emu/g,剩... 详细信息

通过机械混合的方式将共晶镓铟合金(EGaIn)、空心玻璃微珠、磁性纳米铁粉颗粒混合制备出一种轻质且具有一定磁性特征的复合材料。实验测试证明其具有低密度(最低可达液态金属的24.3%)、刚度变异性,饱和磁化强度能够达到34.44 emu/g,剩余磁化强度达0.033 emu/g,使得液态金属复合材料更易在垂直结构上进行几何变化与空间变化,强化了液态金属在立体空间的可控性,以满足更多应用领域的需求,更可以在一定程度上促进液态金属在流体学、电磁学甚至是在航空航天领域的进一步发展。

关键词：共晶镓铟合金液态金属磁流体复合材料机械混合

光子增强热电子发射(PETE)太阳能电池的研究进展

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材料导报 2020年第S01期34卷 1-6页

作者：赵琦沈晓明符跃春何欢广西大学资源环境与材料学院广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

光子增强热电子发射(PETE)太阳能电池是新兴的太阳能电池,其综合利用了光电效应和热电子发射效应,在理论上具有较高的光电转化效率,其中真空近贴式结构的PETE太阳能电池在1000倍的聚光条件下,理论光电转化效率将高于40%,且结合余热利用... 详细信息

光子增强热电子发射(PETE)太阳能电池是新兴的太阳能电池,其综合利用了光电效应和热电子发射效应,在理论上具有较高的光电转化效率,其中真空近贴式结构的PETE太阳能电池在1000倍的聚光条件下,理论光电转化效率将高于40%,且结合余热利用系统可以使总转化效率提升至50%以上,远超相同聚光条件下的普通光伏太阳能电池,因此受到广泛关注。本文简要介绍了PETE太阳能电池的结构和工作原理,总结了目前PETE太阳能电池研究的三个主要方向:光吸收、电子发射与表面复合机制和空间电荷效应及它们各自的研究进展,并对未来PETE太阳能电池的发展前景进行了展望,以期为发展PETE太阳能电池提供参考。

关键词： PETE太阳能电池光电转化效率光吸收空间电荷效应电子发射与表面复合机制

空心微珠/金属基复合泡沫制备方法与吸能性能的研究进展

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复合材料学报 2020年第6期37卷 1370-1382页

作者：潘利文饶德旺杨超杨倚旺王瑾胡治流广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西生态型铝产业协同创新中心南宁530004

金属基复合泡沫是由空心微珠和金属基体复合而成的一种新型结构功能多孔复合材料。它具有许多优异的性能,如轻质、高比强度、高比刚度、高吸能能力、隔热、吸声隔音及电磁屏蔽等,高吸能能力是金属基复合泡沫的突出特点,在防撞、减振、... 详细信息

金属基复合泡沫是由空心微珠和金属基体复合而成的一种新型结构功能多孔复合材料。它具有许多优异的性能,如轻质、高比强度、高比刚度、高吸能能力、隔热、吸声隔音及电磁屏蔽等,高吸能能力是金属基复合泡沫的突出特点,在防撞、减振、缓冲及防爆抗振的汽车、航空航天、军事装备及船舶等领域具有广阔的应用前景。本文对金属基复合泡沫的基体材料、空心微珠填充材料、影响金属基复合泡沫压缩吸能性能的因素及压缩吸能机制进行了概述,重点报道了金属基复合泡沫常用的制备工艺及近年来铝基、镁基、锌基及钢基复合泡沫吸能性能的研究进展,分析了当前研究中存在的一些问题,并对金属基复合泡沫的应用现状作了阐述,最后展望了金属基复合泡沫的研究发展趋势。

关键词：金属基复合泡沫制备方法吸能机制压缩性能吸能能力比吸能

微量Zr对过共晶Al-20Si合金微观组织和力学性能的影响

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中国有色金属学报 2019年第10期29卷 2266-2276页

作者：胡治流韩振尧唐鹏王康广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 东莞理工学院机械工程学院东莞523000

利用光学显微镜、扫描电镜/能谱、X衍射分析仪及力学性能测试等手段,研究不同添加量的Zr(0.15%,0.3%,0.45%,0.6%)加入Al-20Si合金后对微观组织和力学性能的影响。结果表明:Al-20Si合金中添加微量Zr能使合金中初生硅形态从粗多边形和星... 详细信息

利用光学显微镜、扫描电镜/能谱、X衍射分析仪及力学性能测试等手段,研究不同添加量的Zr(0.15%,0.3%,0.45%,0.6%)加入Al-20Si合金后对微观组织和力学性能的影响。结果表明:Al-20Si合金中添加微量Zr能使合金中初生硅形态从粗多边形和星形细化为细小多面体形状,并逐渐球化;共晶硅形态从粗大片状、针状结构变为离散颗粒细纤维结构。当Al-20Si合金中的Zr添加量为0.3%时,其细化变质效果最明显,初生硅平均长径比由1.71降至1.26,共晶硅平均长度由20.6μm降至8.7μm。此时,合金的拉伸强度和伸长率分别由初始的89.4MPa和0.67%增至132.1 MPa和1.2%,分别提高了47.8%和79.1%。从XRD和EDS分析结果可知,Al-20Si合金中加入Zr元素形成了Al4Si5Zr3合金相。由断口分析可知,添加Zr形成的Al4Si5Zr3相使合金颗粒弥散并形成了钉扎强化,从而使其力学性能得到显著提升。

关键词： Al-20Si合金微量Zr 第二相细化变质力学性能

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

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复合材料学报 2021年第9期38卷 2981-2988页

作者：孙建波曾广凯邹杰王雨辰饶德旺潘利文胡治流广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西生态型铝产业协同创新中心南宁530004

在A356铝合金熔体中加入K2TiF6盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al3Ti/A356铝基复合材料,研究了Al3Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al3Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)3Ti... 详细信息

在A356铝合金熔体中加入K2TiF6盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al3Ti/A356铝基复合材料,研究了Al3Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al3Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)3Ti相组成。随着K2TiF6盐添加量的增加,(Al, Si)3Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al3Ti含量的复合材料中,2wt%Al3Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al3Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al3Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。

关键词：熔体原位反应铝基复合材料 Al3Ti强化相显微组织高温力学性能

D201树脂对四价和五价钒离子的吸附-解吸性能研究

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广东化工 2022年第24期49卷 7-11页

作者：李杰何春林刘云齐明伟刘尊章广西大学资源环境与材料学院广西南宁530000 广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530000

针对钒资源浸出液存在的四价和五价钒离子回收问题,本论文采用D201树脂研究其对正钒酸钠钒(+5)、硫酸氧钒(+4)、草酸氧钒(+4)吸附和解吸性能。吸附试验结果表明,在pH值在3~10范围内,固液比为100的条件下,五价钒的吸附率达99%,钒呈现阴... 详细信息

针对钒资源浸出液存在的四价和五价钒离子回收问题,本论文采用D201树脂研究其对正钒酸钠钒(+5)、硫酸氧钒(+4)、草酸氧钒(+4)吸附和解吸性能。吸附试验结果表明,在pH值在3~10范围内,固液比为100的条件下,五价钒的吸附率达99%,钒呈现阴离子形态与D201发生阴离子交换;当溶液pH值大于2时,固液比为40时,草酸钒溶液的四价钒有97.5%被吸附,硫酸氧钒中的钒难以被吸附。硫酸水溶液中,D201无法吸附四价钒。解吸实验表明,采用2 mol/L盐酸解吸后,五价钒的解吸率为92%和四价钒的解吸率为99%。树脂上吸附的五价钒经过2%草酸还原处理后,采用2 mol/L盐酸解吸后解吸率达98%。该研究为离子交换法回收不同状态钒提供基础参考。

关键词： D201 钒价态吸附解吸

Er含量对均匀化退火前后Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr合金组织及力学性能的影响

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材料导报 2020年第18期34卷 18086-18092页

作者：丁俊赵艳君李志飞庞兴志唐鹏胡治流广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西生态型铝产业协同创新中心南宁530004

本工作在5083铝合金Al-5Mg-0.5Mn中复合添加0.24%(质量分数)Zr和不同含量的Er制备了Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr-x Er合金,并对其进行320℃×20 h+450℃×20 h双级均匀化退火,研究不同Er含量与0.24%Zr复合添加对其组织及力学性能的影响规律以及... 详细信息

本工作在5083铝合金Al-5Mg-0.5Mn中复合添加0.24%(质量分数)Zr和不同含量的Er制备了Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr-x Er合金,并对其进行320℃×20 h+450℃×20 h双级均匀化退火,研究不同Er含量与0.24%Zr复合添加对其组织及力学性能的影响规律以及Al 3Er的演变过程,借助TEM和元素的面扫分析手段探讨了Er元素的分布特征。研究结果表明,当Er含量为0.42%时,均匀化退火前Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr-x Er合金的最大显微硬度、抗拉强度和延伸率分别为77.6HV、232.8 MPa和15.3%;经过320℃×20 h+450℃×20 h均匀化退火后,合金的显微硬度、抗拉强度和延伸率分别为86.1HV、262.4 MPa和13.3%。随着Er含量在0.068%~0.52%区间增大,合金中形成的(Al,Mg,Mn,Er,Zr)复合白色相不断增多,其尺寸也不断增大,从球状、小块状及长条状向粗大鱼骨状转变;经过320℃×20 h+450℃×20 h的均匀化退火后,上述白色相逐渐扩散溶解,粗大鱼骨状基本消失,转变成小球状及小长条状,弥散分布在合金中。均匀化退火前,Er、Mg元素经常“相伴偏聚”,Er主要以Al(Er x Mg 1-x)粗大复合相的形式存在;均匀化退火后,合金中析出了5~25 nm的Al 3Er粒子,其与基体形成了基本完全共格的关系,而10~30 nm的Al 3(Er,Zr)粒子则均匀分布于基体中,进一步提高了合金的强度。

关键词： Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr- x Er合金 Al 3Er相均匀化退火力学性能