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碳点/聚氨酯荧光泡沫复合材料的制备及性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：白静静仝锡杰马滟宇常雁峰李振中太原工业学院材料工程系

以碳点（CDs）水热合成产物为发泡剂，经原位发泡制备碳点/聚氨酯荧光泡沫（CDs/PUF）复合材料。通过对泡沫微观结构表征及宏观性能的测试分析，研究不同含量CDs溶液对发泡过程、泡沫结构及性能的影响。结果表明：CDs与聚氨酯泡沫基体... 详细信息

以碳点（CDs）水热合成产物为发泡剂，经原位发泡制备碳点/聚氨酯荧光泡沫（CDs/PUF）复合材料。通过对泡沫微观结构表征及宏观性能的测试分析，研究不同含量CDs溶液对发泡过程、泡沫结构及性能的影响。结果表明：CDs与聚氨酯泡沫基体通过化学键结合，扰乱了大分子链的有序排列，加速了发泡过程中的凝胶反应，同时CDs作为异相成核剂，增加了单位体积内的泡孔数量，孔径分布均匀，泡孔结构完整性增强，孔壁厚度增加，开孔率降低；复合材料压缩强度最大提高113%，耐热性能得到改善。CDs在复合材料中分散良好，荧光特性得以很好地保留，随着CDs含量增加，复合材料荧光强度增强，绝对荧光量子产率最高达19.92%。

关键词：聚氨酯泡沫碳点复合材料荧光

B_(4)C含量对(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响

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无机材料学报 2024年第6期39卷 697-706页

作者：刘国昂王海龙方成黄飞龙杨欢郑州大学材料科学与工程学院郑州450001

新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究... 详细信息

新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究了B_(4)C第二相含量对其力学及抗氧化性能的影响规律。结果表明,B_(4)C均匀分布在高熵基体中,有效改善了高熵陶瓷的相对密度和力学性能。当B_(4)C体积分数为20%时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性以及维氏硬度均达到最高,分别为(570.0±27.6)MPa、(5.58±0.36)MPa·m^(1/2)和(24.6±1.1)GPa。微观结构分析表明,B_(4)C能够钉扎晶界、细化晶粒,并能够引入裂纹偏转、分支等增韧机制,最终实现复相陶瓷的强化及韧化。此外,利用静态氧化实验,揭示了B_(4)C含量对复相陶瓷800~1400℃抗氧化性能的影响。当B_(4)C体积分数不小于20%时,其氧化生成的玻璃相B_(2)O_(3)能够均匀包裹(Zr,Hf)O_(2)、TiO_(x)及Ta_(2)O_(5)等高熵基体对应的氧化物,从而在陶瓷表面形成均匀致密的氧化层,抑制氧向基体内部扩散,降低氧化层厚度并提升复相陶瓷的抗氧化性能。本工作能够为高熵硼化物陶瓷的力学及抗氧化性能研究提供实验依据和数据支撑。

关键词：高熵硼化物陶瓷 B_(4)C 力学性能抗氧化性能

珠链状FeNi/NiS/C纳米催化剂的制备与析氧性能

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材料工程 2024年

作者：李涛钟叔洁凌帅娄琼月成都大学机械工程学院材料工程系

在碱性环境下电解水制氢过程中，FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂。以Ni(CH3COO)2和FeSO4为金属离子原料，控制Ni2+:Fe2+的摩尔比为3:1和金属离子(Fe2++Ni2+)总浓度为0.6 mol/L。以PVA为胶体剂，采用静电纺丝与... 详细信息

在碱性环境下电解水制氢过程中，FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂。以Ni(CH3COO)2和FeSO4为金属离子原料，控制Ni2+:Fe2+的摩尔比为3:1和金属离子(Fe2++Ni2+)总浓度为0.6 mol/L。以PVA为胶体剂，采用静电纺丝与气氛热处理技术制备前驱体纤维，再经1000 ℃气氛热处理，通过镍、铁、硫元素的原位反应，成功制备了珠链状的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合纳米材料。结果表明纳米珠链的直径约为200 nm，链珠的表面均呈蓬松状，Fe，Ni，S和C元素均匀分布于纳米珠链基体中。电化学分析表明由1000 ℃气氛热处理制备的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合催化剂，在1mol/L的KOH水溶液中表现出优异的析氧(OER)性能，在10 mAcm-2时，表现出278.59 mV的过电位。

关键词：珠链状 FeNi 静电纺丝析氧

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工艺参数对聚乳酸线材熔融沉积尺寸的影响

高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 104-110页

作者：王紫阳陈毅非李海梅郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001

熔融沉积(FDM)成型中线材直径的变化对打印精度有重要影响。文中利用实验和数值模拟方法研究了单根聚乳酸线材FDM过程中从喷嘴挤出到沉积固化各阶段的直径变化。根据FDM工艺特点及材料性能,量化分析了工艺参数(喷嘴温度、挤出速度、打... 详细信息

熔融沉积(FDM)成型中线材直径的变化对打印精度有重要影响。文中利用实验和数值模拟方法研究了单根聚乳酸线材FDM过程中从喷嘴挤出到沉积固化各阶段的直径变化。根据FDM工艺特点及材料性能,量化分析了工艺参数(喷嘴温度、挤出速度、打印速度、层高)对线材喷嘴附近、挤出胀大阶段、拉伸阶段、沉积阶段直径的影响,并推导了打印过程中线材沉积固化时直径的估算公式。研究表明,提高喷嘴温度、增大挤出速度、减少层高可有效改善打印过程中线材的尺寸稳定性,提高打印件的精度。最后,利用沉积固化时的直径公式,完成了线材直径补偿“精度实验”,补偿后打印制品尺寸精度提高了74.1%。

关键词：线材直径数值模拟打印精度工艺参数熔融沉积成型

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碳点/聚氨酯泡沫复合材料的制备及性能研究

化工新型材料 2024年第7期52卷 63-68页

作者：白静静仝锡杰马滟宇常雁峰李振中太原工业学院材料工程系太原030008

以碳点(CDs)水热合成产物为发泡剂,经原位发泡制备碳点/聚氨酯泡沫(CDs/PUF)复合材料。通过对泡沫微观结构表征及宏观性能的测试分析,研究不同含量CDs溶液对发泡过程、泡沫结构及性能的影响。结果表明:CDs与聚氨酯泡沫基体通过化学键结... 详细信息

以碳点(CDs)水热合成产物为发泡剂,经原位发泡制备碳点/聚氨酯泡沫(CDs/PUF)复合材料。通过对泡沫微观结构表征及宏观性能的测试分析,研究不同含量CDs溶液对发泡过程、泡沫结构及性能的影响。结果表明:CDs与聚氨酯泡沫基体通过化学键结合,扰乱了大分子链的有序排列,加速了发泡过程中的凝胶反应,同时CDs作为异相成核剂,增加了单位体积内的泡孔数量,孔径分布均匀,泡孔结构完整性增强,孔壁厚度增加,开孔率降低;复合材料压缩强度最大提高113%,耐热性能得到改善。CDs在复合材料中分散良好,荧光特性得以很好地保留,随着CDs含量增加,复合材料荧光强度增强,绝对荧光量子产率最高达19.92%。

关键词：聚氨酯泡沫碳点复合材料荧光

ECAP变形及半固态等温处理对Al-25%Si合金组织和性能的影响

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铸造 2024年第2期73卷 187-193页

作者：孙虎石羌瑾王钰周舟王颖慧宿迁学院材料工程系江苏宿迁223800

对铸态Al-25%Si合金进行等通道转角挤压(ECAP),并结合半固态等温处理技术,研究了ECAP挤压及半固态等温处理工艺参数对合金微观组织和室温拉伸性能的影响。利用光学显微镜观察分析微观组织,拉伸试验机测试室温拉伸性能,以及扫描电子显微... 详细信息

对铸态Al-25%Si合金进行等通道转角挤压(ECAP),并结合半固态等温处理技术,研究了ECAP挤压及半固态等温处理工艺参数对合金微观组织和室温拉伸性能的影响。利用光学显微镜观察分析微观组织,拉伸试验机测试室温拉伸性能,以及扫描电子显微镜分析断口形貌。研究结果表明,ECAP变形能够有效地细化Al-25%Si合金中的初生硅相,其平均直径由铸态的117.9μm降至31.9μm,同时形状因子也由0.12提升至0.40。ECAP后的常温力学性能也得到明显提升,其抗拉强度也由铸态的96 MPa提升至200 MPa,伸长率由1.04%提升至3.25%。在半固态加热过程中,初生硅的形状因子随等温温度的提升和时间的延长呈先增后降的趋势。在590℃保温10min,其形状因子最高为0.62。

关键词：等通道转角挤压半固态等温处理过共晶铝硅合金初生硅

稀土离子La^(3+)掺杂铌酸锶钡玻璃陶瓷储能性能

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1310-1319页

作者：王娇汪庆王远孙兴郝好山刘少辉河南工程学院材料工程学院郑州451191

高功率密度、高能量密度玻璃陶瓷电介质材料在小型化、轻量化、集成化脉冲功率器件领域具有重要的应用价值。通过高温熔融结合温度控制结晶工艺制备出不同La^(3+)掺杂量铌酸锶钡基玻璃陶瓷。测试结果表明:稀土离子La^(3+)掺杂可以提高... 详细信息

高功率密度、高能量密度玻璃陶瓷电介质材料在小型化、轻量化、集成化脉冲功率器件领域具有重要的应用价值。通过高温熔融结合温度控制结晶工艺制备出不同La^(3+)掺杂量铌酸锶钡基玻璃陶瓷。测试结果表明:稀土离子La^(3+)掺杂可以提高玻璃陶瓷的结晶度与钨青铜结构Ba_(0.5)Sr_(0.5)Nb_(2)O_(6)相含量,从而提高了铌酸锶钡基玻璃陶瓷的相对介电常数,La^(3+)掺杂铌酸锶钡玻璃陶瓷具有出色的温度稳定性和较低的损耗。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善铌酸锶钡基玻璃陶瓷的微观结构同时降低玻璃陶瓷的界面激活能,从而提升玻璃陶瓷的耐击穿场强。对于La^(3+)掺杂的摩尔分数为1.0%时,玻璃陶瓷的耐击穿场强达到了1458 kV/cm,其相应的介电常数为96.3,最高的储能密度达到9.36 J/cm^(3),是未掺杂铌酸锶钡玻璃陶瓷的能量密度2.25倍。该研究对开发高储能密度玻璃陶瓷提供了一种实验思路。

关键词：铌酸锶钡玻璃陶瓷储能性能介电性能微观结构

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 50-62页

作者：王琮琳刘辉新郑亚亚王昆陈志国中南大学材料科学与工程学院长沙410083 湖南人文科技学院材料工程系娄底417000

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采... 详细信息

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

关键词： Al-Cu-Mg合金热机械处理拉伸力学性能显微组织疲劳裂纹扩展速率

FRP筋在不同腐蚀环境下的层间剪切性能劣化试验

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2031-2042页

作者：王自柯段建新赵军杨永明郑州大学力学与安全工程学院郑州450001 郑州大学土木工程学院郑州450001

本文研究了玄武岩纤维、玻璃纤维及碳纤维增强聚合物(BFRP、GFRP和CFRP)筋在水、强碱溶液(pH=12.8)、弱碱溶液(pH=11)、模拟海水及酸溶液(pH=1.5)这5种腐蚀溶液环境下的性能劣化情况。通过层间剪切强度测试、水吸收试验、DMA、FTIR和SE... 详细信息

本文研究了玄武岩纤维、玻璃纤维及碳纤维增强聚合物(BFRP、GFRP和CFRP)筋在水、强碱溶液(pH=12.8)、弱碱溶液(pH=11)、模拟海水及酸溶液(pH=1.5)这5种腐蚀溶液环境下的性能劣化情况。通过层间剪切强度测试、水吸收试验、DMA、FTIR和SEM探究了不同老化温度(20、40和55℃)与腐蚀时间(1、2、3、6和9月)下FRP筋的纤维-树脂界面粘结性能、微观结构及化学成分等的劣化规律。试验结果表明:FRP筋的层间剪切强度受腐蚀环境的影响显著,在强碱溶液中的劣化速率远高于其他溶液,其原因是高浓度的OH−离子加速了FRP筋的水解和刻蚀反应,导致大量纤维与树脂发生脱粘,最终导致层间剪切强度降低;与BFRP筋和GFRP筋相比,CFRP筋的耐久性相对优异,在相同老化条件下具有更高的层间剪切强度保留率。

关键词： FRP筋腐蚀环境层间剪切强度水吸收红外光谱分析热机械分析