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基于超声导波技术的双层粘接结构界面质量检测

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中国机械工程 2024年第5期35卷 916-927页

作者：吴慧李晓高沈国浪王兴国马成文景德镇陶瓷大学机械电子工程学院景德镇333403

针对粘接结构界面质量难以检测的问题,提出一种超声导波检测技术方法。基于弹簧模型和波动方程建立超声导波在双层粘接结构中传播的数学模型,获得不同粘接界面的频散方程,通过求解该方程获得不同粘接界面的频散特性。利用COMSOL软件模... 详细信息

针对粘接结构界面质量难以检测的问题,提出一种超声导波检测技术方法。基于弹簧模型和波动方程建立超声导波在双层粘接结构中传播的数学模型,获得不同粘接界面的频散方程,通过求解该方程获得不同粘接界面的频散特性。利用COMSOL软件模拟了声波在不同粘接界面的传播过程。仿真结果表明,在频率为1 MHz时刚性粘接条件下,数值求解的群速度为4.632 km/s,仿真平均群速度为4.505 km/s,误差为2.74%;在滑移粘接条件下,数值求解的群速度为4.855 km/s,仿真平均群速度为5.045 km/s,误差为3.91%;在完全脱粘条件下,双层粘接结构频散曲线为单层频散曲线的叠加。通过对双层介质超声导波实验检测结果的分析,发现实验结果与数值求解和有限元仿真结果吻合较好,验证了该理论模型的正确性。

关键词：粘接结构弹簧模型频散方程有限元仿真群速度

可逆固体氧化物电池La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3–δ)基纤维燃料极的浸渍改性

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1676-1686页

作者：卢恺振王乐莹罗凌虹程亮徐序吴也凡景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术中心江西景德镇333001 景德镇陶瓷大学江西省燃料电池材料与器件重点实验室江西景德镇333001

开发适合可逆操作的高性能燃料极材料对可逆固体氧化物电池的发展至关重要。为解决LaxSr_(1-x)TiO_(3)燃料极材料催化活性差及离子电导率低等问题,采用静电纺丝技术直接制备富含连通孔洞的La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3-δ)(LST)/氧化钇稳定... 详细信息

开发适合可逆操作的高性能燃料极材料对可逆固体氧化物电池的发展至关重要。为解决LaxSr_(1-x)TiO_(3)燃料极材料催化活性差及离子电导率低等问题,采用静电纺丝技术直接制备富含连通孔洞的La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3-δ)(LST)/氧化钇稳定型氧化锆(YSZ)复合纤维,构建了以LST骨架为电子通道主路、YSZ颗粒为离子通道穿插的三维网络混合导体通路,并通过浸渍Ce_(0.9)M_(0.1)O_(2-δ)(M=Fe、Co、Ni)纳米颗粒对燃料极骨架修饰改性,增强燃料极与电解质层间的界面结合,研究不同浸渍物对纤维基燃料极催化活性的影响。结果表明:浸渍Ce_(0.9)Ni_(0.1)O_(2-δ)的燃料极兼具有较强的氢氧化能力和氢还原能力,在浸渍物和Ni纳米颗粒析出的共同作用下,单电池在850℃、3%(体积分数)H_(2)O/H_(2)下的最高功率密度达到342 mW/cm^(2);在850℃、46.8%(体积分数)H_(2)O/H_(2)、1.3 V下的电解电流密度达到0.313 A/cm^(2)。

关键词：可逆固体氧化物电池燃料极复合纤维浸渍改性弛豫时间分布

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的表面包覆策略及白光LED应用研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 10-20页

作者：梁梦标陈婷秦喆谢志翔徐彦乔温鹏林坚郭春显苏州科技大学材料科学与工程学院江苏苏州215009 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江苏景德镇333001

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水... 详细信息

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水分、光照以及温度的作用下不能稳定存在,严重阻碍了该纳米晶在光电领域的应用。近年来,科研工作者相继报道了各种提高钙钛矿纳米晶稳定性的方法,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆等策略。与离子掺杂和表面钝化相比,表面包覆策略不仅隔离了环境因素对CsPbX_(3)纳米晶的影响,还阻止了不同阴离子组分的钙钛矿纳米晶间的阴离子交换,提高了纳米晶的稳定性。因此,本文详细介绍了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的包覆机理,同时重点从聚合物薄膜、氧化物、金属有机框架和沸石等包覆材料层面介绍表面包覆策略的优越性,最后总结了复合材料在照明和显示领域的应用。

关键词：全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶稳定性表面包覆荧光

建筑陶瓷固废模拟热液蚀变反应低碳制备陶瓷砖

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硅酸盐通报 2024年第7期43卷 2620-2629页

作者：吴文新周正元夏光华宁高朋周彩玲景德镇陶瓷大学材料与科学工程学院景德镇333403

陶瓷通常需要在1 000℃以上烧结,导致陶瓷工业约有60%的能耗用于烧成工序,降低陶瓷的烧成温度对于陶瓷行业的节能减碳具有重要意义。本文以陶瓷固废为原料提出了一种在200℃下模拟热液蚀变反应低碳制备陶瓷的方法。本研究先对废陶瓷进... 详细信息

陶瓷通常需要在1 000℃以上烧结,导致陶瓷工业约有60%的能耗用于烧成工序,降低陶瓷的烧成温度对于陶瓷行业的节能减碳具有重要意义。本文以陶瓷固废为原料提出了一种在200℃下模拟热液蚀变反应低碳制备陶瓷的方法。本研究先对废陶瓷进行球磨预处理,得到亚微米级粉体,再通过模拟热液蚀变反应,以陶瓷固废粉体为原料制备出陶瓷砖。在最佳实验条件下:陶瓷固废球磨6 h,粉体含水率25%,以硅酸钾水溶液作为蚀变溶液,在200℃温度下反应36 h,得到样品的抗折强度为(32.1±4) MPa,满足陶瓷砖的应用要求。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜表征反应前后样品的物相组成、官能团结构和微观形貌,给出了可能的反应过程。确认在热液蚀变反应中产生了正长石和α-石英晶体,这两种晶体的生长有效地提高陶瓷砖的抗折强度。

关键词：热液蚀变陶瓷固废正长石 α-石英球磨陶瓷砖

Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)异质结构的介电损耗调控及其高效电磁波吸收

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人工晶体学报 2024年第2期53卷 276-285页

作者：蒋肖李博何邦曾小军景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院景德镇333403

二硫化钼(MoS_(2))因高的比表面积和独特的电子结构在电磁波(EMW)吸收领域备受关注,但其高导电性导致EMW吸收性能较差。为了解决这个问题,本文引入Cu_(x)S_(y)纳米颗粒,构建一种独特的Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)异质结构,以实现适当的阻抗匹... 详细信息

二硫化钼(MoS_(2))因高的比表面积和独特的电子结构在电磁波(EMW)吸收领域备受关注,但其高导电性导致EMW吸收性能较差。为了解决这个问题,本文引入Cu_(x)S_(y)纳米颗粒,构建一种独特的Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)异质结构,以实现适当的阻抗匹配和衰减能力。通过调控Cu_(x)S_(y)纳米颗粒,达到调节介电损耗能力,以使Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)材料在低、中、高频率下都能表现出优异的EMW吸收性能。Cu_(x)S_(y)-MoS_(2)样品在12.68 GHz的频率下,表现出高达-72.77 dB的反射损耗(RL),而材料的匹配厚度仅为1.99 mm,优于大多数金属硫化物异质结构。此外,它还具有宽的有效吸收带宽(EAB),在1.73 mm处达到5.1 GHz(12.9~18.0 GHz)。这项工作为设计具有强吸收、宽频带和薄厚度的MoS_(2)基吸波材料提供了新的策略。

关键词： Cu_(x)S_(y) MoS_(2) 异质结构介电损耗电磁波吸收

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CoZn@NC与CuS的强耦合界面构建及其超薄电磁波吸收

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陶瓷学报 2024年第1期45卷 89-96页

作者：黄惠中李博赵超蒋肖曾小军景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403

电磁波的污染促使高性能电磁波(EMW)吸收剂的发展,然而单一组分的吸波材料不能满足目前的性能要求。因此,多组分复合材料是目前的研究焦点。该研究巧妙地设计Co Zn基金属有机骨架(Co Zn-ZIF-L)纳米片,并转化为氮掺杂的碳包裹的Co Zn纳... 详细信息

电磁波的污染促使高性能电磁波(EMW)吸收剂的发展,然而单一组分的吸波材料不能满足目前的性能要求。因此,多组分复合材料是目前的研究焦点。该研究巧妙地设计Co Zn基金属有机骨架(Co Zn-ZIF-L)纳米片,并转化为氮掺杂的碳包裹的Co Zn纳米颗粒(Co Zn@NC)。随后,利用水热工艺在Co Zn@NC表面复合超小的Cu S纳米颗粒,构建强界面耦合结构,有效地将Co Zn@NC与Cu S的介电性能优势结合起来。实验结果表明,优化后的异质结构显著提高了电磁波吸收能力。Co Zn@NC/Cu S异质结构表现出优异的EMW吸收性能,其反射损耗(RL)达到-56.2d B,匹配厚度仅为1.46 mm,有效吸收频带宽(EAB,R_(L)≤-10 d B)达4.13 GHz。该工作为设计一种强界面耦合的高性能EMW吸收材料提供了一条高效的思路。

关键词： CuS 超薄匹配厚度界面耦合介电损耗电磁波吸收

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高温还原La_(1–x)Sr_(x)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)钙钛矿的晶体结构研究

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1832-1840页

作者：陈冬梅徐序罗凌虹王乐莹程亮余剑峰杭琪景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心江西景德镇333001 景德镇陶瓷大学江西省燃料电池材料与器件重点实验室江西景德镇333001

La_(1–x)Sr_(x)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)(LSCM)是一种因具有优良综合性能而受到广泛关注的固体氧化物电池(SOC)钙钛矿型燃料电极材料,但其在SOC工况下受Sr含量、温度、气氛等因素影响时的结构稳定性方面仍缺乏系统深入的研究。采用柠檬... 详细信息

La_(1–x)Sr_(x)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)(LSCM)是一种因具有优良综合性能而受到广泛关注的固体氧化物电池(SOC)钙钛矿型燃料电极材料,但其在SOC工况下受Sr含量、温度、气氛等因素影响时的结构稳定性方面仍缺乏系统深入的研究。采用柠檬酸溶胶–凝胶法制备了不同Sr含量的LSCM粉体,对各样品在不同温度下还原处理后的晶体结构和晶型转变情况进行了XRD表征,发现经过还原热处理LSCM会发生菱方相和正交相之间的转变。详细探讨了LSCM的晶体结构随Sr含量和还原热处理温度变化的规律,并结合Fourier红外光谱和X射线光电子能谱表征以及第一性原理计算,从元素价态、金属—氧化学键强度、晶体结合能以及Jahn–Teller畸变等角度出发分析了Sr掺杂对体系结构稳定性的影响,阐明了与Sr含量及还原热处理温度相关的LSCM晶型转变机制。

关键词：固体氧化物电池燃料电极钙钛矿相变 Jahn–Teller畸变

过渡金属离子掺杂CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)型全无机钙钛矿纳米晶研究进展

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 694-705页

作者：陈婷武文魁秦喆郭春显谢志翔厉有鹏徐彦乔苏州科技大学材料与器件研究院江苏苏州215009 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333001

CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)全无机钙钛矿纳米晶具有荧光量子产率高、半峰宽窄、发射波长易于调节等特性,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器等领域具有广泛的应用前景。但由于其离子特性,纳米晶在光照、水分和加热等条件下的稳定性较差。... 详细信息

CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)全无机钙钛矿纳米晶具有荧光量子产率高、半峰宽窄、发射波长易于调节等特性,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器等领域具有广泛的应用前景。但由于其离子特性,纳米晶在光照、水分和加热等条件下的稳定性较差。金属离子掺杂可以影响纳米晶的电子能带结构,进而有效改善其光致发光性能。掺杂金属离子有主族金属离子、稀土金属离子和过渡金属离子。与前2种离子相比,过渡金属离子价格较低,同时掺杂后能有效的提高钙钛矿纳米晶的稳定性。本文综述了近几年来过渡金属离子(Mn^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等)掺杂对钙钛矿纳米晶性能的影响,分析了掺杂全无机钙钛矿纳米晶发展过程中面临的挑战,并对其今后的发展方向进行了展望。

关键词：全无机钙钛矿纳米晶离子掺杂过渡金属稳定性

微米级SiO_(2)中空微球的制备及自组装光子晶体的红外性能

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1996-2002页

作者：吴文强李帅陈仕乐郎莹汪长安景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

以聚苯乙烯(PS)为模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面改性剂、正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用硬模板包裹法结合乙酸乙酯浸蚀的工艺,制备了微米级SiO_(2)中空微球,并进行垂直沉积自组装成微米级SiO_(2)中空微球光子晶体,研究了TEOS... 详细信息

以聚苯乙烯(PS)为模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面改性剂、正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用硬模板包裹法结合乙酸乙酯浸蚀的工艺,制备了微米级SiO_(2)中空微球,并进行垂直沉积自组装成微米级SiO_(2)中空微球光子晶体,研究了TEOS含量、浸蚀条件对中空微球形貌的影响,以及垂直沉积自组装溶液浓度对微米级SiO_(2)中空微球光子晶体红外性能的影响。结果表明:随着TEOS含量的增加,SiO_(2)包覆层表面由疏松变得致密,进一步增加会生成次生SiO_(2)颗粒,导致均匀性变差;在60℃乙酸乙酯中浸蚀10 min时,微米级SiO_(2)中空微球分散性好、球形度高,直径达到1570 nm、壁厚达到65 nm;随着自组装溶液质量浓度的增大,微米级SiO_(2)中空微球的排列变得整齐、层数增多,红外反射率升高,在溶液质量浓度为0.005 g/m L时反射率最高为85%。微米级SiO_(2)中空微球光子晶体除实现红外辐射调控之外,还具有隔热性能好、比重小等优点,在航空航天飞行器的红外隐身涂层、建筑保温等领域具有重要的应用前景。

关键词：乙酸乙酯微米级二氧化硅中空微球光子晶体红外发射率