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Ba_(5)[Nb_(1-x)(Al_(1/3)Mo_(2/3))_(x)]_(4)O_(15)陶瓷的结构和微波介电性能

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材料导报 2025年第2期39卷 25-30页

作者：张晓辉张哲汇张效华马帅岳振星陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021 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

移动通信的全面快速发展迫切需要研究开发频率温度系数小的中等ε_(r)、高Q值的微波介质陶瓷新材料。本工作通过固相反应法,将(Al_(1/3)-Mo_(2/3))^(5+)引入缺位型六方钙钛矿陶瓷Ba_(5)Nb_(4)O_(15)的B位,研究离子掺杂对其相组成、微结... 详细信息

移动通信的全面快速发展迫切需要研究开发频率温度系数小的中等ε_(r)、高Q值的微波介质陶瓷新材料。本工作通过固相反应法,将(Al_(1/3)-Mo_(2/3))^(5+)引入缺位型六方钙钛矿陶瓷Ba_(5)Nb_(4)O_(15)的B位,研究离子掺杂对其相组成、微结构和微波介电性能的影响。分析表明:适量的(Al_(1/3)-Mo_(2/3))^(5+)有利于Ba_(5)Nb_(4)O_(15)陶瓷的致密化烧结,然而当掺入量过多时,并未完全形成固溶体,出现了第二相BaMoO4,这在一定程度上会影响陶瓷基体的微波介电性能。随着取代量的增加,Ba_(5)[Nb_(1-x)(Al_(1/3)Mo_(2/3))_(x)]_(4)O_(15)陶瓷的介电常数及Q×f值均表现出下降的趋势,但是复合取代令τ_f值朝负方向移动。当x=0.1时,1385℃下烧结的陶瓷样品具有最优的微波介电性能:ε_(r)=37,Q×f=10300 GHz,τ_(f)=6.5×10^(-6)/℃。结果表明,改性的Ba_(5)Nb_(4)O_(15)陶瓷介质可作为候选材料应用于高可靠性的移动通信器件。

关键词：微波介质陶瓷 Ba_(5)Nb_(4)O_(15) 六方钙钛矿离子取代

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一维HfC、ZrC、TaC的制备与应用

材料导报 2025年第2期39卷 43-52页

作者：任金翠吴义胜李欣沂唐艳姿西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

HfC、ZrC、TaC具有超高的熔点、良好的耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀性及较高的机械强度等优异性能。一维HfC、ZrC、TaC不仅具有其块体材料的优异性能也具有一维材料良好的力学性能,作为增韧材料、高温防护材料、电子材料、电化学催化材... 详细信息

HfC、ZrC、TaC具有超高的熔点、良好的耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀性及较高的机械强度等优异性能。一维HfC、ZrC、TaC不仅具有其块体材料的优异性能也具有一维材料良好的力学性能,作为增韧材料、高温防护材料、电子材料、电化学催化材料、储氢材料等受到广泛关注。综述了化学气相沉积法(CVD)、有机先驱体转化法、熔盐法等一维HfC、ZrC、TaC的制备方法。综述了一维HfC、ZrC、TaC在增强增韧材料、电极材料、电催化材料等应用领域的国内外研究进展。讨论了当前一维HfC、ZrC、TaC原料价格昂贵、原料利用率低、制备工艺复杂等尚存的问题,并且对其未来研究方向的发展趋势提出了展望。

关键词：一维材料碳化铪碳化锆碳化钽生长机制影响因素

TiC/Fe@氮掺杂碳纳米角复合材料的电磁吸波性能

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复合材料学报 2025年第1期42卷 336-348页

作者：许莉朱启程张育斌南艳丽乔明涛西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710072 宁波财经学院宁波315175

Fe/C复合材料因其优异的微波吸收性能而备受关注,但其阻抗匹配和匹配厚度有待进一步优化。本文通过高温等离子放电法在制备包覆Fe纳米颗粒的氮掺杂碳纳米角(Fe@NCNHs)的基础上引入了TiC,成功合成包覆TiC和Fe纳米颗粒的氮掺杂碳纳米角(Ti... 详细信息

Fe/C复合材料因其优异的微波吸收性能而备受关注,但其阻抗匹配和匹配厚度有待进一步优化。本文通过高温等离子放电法在制备包覆Fe纳米颗粒的氮掺杂碳纳米角(Fe@NCNHs)的基础上引入了TiC,成功合成包覆TiC和Fe纳米颗粒的氮掺杂碳纳米角(TiC/Fe@NCNHs)复合材料。这种复合材料具有良好的阻抗匹配,同时具备介电损耗、磁损耗、反射损耗等多种损耗机制,展现出良好的电磁波衰减性能。实验结果表明:当Fe和Ti C纳米颗粒的负载量分别为9wt%和7wt%时,吸波性能最优。在频率为17.66 GHz处,其匹配厚度为1.4 mm,最小反射损耗达到-41.62 dB,有效吸收带宽为4.85 GHz(13.15~18 GHz)。本文解决了Fe/C复合材料阻抗匹配差的问题,并且进一步优化了其电磁波衰减性能,获得了“薄、轻、宽、强”的TiC/Fe@NCNHs吸波材料。

关键词：微波吸收碳纳米角 TiC 阻抗匹配反射损耗介电损耗

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织物增强橡胶基复合材料本构模型及其应用

纺织学报 2025年第1期46卷 95-102页

作者：孙戬王彤陈云辉林何刘晖成小乐西安工程大学机电工程学院陕西西安710048 西安市现代智能纺织装备重点实验室陕西西安710048

为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物... 详细信息

为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物增强复合材料的单轴拉伸及镜框剪切实验数据拟合得到本构模型参数。通过对织物增强密封带压缩仿真结果与实验数据进行比较,验证了所建立的舱门密封有限元模型的有效性,随后将织物增强橡胶基复合材料超弹性本构模型应用于飞机舱门压缩过程的模拟分析。结果表明:超弹性本构模型能够用于表征织物增强复合材料的各向异性非线性材料行为;经向/纬向纤维与密封带轴向呈0°角铺设方式的密封性能优于45°角铺设,舱门的密封性能与门框的加载量成正比关系。

关键词：机织物橡胶织物增强复合材料橡胶密封件本构模型舱门密封带密封性有限元法

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掺杂效应对二钙氮化物电子特性的调控

科学通报 2025年

作者：苗亚萍郭萌生肖淑莉吴帆樊威西安工程大学纺织科学与工程学院西安工程大学功能型纺织材料及制品教育部重点实验室

具有层状结构的二维二钙氮化物（Ca2N）因其优异的电子性能而在下一代微电子领域中备受关注.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了掺杂效应对二维Ca2N结构及电子特性的调控规律,为设计和构建高性能微电子器件提供了一种新的方法... 详细信息

具有层状结构的二维二钙氮化物（Ca2N）因其优异的电子性能而在下一代微电子领域中备受关注.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了掺杂效应对二维Ca2N结构及电子特性的调控规律,为设计和构建高性能微电子器件提供了一种新的方法.研究发现纯二维Ca2N声子谱未出现虚频,表明了其热力学稳定性,掺杂后体系声子谱仍未出现虚频,但掺杂原子附近的键发生畸变,改变了表面结构,进而显著影响了功函数和电子态.特别是当B替换N后, Ca与B键长最长,次近邻的Ca-N键长显著减小,当B或C掺杂时,电荷分布变化较大,不仅有效改变了Ca2N的电子态和磁性,还使其表现出半金属的特点,然而F和O掺杂对体系电子态影响较小.

关键词： Ca N 第一性原理计算掺杂效应电子态电荷分布

基于废旧纺织品的湿度响应纤维素/聚氨酯复合材料的制备及其性能

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纺织学报 2025年第2期46卷 26-34页

作者：杨露孟家光陈雨青支超西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 西安工程大学功能性纺织材料及制品教育部重点实验室陕西西安710048

为提升废旧纺织品的利用价值,同时促进智能驱动结构的发展,通过溶解、混合及成膜工艺,将废旧棉织物与废旧聚氨酯结合,制成了具有湿度响应性的纤维素/聚氨酯复合薄膜,分别采用扫描电子显微镜观察了复合膜的形貌特征,用万能试验机测试了... 详细信息

为提升废旧纺织品的利用价值,同时促进智能驱动结构的发展,通过溶解、混合及成膜工艺,将废旧棉织物与废旧聚氨酯结合,制成了具有湿度响应性的纤维素/聚氨酯复合薄膜,分别采用扫描电子显微镜观察了复合膜的形貌特征,用万能试验机测试了复合膜的力学性能并分析了复合膜的湿度响应性。结果表明:复合膜外观均一且成形好,厚度为(0.18±0.02)mm的纤维素/聚氨酯膜可轻松承受1000 g的质量而不受损坏,超过薄膜本身质量的34000倍,具有良好的力学性能;当复合薄膜中纤维素质量分数为30%时展现出良好的成形效果及驱动性能,表现出15 s的快速响应时间、32 s的回复时间及136.3°的弯曲角度;其出色的湿度响应特性归因于亲水性纤维素和具有良好弹性的聚氨酯,纤维素可完成吸收/解吸水分子的过程。基于这些特性,将复合薄膜应用于模拟“机械抓手”,成功地完成了物品的抓取操作,研究结果可促进废旧纺织品的循环利用,为纤维素材料在智能驱动领域的应用开辟新途径。

关键词：废旧纺织品再生纤维素聚氨酯湿度响应复合材料

异形针织间隔结构界面太阳能蒸汽发生器的制备及其性能

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纺织学报 2025年第2期46卷 122-129页

作者：齐路漫孟家光余灵婕支超西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 功能性纺织材料及制品教育部重点实验室陕西西安710048

为进一步提升界面太阳能蒸汽发生器的蒸发性能,基于针织间隔织物的可设计性,使用石墨烯/碳纳米管包覆涤纶复合纤维编织光热蒸发层,涤纶长丝编织漂浮层,利用二维编织技术制备的间隔纱将光热蒸发层和漂浮层连接,制备出一种自漂浮纬编异形... 详细信息

为进一步提升界面太阳能蒸汽发生器的蒸发性能,基于针织间隔织物的可设计性,使用石墨烯/碳纳米管包覆涤纶复合纤维编织光热蒸发层,涤纶长丝编织漂浮层,利用二维编织技术制备的间隔纱将光热蒸发层和漂浮层连接,制备出一种自漂浮纬编异形间隔织物界面太阳能蒸汽发生器,并对其输水性能、光吸收性能、蒸发性能、废水处理性能等进行了研究。结果表明:间隔纱的液体传输速度为1 cm/min,能够实现水分的快速传输;制备的蒸发器可以在无光照条件下漂浮900 s,蒸发器在紫外-可见-近红外光区域的光吸收率高达96%,蒸发速率在1 kW/m^(2)光照条件下为1.80 kg/(m^(2)·h),蒸发效率高达95.73%,即使在质量分数为15%的氯化钠溶液中蒸发效率依然可以达到1.51 kg/(m^(2)·h)。

关键词：间隔织物光热转化太阳能蒸发海水淡化废水净化

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氧原子掺杂对纤维素电子态的调控

纺织学报 2025年第2期46卷 43-50页

作者：王恩奇郭萌生胥茹柳陈凤祺樊威苗亚萍西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 功能性纺织材料及制品教育部重点实验室陕西西安710048

纤维素是存在于植物细胞壁中的天然高分子化合物,因其独特的生物相容性、可再生性和环境友好性而备受瞩目。为提高纤维素的电学性能,基于密度泛函理论,采用第一性原理计算的方法,探讨了氧原子掺杂对纤维素电学特性的调控规律。结果发现... 详细信息

纤维素是存在于植物细胞壁中的天然高分子化合物,因其独特的生物相容性、可再生性和环境友好性而备受瞩目。为提高纤维素的电学性能,基于密度泛函理论,采用第一性原理计算的方法,探讨了氧原子掺杂对纤维素电学特性的调控规律。结果发现:纤维素是带隙为4.938 eV的绝缘体,当纤维素中的碳原子被氧原子替换后,其电学特性发生了显著的变化;其中,O_(2)原子替换C_(1)或C_(3)后体系带隙明显减小,呈半导体特征,替换原子与周围原子之间的相互作用发生改变,电子局域性增强;O_(2)原子替换C_(2)或C_(4)后体系价带向导带偏移,甚至超过费米能级,表现出半金属特征,而O_(2)原子替换C_(5)后体系仍然表现为绝缘体;当O_(2)原子替换碳的位置时,由于氧原子的电负性较强,易与周围的碳原子形成稳定的共价键,从而限制了电子的跃迁,导致体系的带隙明显减小,导电性增强。

关键词：纤维素第一性原理计算氧原子掺杂能带态密度电学性能

高压大功率IGBT用液晶环氧性能研究(一):热导率与耐热特性

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电工技术学报 2025年第1期40卷 273-284页

作者：王争东曹晓龙杨淦秋罗盟周远航西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

随着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在工业应用上向高电压、大功率方向发展,对其散热、耐热、绝缘等性能提出了更高的要求,亟须研制高性能的绝缘灌封材料。该文提出利用联苯型环氧单体与联苯胺固化剂双液晶分子构筑液晶畴,着重调控材料热学... 详细信息

随着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在工业应用上向高电压、大功率方向发展,对其散热、耐热、绝缘等性能提出了更高的要求,亟须研制高性能的绝缘灌封材料。该文提出利用联苯型环氧单体与联苯胺固化剂双液晶分子构筑液晶畴,着重调控材料热学及电气性能。系列论文(一)研究了其相关热性能,研究表明通过利用液晶联苯胺固化剂与联苯液晶环氧构建具有π-π堆砌液晶畴及高交联密度网络结构的固化物,其玻璃化转变温度Tg可达247℃,与传统双酚A型环氧的Tg相比提高了76.4%;热导率提升至0.351 W/(m·K),相对于双酚A型环氧提高了64.0%。此外,通过分子动力学模拟对交联聚合物的自由体积、Tg、热导率等微观参数及宏观性能进行了机理分析。

关键词：绝缘灌封材料联苯液晶环氧联苯液晶固化剂热导率耐热性能