以固废混凝土为再生粗骨料,采用50%的铁尾矿砂取代天然河砂,选取多壁碳纳米管(CNTs)为纳米增强材料,制备出碳纳米管改性铁尾矿砂再生骨料混凝土。通过力学性能、吸水率、SEM(电子扫描显微镜)等表征测试,探究碳纳米管掺量、再生粗骨料替代率对混凝土性能的影响,建立了固废混凝土抗压强度预测公式并验证了该公式的可行性。分析结果表明,制备固废混凝土时掺加适量CNTs,混凝土力学强度呈抛物线型先增后减的规律;通过SEM试验发现,适量CNTs能够改变混凝土的微观界面结构,加快早期水化进程,同时优化其孔隙分布,进而形成更高密度的基体。为改善固废混凝土性能和固废资源化利用提供了新途径。

近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric, iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的研究现状。通过考察iTE的两种主要的工作机理,即离子扩散效应和温差电池效应,对影响凝胶基iTE材料热电性能的因素进行了深入分析。介绍了目前凝胶基离子热电材料的性能调控策略,同时对凝胶基离子热电材料的应用方式进行了阐述,探讨了离子热电材料进一步发展所面临的挑战。通过关注离子热电材料的最新创新成果,期望能为凝胶基离子热电材料的未来发展提供有价值的参考。

水凝胶因其出色的生化和机械性能,在抗旱、保鲜、调湿等领域均有广泛的应用,在伤口敷料领域也具有突出的优势。因其良好的亲水性、生物相容性和类似细胞外基质的三维多孔结构等特征,水凝胶敷料的研究备受关注,并逐渐呈现出功能化甚至智能化。然而,目前仍缺乏对功能性水凝胶敷料的系统性阐述。介绍了不同类型的功能性水凝胶敷料,提出了水凝胶敷料在研究和应用过程中面临的挑战,展望了功能性水凝胶敷料在未来的发展前景。

近年来,由五种或五种以上金属元素以等摩尔或近等摩尔比构成,具有各组元高度分散且混乱无序结构特征的高熵氧化物受到了研究人员的广泛关注。高熵氧化物主要有岩盐型、尖晶石型、钙钛矿型和萤石型等几种类型,在储能、催化、吸波及隔热领域均有很好的应用前景。综述了近年来固相反应法、喷雾热解法、共沉淀法、水热合成法、溶胶-凝胶法、溶液燃烧合成法和激光脉冲法等制备高熵氧化物的最新研究进展,详细比较了这些方法的优缺点。在此基础上,归纳总结了目前高熵氧化物的各类改性方法;提出了目前高熵氧化物的合成过程中出现的问题,并对高熵氧化物的未来发展趋势进行了展望。

环境水体中的重金属污染对生态环境和人类健康造成严重威胁,研发对重金属具有高效吸附性的复合材料具有重要意义。本研究以骨粉与不同摩尔比的Fe(NO₃)₃和KMnO₄ (4∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶4)为原料,利用溶液浸渍联合高温裂解法制备铁锰氧化物修饰的生物炭复合材料(FM-BCs);探究原料组成对复合材料组成、结构和表面性质和对水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)吸附能力的影响以及潜在的吸附机制。结果表明:铁锰氧化物修饰可改变材料的孔结构,且在生物炭表面引入Fe-O和Mn-O特征官能团;制备原料中KMnO₄和Fe(NO₃)₃的摩尔比对合成的铁锰氧化物-骨炭复合材料对水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力影响较大,其中在Fe(NO₃)₃和KMnO₄的摩尔比为1∶4条件下制备的复合材料(F₁M₄-BC)对重金属的吸附能力最优;通过吸附动力学和吸附等温线研究,表明FM-BCs对水溶液中的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附过程均是单层吸附和化学吸附,且Langmuir模型拟合结果显示F₁M₄-BC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别达到192.73 和427.00 mg/g。该研究结果为高效去除水中重金属污染物的环境修复材料的研发提供基础科学依据。

紫外光(UV)固化涂料是一种环保涂料,具有快速固化成膜等优点。报道了一种基于聚碳酸酯二醇软段,端基为碳碳双键的光固化聚氨酯预聚物,将该预聚物与几种丙烯酸酯活性单体复配,制备了光固化柔性聚氨酯,研究不同配方固化后涂层的性能。对固化后得到的胶膜及涂层的相关性能等进行了测试和比较。结果表明,在含有55%(质量分数)聚氨酯预聚物的涂料中,额外添加15%(质量分数)聚乙二醇(400)二丙烯酸酯,固化后具有良好的柔性和附着力,综合性能好。经湿热老化测试后仍可以保持与聚碳酸酯基材良好的结合力。

激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。

铜合金因其优异的耐蚀性、导电性等被广泛应用于建筑、海洋及电力工程等领域。但随着应用场景的复杂化和影响因素的多元化,一些高新技术领域对铜合金的耐蚀性要求在不断提高。由此,分析了国内外铜合金耐蚀性研究现状,总结了铜合金耐蚀性提升的主要方法如表面处理、热处理和多元合金化等,重点分析了各方法对铜合金晶粒尺寸、腐蚀产物、相变及晶体缺陷等的影响及耐蚀性提升的作用机制,展望了铜合金耐蚀性研究的未来方向。

环境污染是工业生产过程中亟需解决的一项重要问题,通过生物模板法合成了多孔异质结g-C₃N₄/TiO₂光催化剂,在降解甲基橙废水过程中显示高效的光催化性能。酵母菌作为软模板剂为材料提供了多孔结构和大比表面积,增加了水溶液中活性反应位点;同时,g-C₃N₄/TiO₂异质结结构作为电子转移通道,太阳光照射时,在内电场和库伦力作用下,氧化还原性较弱的电子和空穴互相结合,氧化还原能力较强的电子-空穴对保留下来。自由基捕获实验揭示了光照条件下复合材料周围出现的·OH和O^-₂分子,是光催化降解过程的主要作用成分。因此,生物模板法制备的多孔异质结g-C₃N₄/TiO₂是一种具有前景的降解有机染料废水的光催化剂。

金属有机框架(MOFs)材料因其独特的孔隙结构和便于调节的化学性质而在光催化领域显示出巨大潜力。沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)作为光催化剂面临光吸收不足的问题。针对现阶段ZIF-8在应用中存在的难点,采用吡啶基功能化修饰的方法,改善ZIF-8禁带宽度,从而提高ZIF-8的光催化活性。由2,2′-联吡啶修饰的ZIF-8(2-BP)具有最强的光催化活性,其光催化析氢效率约为910.14 μmol/(g·h),是未修饰ZIF-8的7.3倍。

以Sb₂Te₃为研究对象,通过掺杂Bi元素,采用水热法制备了Bi_xSb_2-xTe₃粉末,并以载玻片为衬底通过高真空热蒸发镀膜法制备了Bi_xSb_2-xTe₃薄膜。利用XRD、SEM、EDS、XPS等研究了Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的晶格结构、微观形貌、元素组成等;利用电学性能测试系统ZEM-3测试了Bi的占比对Bi_xSb_2-xTe₃薄膜热电性能的影响。结果表明,Bi_xSb_2-xTe₃具有菱形结构,颗粒和片层的形貌不规则,Bi³⁺掺杂后会取代Sb³⁺的位置。Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的电导率随着温度的升高表现出先降低后轻微升高的趋势,随着Bi掺杂量的增多,Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的电导率先增大后降低,塞贝克系数不断增大,在300 K时,Bi_0.4Sb_1.6Te₃薄膜的电导率最高为3 015 S/cm。Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的总热导率随温度的升高先降低后增大,随Bi掺杂量的增多不断降低,Sb₂Te₃在300 K时的热导率最高为1.61 W/(m·K)。随着Bi元素掺杂的增多,Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的功率因子先增大后降低,Bi_0.4Sb_1.6Te₃薄膜的功率因子在300 K时达到最大值16.2 μW/(cm·K²),说明在给定温差下Bi_0.4Sb_1.6Te₃复合热电材料能够产生更大的热电电压,实现更高的热电转换效率。

在溶胶-凝胶法的基础上利用两种不同的方法制备了二氧化钛(TiO₂)颗粒,甲基橙降解实验表明两步乙醇法制备的TiO₂颗粒的催化降解性能优于一步法制备的TiO₂;通过扫描电子显微镜(SEM)对TiO₂的表面形貌进行了表征,并利用X射线衍射(XRD)以及钙钛矿光电器件性能的表征可知一步法制备的TiO₂颗粒主要呈现出锐钛矿相,在空气的环境下将其应用于钙钛矿太阳能电池中,电池的光电转化效率(PCE)达到12.7%,而两步法制备的TiO₂颗粒出现了锐钛矿、金红石两种衍射峰,混晶形式使得钙钛矿电池的PCE下降至9.4%,因此可得出一步法制备的TiO₂作为电子传输层时可以提高钙钛矿太阳能电池的性能。

在新能源中要实现受控热核聚变反应,面壁等离子体材料(PMFs)的使用寿命成为了关键问题。在聚变堆中氘氚聚变反应会释放高能中子,高能中子反应会使钨产生嬗变生成铼。该反应可以抑制气泡的生长,降低辐照硬化和脆化,因此钨铼(W-Re)合金具有良好的抗等离子体辐照能力。对钨(W)及W-Re合金在离子辐照下的损伤行为机制进行了详细阐述,并对近几年来有关领域的研究进展作出综述与展望,为后期W-Re合金在离子辐照方面的研究提供参考依据。

由环境温度变化引起的材料尺寸的伸缩是精密仪器、光学元件、航空航天设备等结构件面临的共同问题。因瓦合金因在居里温度230 ℃以下具有小于2.0×10^-6/℃的低热膨胀系数,而具有极高的尺寸稳定性,这种独特性质使得因瓦合金在高精度高稳定尺寸变化领域具备绝佳的优势地位。然而,结合实际工况条件和具体应用环境,迫使因瓦合金在具有低膨胀特性的条件下,还寄予它其他的功能,比如高强性、磁性、阻尼性等,以满足不同领域对材料性能的多样化需求。为推动因瓦合金的深入研究,对因瓦合金组织性能的研究进展进行了综合评价,着重从沉淀强化、形变强化、磁性、阻尼、电沉积、增材制造6个方面对因瓦合金组织性能的强化途径进行了概述,并对其发展方向提出了一些看法,希望对今后关于因瓦合金性能优化工作的开展提供一定的参考价值。

永磁材料在现代工业与科学技术中发挥了重要的作用。近年来,借助机器学习方法在预测和优化永磁材料的制备与应用方面取得了巨大的发展。较为全面的综述了机器学习在永磁材料研究中的应用,介绍了机器学习的学习流程和常用的机器学习算法,综述了机器学习技术在微观特性分析与结构优化、磁性能预测与成分优化、探索新材料等方面的研究进展。提出了机器学习在永磁材料领域所面临的问题,包括数据维度高、样本量有限、噪音干扰大、缺失值较多等。在未来研究中,应深入研究并探索新的算法和优化策略,扩充数据集规模,以及结合智能化实验技术加快永磁材料的研发与改进。

纳米介孔氧化铁具有丰富的孔道结构、较高的比表面积、可控的孔径分布等优势,在吸附、分离、催化等领域有着广泛的应用。然而,不同的制备方法往往会得到不同形貌乃至不同晶相的纳米介孔氧化铁材料,通过运用不同的制备方法并调整实验参数,可以控制产物孔道实现有目的地“造孔”,进而根据其性能应用到各个领域。综述了纳米介孔氧化铁的制备进展及应用现状,并对该领域的研究方向提出了自己的观点。

为了研究硫酸盐冻融循环作用下沙漠砂混凝土(DSC)抗冻性能及强度规律,以不同质量分数硫酸盐溶液(3%、5%、7%Na₂SO₄)为冻融介质进行冻融循环试验,分析硫酸盐冻融下DSC表观特征、质量损失率、相对动弹性模量、抗蚀系数、超声波速损失率变化规律;建立硫酸盐冻融下沙漠砂混凝土GM(1,1)强度预测模型。研究结果表明,随着冻融循环次数增加,混凝土质量损失率、超声波速损失率增大,抗蚀系数与相对动弹性模量降低。沙漠砂替代率(DSRR)从0增至40%时混凝土表现出较好抗冻性能;当DSRR为60%时,过量沙漠砂的掺入对混凝土抗冻性能产生不利影响。较大质量分数硫酸盐溶液加剧混凝土破坏,降低了预测寿命。GM(1,1)模型预测结果平均相对误差小于2%,具有较好预测精度,可为西北地区硫酸盐冻融环境下混凝土结构服役评估提供参考。

随着科技的发展,便携式电子设备的使用日益广泛,不可避免地在其周围环境中产生大量电磁辐射,对电磁波吸收材料开发及性能优化迫在眉睫,这不仅能够保护人体远离电磁波干扰,同时也可以减少电磁波的二次污染,在民用和军事上都有着重要的研究意义。二维纳米材料 Mxene 具有低密度、大比表面积、优异的电导率和良好的化学活性等特点,在电磁防护领域具有巨大的应用前景。碳基材料,如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等,因其良好的热/电性能而被广泛用于电磁干扰保护,将Mxene与碳基材料进行有机结合、优势互补,则能设计、制备出高性能电磁吸收剂。综述了Mxene/碳基复合材料在吸波领域的研究进展,详细介绍了Mxene/碳基复合材料吸收剂的损耗机制,并对其结构进行分析。最后在制备、结构和多功能等方面对Mxene/碳基复合吸收剂的未来发展方向进行了展望。

随着集成化、小型化高性能设备的广泛使用,这些设备在运行过程中产生的强烈振动和剧烈噪声,给人类带来了一系列的环境和健康问题。利用阻尼材料将设备振动时产生的部分动能转化为热能或其它形式的能量耗散掉是有效解决振动和噪声问题的方法。硅橡胶材料具有优异的粘弹性,其主链Si-O键能较大,在较宽的温度范围内(-50 ~200 ℃)拥有稳定且可靠的力学性能,常作为减振降噪材料应用于航空航天、医疗设备、汽车轻工、电子电器等领域。然而,硅橡胶的高阻尼温域通常在其玻璃化转变温度(T_g, -120 ~-70 ℃)附近,常温和高温下的阻尼性能相对较差,有效阻尼温域较窄,难以适用实际工作需求。因此,需要对硅橡胶进行改性来增强和提高阻尼性能以拓宽其有效阻尼温域。综述了阻尼硅橡胶的研究进展。

由于与日俱增的能源污染以及不可再生化石燃料的大量消耗,探寻新的绿色清洁能源载体迫在眉睫。二维结构层状双金属氢氧化物在电催化分解水中表现出优异的电化学活性,但是导电性差、比表面小阻碍了性能的进一步提升。采用简便的水热法成功构筑了独特形貌的钴铁双金属层状氢氧化物(CoFe-LDHs),考察了催化剂电催化分解水性能。在1 mol/L KOH中,CoFe-LDHs-1∶1同时作为阴极和阳极在达到电流密度为10 mA/cm²时仅需要施加1.62 V电压,在电催化分解水稳定性测试中也表现出卓越的催化稳定性,50 h的稳定性测试中没有出现明显的性能衰减。

简述了铜钛合金的发展现状,主要介绍了以真空熔炼为基础粉末冶金为研究方向的铜钛合金的制备技术,论述铜钛合金固溶时效的相变过程与强化机理,对轧制工艺的强化原理进行了介绍。总结了时效工艺以及变形强化工艺与性能的关系,描述了第三元素对铜钛合金性能的影响,并对部分元素的影响机理进行了叙述,并对目前铜钛合金性能优化的前沿技术进行了介绍。

采用“grafting to”化学接枝法将碳纤维通过化学键键合接枝到碳纤维表面,制备氧化石墨烯接枝碳纤维跨尺度增强体(CF-GO)。通过测试碳纤维和CF-GO的单丝电导率和电磁参数,研究了接枝氧化石墨烯对碳纤维电磁学特性的影响。结果表明,与碳纤维相比,CF-GO的单丝电导率有所降低,但CF-GO的复介电常数实部、虚部和介电损耗角正切均有所增大。接枝氧化石墨烯可增强碳纤维的介电损耗能力,但对碳纤维的磁损耗能力没有影响。在0~18 GHz范围内,CF-GO的阻抗匹配率和衰减常数整体上较碳纤维大,其吸波性能更佳,碳纤维在高频段表现出较好的吸波性能。

Ti-Mn基AB2型Laves相合金在室温下具有可接受的储氢能力(~2%),良好的氢吸收/解吸动力学,良好的循环性能,易于活化和低成本等优势。研究表明,对于均匀单相,TiMn2具有最好的储氢性能。然而也存在循环稳定性弱、吸氢和脱氢平台坡度较大、吸氢解吸滞后严重等问题。从众多的研究与实际化的应用要求来看,元素替代仍然是改善合金储氢性能的主要方法。其中,V的添加可以使得氢原子间隙位置增多以及在不降低储氢容量的情况下有效降低平台压力。因此,以Ti-V-Mn基储氢合金的相结构为基础,阐述了C14Laves相和体心立方(BCC)相的变化规律以及两者之间的关联,系统总结了元素添加或替代、制备工艺以及热处理工艺等对Ti-V-Mn基合金储氢性能的影响规律。

氢能已成为世界主要国家首要发展的战略能源,制氢的方法主要有化石能源制氢、工业副产制氢和电解水制氢,其中质子交换膜(PEM)电解水制氢因具有零碳排放、产氢纯度高等优点,在未来氢能发展方面具有可观前景。酸性析氧反应(OER)作为PEM的阳极反应,由于其复杂的四电子转移过程,是限制PEM发展的主要原因之一。迄今为止,各种用于酸性OER的电催化剂已被广泛研究,铱基材料因具有优越的析氧催化性能,有效提高电解水效率,仍是最先进的酸性OER电催化剂。因此,开发高性能、低成本铱基催化剂已成为推动PEM发展的重要技术。综述了经典的吸附物演化机理(AEM),并总结不同铱基催化剂的发展和优化策略,最后,对铱基催化剂未来在酸性OER中的发展方向提出展望。

为了解决硬质聚氨酯发泡过程中存在塌泡、大孔等性能缺陷,通过绿色、简单的“硫醇-烯”点击反应一步制备了新型POSS基杂化硅氧烷泡沫稳定剂。通过调节疏水性基团TFEMA(甲基丙烯酸三氟乙酯)、CHE(环己烯)以及亲水性APEG(聚乙二醇单丙烯酸酯)基团之间的平衡探究具有最佳性能的新型泡沫稳定剂。核磁共振波谱及红外光谱证实了复合材料的成功制备,SEM表征以及乳白时间、流动性、压缩强度等测试表明结构易于设计与控制的POSS纳米材料,能有效促进组分之间有效互溶、降低表面能,末端羟基可有效化学连接到PU骨架结构,在泡孔形成过程中纳米无机POSS芯明显增强泡壁强度,有效抑制大孔的形成,这种无机纳米芯和低表面能分子设计产生的多功能协同,使得所制备的聚氨酯泡沫具有更加均匀的泡孔分布和出色的机械性能。研究为多功能泡沫稳定剂的分子设计和开发应用提供了新的启发和理论基础。

选择NaGdF₄作为基质材料,以Er³⁺、Yb³⁺为掺杂元素,采用水热法制备出了Er³⁺/Yb³⁺掺杂的NaGdF₄下转换发光材料,通过XRD、SEM、发射光谱、荧光衰减分析等对其进行了表征。结果表明,Er³⁺/Yb³⁺的掺杂没有改变NaGdF₄的晶格结构,未生成新的产物,样品具有较好的纯度,平均粒径尺寸在50~60 nm之间。以380 nm激发光照射样品,发射光谱出现了699,662,563和554 nm的发射峰,分别对应着Er³⁺离子的⁴I_9/2→⁴I_15/2、⁴F_9/2→⁴I_15/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2和²H_11/2→⁴I_15/2能级跃迁。随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,近红外光区的发光强度呈先上升后下降趋势,CIE色坐标表明样品的颜色由黄绿光区逐渐向蓝紫光区转变,当n(Er³⁺)∶n(Yb³⁺)=2∶2时,NaGdF₄发光材料在可见光区域的发射光谱强度最高。能量传递效率和量子效率随Yb³⁺浓度的增加而不断增大,当Yb³⁺的浓度达到6%(摩尔分数)时,样品寿命最低为7.70 μs,该掺杂浓度下的NaGdF₄具有最高的能量传递效率和量子效率,分别为81.19%和181.19%。

随着科技的发展,大量电子设备的应用使电磁辐射风险骤增,对信息安全、军事安全、生态安全带来威胁。建筑吸波材料能够有效降低电磁辐射危害,对生态文明可持续发展具有重要意义。以水泥基吸波材料为例,从吸波剂对电磁波的损耗机理(电阻型、电介质型、磁损耗型)及水泥基体结构(层状、周期、多孔)方面归纳总结了水泥基吸波材料的发展现状与研究中存在的不足,并对该类材料未来的发展方向进行了展望,为研发理想吸波器提供参考。

NiTi基记忆合金的超弹温域较窄(<100 ℃),限制了其应用范围。通过Ni、V元素共掺杂NiTi,采用真空感应熔炼、锻造、大变形拔丝及低温退火制备出纳米晶(NC)Ni₅₁Ti₄₉V₁(%原子分数)合金丝材,利用透射电镜(TEM)表征样品的微观组织,万能拉伸试验机表征样品的超弹性。结果表明,NC Ni₅₁Ti₄₉V₁合金为等轴纳米晶,平均晶粒尺寸为13 nm;在不同温度下进行拉伸测试,合金在-40~+100 ℃的宽温域内表现出优异超弹性,超弹温域宽于NC NiTi合金(25~100 ℃);另外Ni₅₁Ti₄₉V₁合金B2→B19′相变的临界应力温度依赖性(dσ/dT)随温度的降低而降低,从5.6 MPa/℃非线性降低至1.8 MPa/℃。

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究Co、Fe、Ni替位掺杂2D TiSi₂N₄后的晶体结构、电学性质以及光学性质。本征2D TiSi₂N₄的带隙为2.799 eV,为间接带隙半导体,且通过3种金属掺杂后变为直接带隙半导体;自旋向下的能带主要贡献来自于N-p轨道,Co、Ni掺杂后的2D TiSi₂N₄在禁带中分别引入2条和4条施主杂质能级,使得禁带宽度变窄,增加载流子浓度,但并不影响2D TiSi₂N₄的导电性;通过Co、Fe、Ni掺杂后的TiSi₂N₄在可见光和部分紫外光波段吸收能力得到显著增强,对紫外光的反射能力有所减弱;另外,通过对Fe、Ni掺杂2D TiSi₂N₄的SLME效率的计算,发现二者均可作为1 μm厚度的太阳能电池中吸收层的可选材料。

双脉冲电沉积技术在金属基体材料表面制备镀覆层,能够有效提高其表面硬度、耐磨、耐蚀等性能,其中工艺参数对镀层的结构和性能有着重要影响。利用双向脉冲电镀工艺制备镀层,研究了反向平均电流密度对镀镍层表面形貌、物相结构、镀速和硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。结果表明:在适宜范围内,随着反向平均电流密度的增大,镀镍层微观表面的洁净度呈现先升高后降低的趋势,镀镍层的沉积速率表现为递减趋势。镀镍层的表面硬度先升高后降低,镀镍层磨损失重比表现为先减小后上升的趋势。随着反向平均电流密度的增大,优化镍晶择优生长取向,促进镀镍层晶粒细化。当反向平均电流密度为-1.4 A/dm²时,显微硬度达到了最大值525.8HV_0.1,磨损失重比为最小值9.208%。反向平均电流密度为-1.4 A/dm²时,镀层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的自腐蚀电流密度降低了一个数量级(5.732×10^-6A/cm²),具有最高的自腐蚀电位(-0.173 V),电荷转移电阻为最大,表现出最好的耐蚀性。

铝钨复合材料作为高性能轻质结构材料具有良好的综合力学及优异的伽马射线屏蔽性能,在核工业、航天领域等领域受到了广泛的关注和应用,介绍了高性能铝钨复合材料的制备途径、界面反应、力学性能影响因素、屏蔽性能以及铝钨复合材料在航空航天、电子通讯、核领域等的应用,分析了铝钨复合材料存在的不足,为制备高性能铝钨制品提供了参考。

随着电子元器件的高密度集成化、轻量化,聚酰亚胺基石墨膜凭借其优异的导热性能得到广泛的关注。研究使用4,4,-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐作为单体进行共聚,磷酸钙为化学亚胺化试剂,研究了化学亚胺化试剂添加量对聚酰亚胺(PI)薄膜性能的影响,再进一步炭化、石墨化处理得到高导热PI基石墨膜,通过对石墨膜的微观形貌、晶型以及性能进行分析。结果显示,采用化学亚胺化法制备的PI薄膜经过石墨化处理后,所得石墨膜的微观形貌更加平整且致密有序、石墨化程度更高以及具有较大的晶粒尺寸和较小的晶格缺陷。当磷酸钙添加量为0.1%时,PI薄膜的拉伸强度达98.42 MPa,石墨膜的热导率达1 623.9 W·m^-1·K^-1。在模拟散热测试过程中,仅需60 s即可将石墨膜表面温度从60 ℃快速降温24 ℃,在现代集成化先进电子元器件和高端电子产品等热管理领域都具有很好的应用潜力。

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为一种具有高比表面积、高孔隙率、高稳定性的新型多孔材料在CO₂吸附分离领域有巨大的应用前景。为进一步提升ZIFs的CO₂吸附性能,同时采用合成前和合成后功能化策略,在室温下一锅合成空心双金属Co/Zn-ZIF,随后将四乙烯五胺(TEPA)作为合成后功能化改性剂,使用浸渍法得到TEPA@Co/Zn-ZIF,并将其应用于CO₂吸附和循环实验。通过XRD、FT-IR、SEM等测试手段对比分析了TEPA@Co/Zn-ZIF与ZIF-8、Co/Zn-ZIF的差异。CO₂吸附实验结果表明,改性后材料的CO₂吸附容量提高至2.53 mmol/g(比ZIF-8和Co/Zn-ZIFs分别高出60%和33%),其归因于掺杂金属使活性金属中心与CO₂产生更强的静电作用,以及-NH₂与CO₂的酸碱反应产生化学吸附。改性后材料循环5次仍表现出较好吸附效果(1.99 mmol/g)。

基于第一性原理计算的方法,对二维单层CrI₃及碱金属(Li、Na、K)掺杂后的电荷布局、晶体稳定性、电子结构和居里温度进行了计算和分析。研究结果显示:在单层CrI₃和碱金属掺杂后,各原子之间的键合能力较强,体系表现出稳定的共价键晶体结构。在由I原子组成的八面体晶体场中,Cr原子发生自旋劈裂现象,使得单层CrI₃呈现磁性半导体性质。而碱金属的掺入增加了体系的载流子浓度,加强了Cr原子间的铁磁交换作用,使居里温度由46 K提高到95 K。此外,电子浓度的提升使得Cr-3d轨道的电子占据数增加,导致Cr原子的自旋磁矩增大。这使得掺杂体系呈现稳定的半金属性,具有100%自旋极化率,并具备较大的半金属能隙,分别为1.13 eV(Li掺杂)、1.26 eV(Na掺杂)和1.41 eV(K掺杂),能有效抑制热扰动及自旋翻转,是自旋电子学领域的潜在候选材料。

微米级介孔SiO₂微球具有单分散、比表面积大和对光漫反射等特点,在吸附、电子和化妆品等工业领域具有广泛应用,但制备粒径大于20 μm的SiO₂微球仍具有挑战。研究通过Stöber法优化水醇比制备SiO₂, 将其疏水改性后作为Pickering乳液法的固体乳化剂成功制备了平均尺寸为41.8 μm的单分散性SiO₂微球。SEM研究表明其表面存在裂纹,内部填充大量多孔纳米SiO₂球;N₂吸脱附测试表明其为介孔材料,经550 ℃煅烧后微球破碎,表面积增大为369.47 m²/g。煅烧前后SiO₂微球对不同离子类型染料的吸附具有选择性。与Ni/Fe双金属-有机框架相比,煅烧后SiO₂微球与其复合作为电极进行电化学检测多巴胺的氧化峰电流提升了561.3%,灵敏度提升了51.0%,检出限为0.08 μmol/L,大幅度提升了1172.9%,并具有良好的抗干扰能力。

类液体功能化涂层是一种在固体基材上共价接枝的高柔性动态聚合物分子刷。因其具有极低的玻璃化转变温度,通常在-100 ℃以下,在空气中可以自由旋转与运动,表现出流体的高度动态特性,对各种表面张力液体呈低粘附、易滑落的特性,展现出极低的接触角滞后。介绍了类液体动态分子链的制备方法,类液体功能化涂层的防污原理及在不同领域中的防污应用,并对其未来的前景进行了展望。

NiTi基形状记忆合金在塑性变形过程中主要存在力致马氏体相变与位错塑性两种机制的竞争。为拓宽超弹性温域、减小残余应变,常需提升位错滑移临界应力,使其超过相变临界应力。细化晶粒是抑制位错滑移的典型手段,但这同时导致相变受制,使上述两类应力同步提升。目前,关于相变与位错滑移临界应力的晶粒尺寸依赖性的相对强弱尚不明晰。通过熔炼、锻造、拔丝及晶化退火制得不同晶粒尺寸的Ni₅₁Ti₄₇Nb₂(原子分数%)合金丝材,利用不同温度下的拉伸实验表征了Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金的超弹性与塑性变形行为。结果表明,Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金相变与位错滑移临界应力均具有Hall-Petch型晶粒尺寸依赖性,即临界应力与晶粒尺寸的平方根成正比。随晶粒尺寸减小,位错滑移临界应力比相变临界应力提升快的多,故可确保细晶化为提升超弹性的有效手段。

新能源汽车、智能电网等产业的飞速发展推动了电池储能技术的革新。二氧化锡因其理论比容量高、储量丰富等优点,被认为是替代锂离子电池传统石墨负极的潜在选择。然而,由于二氧化锡存在首次库伦效率低、循环寿命短和导电性差等问题,使其商业化应用受到限制。针对二氧化锡电化学储锂的性能缺陷,综述了二氧化锡负极材料的改性策略及其研究进展,并对二氧化锡在锂离子电池领域的应用前景进行了展望。

开发用于热能存储与传输的硬脂酸相变乳液,选取非离子表面活性剂Brijs分别与阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂SDS和SDBS、非离子表面活性剂Tween 40和Tween 60等3种类型的表面活性剂进行复配,通过相反转乳化法制备了硬脂酸相变纳米乳液。经过优化制备工艺参数,成功制备了平均液滴尺寸小于100 nm、分散相含量最高达30 %(质量分数)的稳定纳米乳液。纳米乳液具有较高的相变潜热,且在长时间贮存和100次冻融循环条件下表现出良好的流动性和稳定性。

随着人们的用电需求持续增大,高压电网及特高压电网的系统运行需要得到足够的保障,高压断路器的开断寿命成为影响高压及以上电压电网线路安全运行的重要因素。在电触头高压开断的过程中,由于击穿放电形成拉弧烧蚀等原因,触头表面会产生材料转移,多次累积下会造成电触头失效的结果,从而产生安全隐患。提高电触头的耐烧蚀性能非常重要,而目前对烧蚀性能的评价仍然依赖昂贵的型式试验验证。调研了石墨烯/铜钨(CuW)合金的制备方法和各种性能,以及高压电触头的开断过程中的物理过程。接着采用了石墨烯的掺杂改性铜钨整体触头材料,建立了电触头高压烧蚀仿真模型,通过有限元方法分析在多场作用下电触头的电弧侵蚀过程。结果发现石墨烯在CuW材料中均匀分布时能够提高材料的密度和力学性能,从而使电触头具有更好的力学以及电学性能。通过对电触头高压烧蚀过程的理论模拟和仿真模型的计算,得到电弧侵蚀下的电触头温度分布,对比石墨烯改性CuW以及现役传统CuW的电弧侵蚀下的电触头温度分布,发现石墨烯改性CuW具有更强的抗电侵蚀能力。初步解释了石墨烯在铜钨合金中的增强机理,并为后续石墨烯掺杂铜钨电触头的研发提供理论和模拟水平上的指导。