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鲤鱼耳石的拉曼及红外光谱特征研究

光谱学与光谱分析 2009年第10期29卷 2689-2693页

作者：高永华李卓乔莉任冬妮冯庆玲清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

鱼耳石是存在于硬骨鱼内耳中的功能性沉积体,主要由碳酸钙和有机质构成,是一种典型的天然生物矿物。鱼的内耳中共有微耳石、星耳石、矢耳石各1对。利用FTIR光谱和Raman光谱对实验室中养殖锦鲤的星耳石和微耳石进行了对比分析,结果表明... 详细信息

鱼耳石是存在于硬骨鱼内耳中的功能性沉积体,主要由碳酸钙和有机质构成,是一种典型的天然生物矿物。鱼的内耳中共有微耳石、星耳石、矢耳石各1对。利用FTIR光谱和Raman光谱对实验室中养殖锦鲤的星耳石和微耳石进行了对比分析,结果表明微耳石的矿物相为文石,而星耳石的矿物相则为球文石,微耳石中纯文石和星耳石中纯球文石的各自独立存在为文石/球文石的矿化机理研究提供了十分优异的天然样品。分别将其与无机和生物成因的文石、球文石的Raman及FTIR图谱进行比较,发现微耳石的FTIR和Raman图谱特征介于无机成因文石和其他生物成因文石之间,而星耳石的FTIR和Raman图谱特征则与其他生物成因的球文石更为接近,这可能是由于有机物参与了生物矿化过程并起到了稳定介稳相的球文石的结果。

关键词：鱼耳石 Raman FTIR文石球文石生物矿化

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拉挤工艺单向玻纤复合材料的疲劳衰减特性

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 62-71页

作者：何家鹏张津毓陈章兴刘超王仲昌周国伟李大永上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 江苏神马电力股份有限公司国家能源电力绝缘复合材料重点实验室江苏南通226553 清华大学航天航空学院北京100084 中国长江电力股份有限公司三峡梯调昆明调控部云南昆明650000 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

拉挤工艺制备的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)由于其良好的电气、力学性能被广泛运用于特高压输电工程,其中动态载荷作用下的性质研究是其应用的基础。文中通过开展沿纤维方向的静载实验和疲劳实验,建立了基于S-N曲线和分段线性等寿命图... 详细信息

拉挤工艺制备的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)由于其良好的电气、力学性能被广泛运用于特高压输电工程,其中动态载荷作用下的性质研究是其应用的基础。文中通过开展沿纤维方向的静载实验和疲劳实验,建立了基于S-N曲线和分段线性等寿命图的疲劳寿命预测方法;根据不同应力比下刚度退化规律,提出了基于改进三角函数形式的损伤累积模型,准确描述了拉-拉和拉-压疲劳载荷下的材料非线性刚度退化规律;建立了剩余刚度-剩余强度关联模型,实现了疲劳载荷下强度性能衰减的准确预测。结果表明,GFRP在拉-拉和拉-压疲劳下具有显著不同的刚度退化规律,文中所提出的模型可准确预测两种条件下的剩余强度;而压-压疲劳载荷下,刚度退化曲线存在两种显著不同的模式;同时,剩余强度结果表明,前70%疲劳寿命内材料强度可能并不会发生明显退化。文中建立的针对拉挤GFRP在不同疲劳加载下剩余强度与剩余刚度的预测模型,为GFRP耐久性设计提供了指导。

关键词：玻璃纤维增强复合材料 S-N曲线等寿命图疲劳寿命预测刚度退化剩余强度预测

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应变增强Nb掺杂SrTiO薄膜热电性能

物理学报 2023年

作者：马云鹏庄华鹭李敬锋李千清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室

高性能热电材料的发展有望帮助解决未来能源危机，且随着可穿戴器件的发展与应用，热电材料和器件除了要具备更高的热-电转化性能以外，还必须具有良好的柔性。将热电材料制成薄膜既可以为微型器件供电，也有潜力应用于柔性器件。本文... 详细信息

高性能热电材料的发展有望帮助解决未来能源危机，且随着可穿戴器件的发展与应用，热电材料和器件除了要具备更高的热-电转化性能以外，还必须具有良好的柔性。将热电材料制成薄膜既可以为微型器件供电，也有潜力应用于柔性器件。本文使用脉冲激光沉积方法，在商用SrTiO3(STO)、La0.3Sr0.7Al0.65Ta0.35O3(LSAT)衬底上制备得到了不同厚度的高质量铌掺杂钛酸锶薄膜(Nb:STO)，并对薄膜的表面形貌、结构以及热电性能进行了表征与测试。结果显示，使用LSAT作为衬底可以对薄膜施加面内压应变，随着薄膜厚度的增加，应变逐渐释放并接近于块体Nb：STO。随着厚度的增加，薄膜的热电性能逐渐提升，在STO衬底上生长的208 nm厚样品的室温功率因子相比于52 nm样品提升了187%。此外，144 nm厚度的Nb:STO/LSAT薄膜室温塞贝克系数达到了265.95μV/K，这是由于衬底应变导致薄膜样品的能带变化。本工作表明了通过应变工程调控铌掺杂钛酸锶薄膜热电性能的可行性，为后续提高此类薄膜材料的热电性能提供了一种新思路。

关键词：脉冲激光沉积热电钛酸锶薄膜

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粉煤灰建材化增值利用:最新技术与未来展望

煤炭学报 2024年第6期49卷 2860-2875页

作者：时雅倩关渝珊葛伟哲夏岩王磊胡艳军王树荣浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室浙江杭州310027 浙江工业大学能源与动力工程研究所浙江杭州310023

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体残余物,其产量巨大且逐年增加。大量的粉煤灰不加以处理,则会对生态环境造成危害,也是一种资源的浪费。粉煤灰建材化利用技术可提高资源利用效率、减低环境风险,符合大宗固废高效低碳资源化利用的需求,... 详细信息

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体残余物,其产量巨大且逐年增加。大量的粉煤灰不加以处理,则会对生态环境造成危害,也是一种资源的浪费。粉煤灰建材化利用技术可提高资源利用效率、减低环境风险,符合大宗固废高效低碳资源化利用的需求,助力实现国家“双碳”战略目标。利用粉煤灰生产绿色建筑材料,通过优化生产工艺与开发高新技术,可提高其建材化利用效率,进而实现粉煤灰的规模化与高值化利用。总结了粉煤灰的生产概况与物理化学特性,在此基础上,系统地介绍了近年来我国主要粉煤灰建材化利用技术类型,包括用作水泥生产原料、混凝土掺合料、粉煤灰砖、人造骨料、玻璃陶瓷材料、耐火保温材料和新型智能建筑材料等。进一步重点阐述粉煤灰在建材领域资源化利用的研究现状,分析了现阶段不同技术的适用性,总结粉煤灰基绿色建材制备最新技术及未来研究面临的挑战,详细介绍了粉煤灰应用在建筑材料中的作用机理,针对粉煤灰在建材化利用中存在的问题提出思考。最后,对粉煤灰基绿色建材的研发和应用前景进行展望,提出粉煤灰“传统建材化工艺的大规模消纳”与“新型建材化技术的高值化利用”并行研究,理论研究与工程实践互为支撑,为粉煤灰建材化利用研究提供参考。

关键词：粉煤灰增值利用火山灰活性碱激发功能性混凝土绿色建筑材料

WO_(x)/CeO_(2)蜂窝脱硝催化剂的性能及反应机制研究

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中国稀土学报 2023年第5期41卷 862-875,I0001页

作者：吕雪婷马子然吴晓东王宝冬北京低碳清洁能源研究院北京昌平102211 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

传统的V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)商业催化剂由于具有毒性、选择性较差、催化活性温度窗口较窄的缺点,已经不能适应中国“双碳”目标下的NO_(x)排放控制日益严格的要求。因此,开发具有更宽温度窗口且环境友好的新型催化剂成为了目前科... 详细信息

传统的V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)商业催化剂由于具有毒性、选择性较差、催化活性温度窗口较窄的缺点,已经不能适应中国“双碳”目标下的NO_(x)排放控制日益严格的要求。因此,开发具有更宽温度窗口且环境友好的新型催化剂成为了目前科学界和产业界研究的热点。本文利用CeO_(2)优异催化特性,通过WO_(3)负载改性开发了WO_(x)/CeO_(2)蜂窝脱硝催化剂,在GHSV=30000 h^(-1)的高空速条件下,含10%WO_(3)的WOx/CeO_(2)催化剂可实现在210~490℃内NO_(x)转化率在80%以上,具有较宽的温度操作窗口和超过95%的N2选择性。通过对催化剂的材料表征和动力学实验研究,揭示了WO_(3)与CeO_(2)的相互作用机制及其对于NH_(3)-SCR催化反应的促进作用。WCe催化剂的NH3-SCR反应遵循Eley-Rideal途径,负载形成的WO_(x)物种提供较多的强酸性位,促进催化剂对NH3的吸附及活化并与NO反应的过程。同时WO_(3)与CeO_(2)的电子相互作用降低了CeO_(2)中表面活性氧的含量,抑制了对NH3的非选择性氧化,促使高温区SCR活性和选择性明显提高。

关键词：脱硝蜂窝催化剂 WO_(3) CeO_(2) 反应机制

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石墨质多孔炭的制备及其双离子电容储能机理

新型炭材料（中英文） 2023年第3期38卷 576-582页

作者：展长振曾晓婕吕瑞涛沈洋黄正宏康飞宇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 清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084 北京蒙京石墨新材料科技研究院有限公司北京101318

作为锂离子电池和超级电容器的结合,锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理,锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此,为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能,本研... 详细信息

作为锂离子电池和超级电容器的结合,锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理,锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此,为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能,本研究提出了双离子电容器的储能机理。以柠檬酸钾/镁/铁为原料,合成了兼备石墨质结构与层次化多孔结构的石墨质多孔炭,并以其为正极材料,实现了兼具锂离子电容器正极离子吸附行为与双离子电池正极阴离子插层行为的双离子电容储能。由于石墨质多孔炭结构中石墨质结构在高电位下由阴离子插层反应贡献的额外平台容量以及对于材料导电性的增强,石墨质多孔炭正极材料的能量特性明显超过多孔炭及人造石墨正极,实现了从储能机理的层面的器件性能增强。

关键词：双离子电容石墨质多孔炭锂离子电容器双离子电池柠檬酸盐

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基于固态电解质的熔融碱金属电池研究进展

物理化学学报 2023年第12期39卷 1-14页

作者：王匡宇刘凯伍晖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 华北电力大学新能源学院新能源电力系统国家重点实验室北京102206

电池技术的发展对于可再生能源的应用非常重要。近年来基于固态电解质的熔融碱金属电池展现出应用于大规模储能系统的潜力。本文介绍基于beta-Al_(2)O_(3)和NASICON电解质的熔融钠电池(SELS电池)和基于石榴石型电解质的熔融锂电池(SELL... 详细信息

电池技术的发展对于可再生能源的应用非常重要。近年来基于固态电解质的熔融碱金属电池展现出应用于大规模储能系统的潜力。本文介绍基于beta-Al_(2)O_(3)和NASICON电解质的熔融钠电池(SELS电池)和基于石榴石型电解质的熔融锂电池(SELL电池)。固态电解质的结构和成分会显著影响其电导率和稳定性。因此,固态电解质的新型制备方法、掺杂技术以及表面改性技术是该领域的研究重点。截至目前,铅合金、金属氯化物、硫、硒和碘等材料已被证明可以作为SELS和SELL电池的正极,相应的电池体系具有不同的电化学性能、材料成本以及应用场景。本文对它们进行系统的归纳与比较。值得注意的是,SELS电池已经实现数百兆瓦时规模的储能系统应用,而SELL电池的技术成熟度仍然较低。但是,具有高能量密度、低运行温度以及制造成本的SELL电池具有良好的应用前景。同时,这两种电池的许多研究进展和技术成果可以共享,从而促进该领域的迅速发展。

关键词：高温电池固态电解质电网储能 beta-氧化铝电解质 NASICON电解质石榴石型电解质

具有碳化硅纳米线编织结构的氧化铝泡沫陶瓷的制备及性能研究

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人工晶体学报 2022年第7期51卷 1275-1283页

作者：兰凤仪杨名昊兰天张由飞李泳娇夏尊王修慧杨金龙大连交通大学材料科学与工程学院大连116028 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

本文利用简单、高效的浆料直接发泡法制备气孔率高达96%的Al_(2)O_(3)/Si泡沫陶瓷,并选用简便、易行的焦炭埋烧工艺在Al_(2)O_(3)/Si泡沫陶瓷坯体中生长出大量SiC纳米线。通过控制烧结温度来观察分析SiC纳米线的生长形貌变化。采用扫描... 详细信息

本文利用简单、高效的浆料直接发泡法制备气孔率高达96%的Al_(2)O_(3)/Si泡沫陶瓷,并选用简便、易行的焦炭埋烧工艺在Al_(2)O_(3)/Si泡沫陶瓷坯体中生长出大量SiC纳米线。通过控制烧结温度来观察分析SiC纳米线的生长形貌变化。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、BET比表面积测试仪、电子万能试验机等对泡沫陶瓷的微观结构、物相组成、比表面积、气孔率、抗压强度、热导率进行分析与表征。结果表明,1450℃烧结时得到的SiC纳米线最多,纳米线在泡沫陶瓷孔壁交织缠绕。同时观察到SiC纳米线的存在改变了氧化铝泡沫陶瓷固有的脆性断裂模式,SiC纳米线可有效促进泡沫陶瓷在压缩过程中的裂纹偏转。本实验制备了一种新型的纳米线缠绕在孔壁上的三维网络结构的泡沫陶瓷,为在泡沫陶瓷内部原位生长SiC纳米线提供了新的方法,更好地拓展了泡沫陶瓷在环境过滤、催化剂载体等领域中的应用。

关键词：氧化铝泡沫陶瓷 SiC纳米线埋烧直接发泡法烧结温度纳米线原位生长三维网络结构

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透明硬脆材料激光剥离关键问题研究(特邀)

红外与激光工程 2024年第1期53卷 17-30页

作者：赵树森何宏智韩世飞姜璐杜家宝于海娟林学春张谷令中国科学院半导体研究所全固态光源实验室北京100083 北京市全固态激光先进制造工程技术研究中心北京100083 中央民族大学理学院北京100081 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

透明硬脆材料由于其优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性以及光电性能,广泛应用于半导体与电子领域。传统透明硬脆材料切片方法效率低、材料损耗大,制约了硬脆材料的推广应用。激光剥离技术是近年来新兴的一种透明硬脆材料切片新方法,... 详细信息

透明硬脆材料由于其优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性以及光电性能,广泛应用于半导体与电子领域。传统透明硬脆材料切片方法效率低、材料损耗大,制约了硬脆材料的推广应用。激光剥离技术是近年来新兴的一种透明硬脆材料切片新方法,较传统金刚线切割方法大幅提升硬脆材料的切片效率和材料利用率,目前已发展成为硬脆材料激光加工领域学术研究与产业应用的焦点。文中深入分析透明硬脆材料激光剥离物理过程,归纳激光剥离过程关键科学问题:透明硬脆材料对激光的非线性吸收、激光作用下材料内部微观结构演化与缺陷扩展规律,以及激光光场调控对材料改质影响机制等。基于这些科学问题,综述了近年来激光剥离不同类型透明硬脆材料的研究进展,目前用于激光剥离的材料已涵盖了SiC、Si、GaN、金刚石等半导体材料,蓝宝石、多晶Al_(2)O_(3)、氧化锆等陶瓷材料,激光剥离技术已发展出超快激光双脉冲诱导剥离、超快激光-化学辅助剥离、多激光复合剥离等。激光剥离物理过程是一个典型的激光-材料-热学-力学多学科交叉问题,尽管在实验结果方面获得了显著突破和迅猛发展,但目前对于工艺机理仍缺乏深入的理论与数值建模研究。未来透明硬脆材料激光剥离技术将会朝着百微米以下超薄厚度剥离、改质层低损伤、工艺自适应等方向发展,将为半导体与电子等领域快速发展提供更大的技术支撑。

关键词：超快激光硬脆材料剥离非线性吸收缺陷扩展光场调控