以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料,用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料,研究了这种材料的组织和性能并探讨了TiC增强相的生成机理。结果表明,微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相。MWCNTs的添加量(质量分数,下同)低于1%时TiC呈现颗粒状且分布均匀,Ti基体致密;MWCNTs的添加量高于1.5%时TiC呈树枝晶形貌,Ti基体的组织粗化使复合材料出现较多的孔洞。MWCNTs的添加使材料由粘着磨损为主转变为磨粒磨损为主。随着MWCNTs添加量的提高,复合材料的显微硬度先提高后降低。MWCNTs添加量为1%的复合材料显微硬度最高(约为527HV)、耐磨性能最好(摩擦系数约为0.35)。与纯钛相比,TiC增强钛基复合材料的显微硬度提高了1.2倍,摩擦系数降低了0.4。
在650℃不同压力下将熔融的LiF-NaF-KF盐(46.5%-11.5%-42.0%,摩尔分数,FLiNaK)浸渗入2D C/C复合材料中,测试2D C/C复合材料的增重率、密度和力学性能的变化并用X射线断层扫描(X-ray CT)和扫描电子显微镜(SEM)观察FLiNaK熔盐的分布,研究了FLiNaK熔盐浸渗对2D C/C复合材料力学性能的影响。结果表明,FLiNaK熔盐分布在2D C/C复合材料开放的孔隙中、纤维束中和相邻层的裂缝中;随着浸渗压力的提高2D C/C复合材料的增重率增大、压缩强度和弯曲强度提高。FLiNaK熔盐浸渗产生的“二次增密”作用和2D C/C复合材料中残余应力的耦合效应,使其力学性能提高。
以氧化石墨烯和乙酰丙酮镍为原料,用溶剂热法合成了三维多孔RGO@Ni纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构和组成,根据拉曼谱分析了材料内部的石墨化程度和结构缺陷,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了材料的形貌和微观结构。结果表明,当RGO@Ni纳米复合材料的填充量(质量分数)为25%时在最小反射损耗(RLmin)和最大有效吸收带宽(EAB)方面显示出优异的EMW吸收性能;厚度为2.2 mm的RGO@Ni纳米复合材料其RLmin为-61.2 dB,而在2.5 mm匹配厚度下覆盖的EAB范围最广,为6.6 GHz(10.5~17.1 GHz)。这种复合材料优异的微波吸收性能,归因于协同效应的增强和特殊的多孔结构。
锂离子电池作为现代电子产品的重要能源供应装置,其性能的优劣直接关系到设备的使用寿命和性能。随着移动设备和电动汽车等市场的迅速增长,对于高性能锂离子电池的需求也变得越来越迫切。在锂离子电池的制造过程中,氟化学材料发挥着关键作用,特别是氟化合物和氟树脂在电池中的应用,成为提高电池性能的重要因素。
使用热重分析仪测定尼龙66(PA66)和两种不同玻纤增强尼龙66复合材料(GF/PA)的热分解曲线,用Kissinger法和Crane法研究了PA66和GF/PA的热分解动力学。结果表明:PA66、GF/PA-1和GF/PA-2的热分解反应级数分别为0.949、0.912和0.921,表明均为一阶热分解过程;热分解活化能分别为218.65 kJ/mol、121.81 kJ/mol和132.23 kJ/mol,表明玻纤的加入显著降低了PA66的热分解活化能。在加热速率相同的条件下两种GF/PA达到最大热分解速率的温度都比PA66的低,表明玻纤虽然改善了PA66的性能,但是加快了PA66的热分解过程,说明存在着“灯芯效应”。
以两种糖类化合物(葡萄糖与水溶性淀粉)为碳源,以SnCl4.5H2O为锡源用一步水热法制备了SnO2@C复合物。使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、N2吸脱附法和透射电镜(TEM)表征其组成和微观结构,并采用恒电流充放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)表征其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,糖类前驱体衍生的热解炭和直径为4~5 nm的SnO2纳米点生成了稳定的复合结构,炭基体的缓冲作用和材料纳米化缓解了SnO2的体积膨胀效应,使材料的结构稳定性和电化学性能提高。由于葡萄糖热解炭的有序度比淀粉热解炭更高,这组试样具有更好的循环性能和倍率性能,在2 A/g大电流密度下其比容量高于400 mAh/g。
将SiC泡沫陶瓷氧化后用挤压铸造法制备了SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁(DI)双连续相复合材料(SiCfoam/DI)。使用气固两相流冲蚀磨损试验机对比研究了冲蚀时间(t)、粒子速度(ν)和冲蚀角度(α)对SiC颗粒/球墨铸铁复合材料(SiCp/DI)、SiCfoam/DI复合材料和DI冲蚀性能的影响,并分析了冲蚀机理。结果表明:随着冲蚀时间的增加三种材料的冲蚀速率逐渐减小并趋于稳定;随着粒子冲击速度的提高DI的冲蚀速率逐渐增加,冲蚀速率与ν2.95成正比;在冲击速度小于87.5 m/s时SiCp/DI和SiCfoam/DI复合材料的冲蚀速率相近,冲击速度大于87.5 m/s时SiCp/DI复合材料的冲蚀速率明显地比SiCfoam/DI复合材料的高。随着冲蚀角度的增大DI呈现出脆性材料的冲蚀特征,SiCp/DI和SiCfoam/DI表现出典型的塑性材料的冲蚀特征,最大冲蚀速率对应的冲蚀角为45°。低角度时DI的冲蚀机理为微切削,高角度时为冲蚀坑和微裂纹。用高速粒子冲击时,由于SiC泡沫陶瓷的整体增强作用和阴影保护效应,SiCfoam/DI比SiCP/DI和DI具有更高的抗冲蚀磨损性能。
通过湿化学还原在碳布(CC)表面沉积非晶Co-W-B催化活性物质,制备一种自支撑Co-W-B/碳布(Co-W-B/CC)复合电极材料。电化学研究结果表明,Co-W-B/CC材料在NaOH溶液(1 mol/L)中表现出良好的电解水催化性能。制备过程中[WO42-]/([WO42-]+[Co2+])比值为50%的Co-50W-B/CC样品其催化活性最高:10 mA/cm2时的OER过电位为0.394V,OER过程的Tafel斜率为96.8 mV/dec;-10 mA/cm2时的HER过电位为0.098 V,HER过程的Tafel斜率为117.4 mV/dec。对电化学阻抗的分析结果表明,本征催化活性和电化学活性面积两者的提高,使Co-50W-B/CC样品在较低的电流密度下具有与贵金属基材料相近的催化活性。
使带有环氧基团的三缩水甘油基对氨基苯酚(TGPAP)分别与溴代正丁烷(BB)、2-溴乙醇(BE)反应,合成了反应型粘土有机修饰剂溴化(正定烷基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPB)和溴化(2-羟乙基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPE)。用这两种修饰剂改性粘土,分别制备出具有相同反应官能团但与环氧树脂的相容性略有不同的两种有机化粘土(B-Clay和E-Clay)。再用“粘土淤浆复合法”制备出两种环氧树脂/粘土纳米复合材料,研究了两种反应型有机修饰剂对纳米复合材料的结构和性能的影响。结果表明:带有羟基的E-Clay以高度无规剥离形式均匀分布在环氧树脂基体中;而B-Clay则形成了无规剥离/插层混合结构。两种粘土均参与固化反应在环氧树脂基体和粘土片层间产生了较强的界面作用力,从而显著提高了纳米复合材料的拉伸强度。粘土质量分数为3%的两种纳米复合材料,其拉伸强度分别达到32.4 MPa(E-Clay)和28.0 MPa(B-Clay),比对应的纯环氧树脂聚合物分别提高了76.47%和52.51%。同时,这两种纳米复合材料的玻璃化转变温度(Tg)也略有提高。
研究了铜含量和烧结温度对Fe-Cu基粉末冶金复合材料摩擦磨损性能影响。结果表明,Cu含量为20%~60%,随着Cu含量的提高耐磨性能先随之提高,Cu含量为40%时耐磨性能达到最优值,平均摩擦系数最小为0.172,磨损量为0.007 g;随着Cu含量的进一步提高耐磨性能反而降低。烧结温度为1096~1296℃时,随着烧结温度的提高耐磨性能随之提高,温度达到1196℃时耐磨性能达到最优,平均摩擦系数最小为0.123,磨损量为0.0018 g;烧结温度再提高耐磨性能反而降低。在最优工艺烧结过程中液相Al分别与Fe和Cu基体生成固溶体,使材料的密度和强度提高。MnS分解后,Mn与Fe基体生成固溶体,部分C也与Fe基体生成固溶体,两者促进了合金的固溶强化。其余的单质C,使合金的润滑性能提高。烧结后,Cu晶粒组织变得均匀细小,在Fe基中以网状形式存在。以上各组元的特殊作用使Fe-Cu基复合耐磨材料具有优异的耐磨性能。
采用氧气介质阻挡放电(DBD)等离子体处理PBO纤维表面,用以改善PBO纤维与双马来酰亚胺(BMI)树脂之间的界面粘结性能。结果表明,用氧气等离子体处理PBO纤维能大幅度提高PBO/BMI复合材料的层间剪切强度(ILSS)值,最佳处理条件为功率30 W/m3、时间24 s,ILSS值从43.9 MPa提高到62.0 MPa。经过氧气DBD等离子体处理的PBO纤维其表面的氧含量明显提高,氮含量变化不大,甚至在过度处理时降低;官能团-O-C=O基团的含量从0提高到3.16%,-C-O-的含量也明显提高;在氧气DBD等离子体处理后的PBO纤维表面产生大量凹凸不平和沟壑,使纤维表面的粗糙度提高。而表面氧含量的提高和表面形貌与粗糙度的变化,是PBO/BMI复合材料ILSS值提高的重要原因。单丝拉伸实验结果表明,适当的DBD等离子体处理不会对PBO纤维表面产生不良影响,不影响其在复合材料中的作用。
钠离子电池是一种新型的可再充电电池,其正极材料的性能对于电池的容量、循环寿命和能量密度等方面至关重要。过去,由于正极材料性能的限制,钠离子电池一直未能达到与锂离子电池相媲美的水平。近日,一支大学生创新团队通过不断的研究和实验,最终成功研发出一种高性能的钠离子电池正极材料。
为了进一步推动我国新能源材料产业的发展,加快能源结构转型升级,由成都理工大学、中南大学、成都大学、四川大学、中冶有色技术平台、中国有色金属智库联合主办,有色金属资源循环利用国家地方联合工程研究中心、中南大学资源循环研究院、成都理工大学材料与化学化工学院、后续能源材料与器件教育部工程研究中心、北方中冶(北京)工程咨询有限公司承办的“中国新能源材料与器件第六届学术会议”定于2024年4月25-27日在四川省成都市召开。
稀土作为重要的战略资源,其广泛应用于新能源、高端装备制造、电子信息等领域,对于推动经济结构转型升级具有重要意义。福建是中国稀土资源的主要产地之一,稀土新材料产业在该省具有巨大的发展潜力。然而,由于技术门槛较高、产业链配套不完善等因素,稀土新材料产业在福建省发展仍面临一些困难和挑战。近日,省工信厅、财政厅对《福建省稀土及关联产品生产应用奖励办法》进行修订,联合印发了《福建省稀土新材料生产应用奖励办法》,鼓励技术创新和产业升级,推动福建稀土新材料产业迈向高质量发展的道路。