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材料导报 2017年第14期杂志 文档列表

材料导报杂志研究快报

用LiAlH4一步还原白炭黑制取多孔硅的研究1-3

摘要：多孔硅因其独特高效的光电效应而日益成为国内外研究的热点。在温度为450℃和500℃的条件下,采用LiAlH4热还原白炭黑（微米或纳米级二氧化硅）一步制得多孔硅,并利用XRD、红外光谱、扫描电镜、固体发射光谱等对实验产物进行了表征和分析。所提出的方法既绿色环保,又经济实惠,具有潜在的应用和推广价值。

材料导报杂志材料研究

三聚氰胺苯基磷酸盐的合成及在硬质聚氨酯泡沫中的应用4-10

摘要：以三聚氰胺（MEL）和苯基磷酸（PPA）为原料,合成出一种磷氮类阻燃剂——三聚氰胺苯基磷酸盐（MPP）,采用核磁共振磷谱和红外光谱对其结构进行了表征。通过极限氧指数（LOI）、UL 94和锥形量热测试对MPP阻燃的硬质聚氨酯泡沫（RPUF）的燃烧性能进行了研究。结果表明,当MPP添加量为15%（质量分数）时,阻燃RPUF的LOI为27%,达到了UL 94V-0级,其热释放速率峰值（PHRR）相对于未阻燃RPUF降低了约44%。采用热重分析（TGA）研究了阻燃RPUF的热分解特性,结果表明,添加15%MPP的阻燃RPUF的压缩强度和弯曲强度分别比未阻燃RPUF提高了50%和27%。导热系数测试结果表明,添加15%MPP的阻燃RPUF的导热系数稍微有所增加,约为0.025 9 W/（m·K）。

定向凝固多晶硅在微纳尺度下的力学性能研究11-15

摘要：采用纳米压痕测试系统测试了定向凝固多晶硅沿晶体生长方向横/纵截面的硬度与弹性模量,分析了其受组织各向异性影响的变化规律。使用连续刚度方法借助玻氏压头采集压痕开裂前的硬度与弹性模量,并测量压痕开裂后裂纹尖端到压痕中心点的距离,一次性计算出材料的断裂韧性,避免了开裂对硬度以及弹性模量的影响。结果表明：横截面（110）面的硬度与弹性模量均低于纵截面（111）面,但断裂韧性呈现相反趋势。借助3D原位扫描功能扫描压痕裂纹的三维形貌,发现裂纹主要由剪切滑移台阶所形成。拟合不同载荷下的裂纹长度以及压痕尺寸得出临界压痕尺寸,该值与运用理论推导得出的临界压痕尺寸的结果一致。

三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物的制备及其超级电容性能16-21

摘要：以制备的氧化石墨凝胶和苯胺-吡咯共聚物为原料,将二者进行混合超声分散,再以其混合分散液为前驱体,采用一步水热法制得三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物（3DAP）。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和电化学测试等研究了复合物的结构、形貌及电化学性能。结果表明：3DAP拥有丰富的三维多孔网状结构,并且颗粒状的苯胺-吡咯共聚物能够均匀地分布于孔隙间;作为电极材料,该复合物在0.5A·g^-1电流密度下比电容可达628.5F·g^-1,即使在大电流密度（20A·g^-1）条件下仍可高达384F·g^-1,且在1A·g^-1电流密度下经过1 000次的充放电循环后比容量保持率高达86.1%,表现出良好的倍率特性和循环稳定性,其超级电容性能远优于单纯的石墨烯以及苯胺-吡咯共聚物。

横磁处理对1K107纳米晶铁芯磁性能的影响及高频损耗分析22-25

摘要：对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶铁芯分别进行普通热处理与横磁处理,并检测铁芯经两种热处理后的各项磁性能。获得了各频率下损耗与幅值磁密的关系。结果表明,横磁处理降低损耗效果较明显,该方法在高频电力电子变压器铁芯领域具有潜在应用前景。损耗分离结果表明,横磁处理后,磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗在总损耗中所占比例分别为不变、升高、降低。横磁处理后,磁畴结构改变,以磁矩旋转磁化为主要磁化方式,降低畴壁共振造成的异常损耗是除降低磁滞损耗外,降低总损耗的另一原因。

Mg/Fe-LDHO/PES复合膜吸附材料的制备与除氟性能26-30

摘要：以层状氢氧化镁铁的焙烧产物（Mg/Fe-LDHO）和聚醚砜（PES）为原料,采用共混法制备了Mg/Fe-LDHO/PES复合膜吸附材料,并研究了其对水中氟离子的吸附性能,考察了初始pH值、初始F-浓度、吸附温度、吸附时间以及共存阴离子等因素对吸附效果的影响。结果表明：在25℃条件下,该复合膜饱和吸附容量为12.34mg/g,能在pH=4~10范围内保持稳定的吸附性能,吸附速率较高,前5min内即可达到平衡吸附容量的75%;低温有利于提高复合膜的吸附性能,吸附过程符合准二级动力学模型。通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对复合膜的形貌及结构进行了表征,采用电位滴定法测得复合膜的零电位点pH值（pHpzc）为9.4。

磁性金属有机骨架复合材料Fe3O4-COOH@MIL-101用于燃料油中含硫化合物的脱除31-34

摘要：燃料油中含硫化合物的脱除一直是人们关注和研究的热点。采用溶剂热法原位合成磁性金属有机骨架复合材料Fe3O4-COOH@MIL-101,并利用XRD、SEM等技术对其进行表征。基于动态吸附实验,利用GC法分析检测,考察该复合材料对模型油中两种噻吩类硫化物苯并噻吩、二苯并噻吩的吸附脱硫效果。实验结果表明,Fe3O4-COOH@MIL-101复合材料兼具MIL-101和磁性微球的双重优异性能,Fe3O4-COOH@MIL-101复合材料对苯并噻吩和二苯并噻吩的平衡吸附量可以达到7.99 mg/g和24.60mg/g,具有较快的吸附反应动力学且符合动力学二级模型。

活性组分掺杂对低温锰基催化剂脱硝性能的影响35-39

摘要：利用Ce和锰盐复配对单组分锰盐活性组分进行掺杂改性,并采用分步共混法制备一系列催化剂。催化剂活性测试显示锰盐复配及Ce的掺杂均能提高锰基催化剂低温活性,且锰盐复配形式的掺杂对催化剂低温活性提高更多。通过对比各催化剂强度状况发现活性组分的掺杂使催化剂的机械强度得到很大提高,而BET结果显示掺杂改性后的锰基催化剂其表面织构得到较大改善。催化剂的XRD结果表明500℃焙烧的锰基催化剂活性组分均以无定形态存在。通过对改性后的催化剂进行NH3-TPD和H2-TPR分析,发现相比于Ce对单组分锰盐的掺杂改性,锰盐复配形式的掺杂改性对催化剂表面酸量和氧化还原性能的提高更加显著。

含半不稳定边臂配体的钛配合物催化丙交酯聚合40-45

摘要：聚乳酸类材料作为可生物降解性材料具有广阔的应用前景。设计、合成了6种含半不稳定边臂的希夫碱配体L1—L6,并与钛酸四异丙酯络合合成相应的6种配合物C1—C6,配合物的结构和化学组成经元素分析、红外测试确定。将其作为催化剂催化丙交酯开环聚合,以催化剂C1为考察对象,系统研究了催化剂用量、温度、时间对聚合反应的影响,发现当单体与催化剂配比为2 000,温度为160℃,反应24h时,聚合产率最高,达90.35%,聚合物分子量达8.41×10^4。在上述优化条件下,比较了催化剂C1—C6的活性,结果表明催化剂活性按以下顺序递减：C6〉C4〉C3〉C1〉C2〉C5,同时,催化剂中心金属钛原子周围位阻相对稍小,配体中含配位能力较弱的半不稳定O边臂均有利于提高催化剂的活性。

改性纳米二氧化硅/水性聚氨酯杂化皮革补伤剂的制备及表征46-51

摘要：以自制聚酯和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料,添加不同用量的纳米SiO2,通过物理共混和原位聚合合成不同的水性聚氨酯乳液,并与进口聚氨酯补伤剂A比较。物理共混与原位聚合合成法制得聚氨酯的力学性能、粘数、吸水率、透光率、附着力均与纳米SiO2的改性方式与用量有关,与进口补伤剂A相比,所得聚氨酯的透光率不足,但附着力要优于进口补伤剂A。通过比较,添加0.10%吐温-80改性纳米SiO2和一定的助剂,原位聚合制得的纳米SiO2/水性聚氨酯材料可作为皮革补伤剂。

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究52-56

摘要：癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m（癸酸）∶m（棕榈酸）∶m（硬脂酸）=77.0∶11.5∶11.5,m（癸酸-棕榈酸-硬脂酸）∶m（膨胀石墨）=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。

钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能57-60

摘要：钛合金应用广泛,但在高温环境中极易被氧化,降低其力学性能及寿命。利用溶胶-凝胶法在TC11钛合金上制备梯度层（ZrO2＋Al2O3）＋表层（Al2O3）的复合梯度涂层,提高其高温抗氧化能力。将复合梯度涂层、单层氧化铝涂层以及基体在700℃进行100h的高温氧化,利用氧化增重数据拟合得到梯度涂层的氧化速率为0.015mg^2/（cm^4·h）,氧化指数为2.137,并结合氧化后EDS成分分布,发现复合梯度涂层可以提高基体的高温抗氧化性能。同时利用700℃热震实验比较了复合梯度氧化铝涂层试样和单层氧化铝陶瓷试样的热震次数,梯度层（ZrO2＋Al2O3）的存在缓解了基体与氧化铝陶瓷涂层之间热膨胀系数不匹配而导致的易剥落的问题,延长了涂层寿命,进一步提高了基体的高温抗氧化能力。

钛表面等离子体电解氧化制备的Ca-P-Si生物活性陶瓷膜的电化学性能61-66

摘要：采用等离子体电解氧化法在钛表面制备Ca-P-Si生物活性陶瓷氧化膜。将纯钛及等离子体电解氧化后纯钛两种样品分别浸在37℃的Hank模拟体液中,用电化学实验分析其电化学性能。动电位极化曲线和交流阻抗结果表明,经过等离子体电解氧化处理后纯钛的自腐蚀电位升高了0.7V,经过28d的浸泡,微弧氧化处理后钛的阻抗值仍接近未处理时的1.5倍。微孤氧化陶瓷膜提高钛基体耐腐蚀性能归因于外层的羟基磷灰石层及微弧氧化的致密内层形成隔离层将基体与溶液隔离,起到了抗腐蚀作用。

低碳钢液相等离子体电解硼碳共渗层生长特性研究67-71

摘要：在含有硼砂和甘油的电解液中对Q235低碳钢表面进行液相等离子体电解硼碳二元共渗（PEB/C）处理,研究不同时间条件下PEB/C共渗层的组织形貌,着重探讨了PEB/C二元共渗过程中电解质的分解反应和渗硼层快速生长机理。结果表明,在330V电压条件下,经过6min PEB/C处理后,在样品表面开始生成不连续的岛状硼化物;而经过30min PEB/C处理后,可以形成主要由Fe2B相组成的均匀致密的渗硼层,渗硼层的硬度可以达到1 800HV,厚度约为20μm。PEB/C共渗样品渗硼层的生长过程主要包括共渗初期阶段、生成岛状硼化物阶段和渗硼层均匀生长阶段。

电火花-超声复合技术制备镍微米空心球的研究72-76

摘要：采用电火花-超声复合技术,以电火花放电过程裂解及超声空化效应所产生的气泡为模板制备微米金属空心镍球,通过扫描电子显微镜、真密度比重仪、振实密度仪、豪斯纳比等对镍微粒在气泡球面的生长过程、镍空心球的成型机理和不同镍空心球的成型原因进行分析和研究,阐述了基于液相基底表面金属薄膜理论的空心球成型过程,并且着重研究超声对颗粒的空心率、微球形貌及微球流动性的影响。结果表明超声的加入使镍空心球的空心率提高10%~20%,改善了颗粒的流动性。

用于空间绿色发动机蓄换热的泡沫镍材料的性能研究77-81

摘要：针对空间绿色单组元发动机热启动工况,搭建了蓄换热实验装置,研究了泡沫镍的厚度、孔密度、体密度等参数对其与流动介质瞬时换热能力的影响。研究表明,泡沫镍的瞬时换热能力随厚度的增加而增强;在孔密度较小时（20~70PPI）,比表面积是影响泡沫镍的瞬时换热能力的关键因素,瞬时换热能力随孔密度和体密度的增加而增强;在孔密度较高时（100PPI）,流阻成为影响泡沫镍的瞬时换热能力的主要因素,泡沫镍的瞬时换热能力大幅增强,但随体密度的增加变化不明显。搭建了强制对流条件下泡沫材料流阻实验装置,测量和比较了泡沫镍与催化剂的流阻,发现泡沫镍的流阻随孔密度和体密度的增加而增大,所有泡沫镍的流阻均小于催化剂的流阻。从实际应用角度看,应综合考虑蓄换热实验、点火实验结果和对泡沫金属的力学性能要求等多项因素来选择泡沫金属的参数。

层间配置对成层式铝蜂窝吸能特性的影响82-87

摘要：为了考察层间配置对成层式铝蜂窝吸能特性的影响,设计了由4种类型铝蜂窝组成的多种成层式铝蜂窝结构,主要包括单层、双层、三层、四层的组合形式,分别对其进行准静力单轴压缩试验。结果表明：峰值力和平均平台力与面密度成正比,但随着蜂窝高度的增加,二者略微下降;等质量等尺寸的条件下,成层式蜂窝优于单层蜂窝;对比双层铝蜂窝结构发现,不等高成层结构更具缓冲吸能优势;对于同种蜂窝,随着叠层数的增加,MP值逐渐下降;根据压溃行为分析可知,当成层式铝蜂窝结构的层数大于等于4时,不能充分发挥其缓冲吸能作用。考虑到降低峰值力同时提高吸能水平,将上下层设置较硬型铝蜂窝、中间层设置较软型铝蜂窝的成层式结构可优先选择。

《材料导报》研究快报栏目征稿启事87-87

摘要：近年来,随着我国材料科研水平的不断提升,许多领域已经开始与发达国家团队形成研究成果的首发权争夺。为使我国材料学前沿论文得到优先、及时发表,保护我国材料科研工作者的首发权,《材料导报》特开辟＂研究快报＂栏目。栏目选题范围包括：高性能金属材料及合金,纳米材料,生物材料,复合材料,光、电、磁材料,能源材料,环境功能材料,等等。