金属氧化物/氮化碳复合材料制备及光催化应用研究进展

摘要:高效开发利用太阳能是实现双碳战略目标的有效途径之一。光催化技术是目前利用太阳能进行能量转换而迅速发展起来的绿色技术,而金属氧化物/ 氮化碳复合材料更是当前光催化研究的热点之一。本文从金属氧化物/ 氮化碳复合材料的制备方法入手,综述并评析了溶胶- 凝胶法、水热法、共沉淀法和气相沉积法这4 类方法的优势和特点。重点阐述并对比了此类复合材料在光催化制氢、光催化二氧化碳还原、光降解污染物等三大关键应用领域的性能表现,证实了其在提升光催化效率和稳定性方面的优势。总结并提出了调整材料组成和比例、改变微观结构和形貌等策略,同时探讨了其他创新方法。此外,归纳了当前金属氧化物/ 氮化碳复合材料在实际应用中面临的问题与挑战,最后对该类复合材料未来的研究方向进行了展望。

第一性原理计算在金刚石/金属复合材料中的应用现状

摘要:金刚石具有硬度高、热导率高、化学稳定性好等优点,被广泛应用于超硬工具、半导体、光学和电子器件等领域。但金刚石与金属之间界面能高,影响金刚石/金属复合材料性能,改善其界面性能成为研究热点。第一性原理计算能从原子和电子尺度揭示金刚石/金属复合材料的界面结构与性能。本文阐述了第一性原理计算方法的理论基础,系统综述了其在金刚石/金属复合材料界面相互作用、热物理性能和相互化学作用研究中的应用,分析了第一性原理计算用于金刚石/金属复合材料存在的问题,并展望了未来。研究发现,不同晶面、终止物种、元素掺杂对界面结合和性能有显著影响,增强界面键合可提高复合材料导热性能。

环保型氧化物增强银基电接触功能复合材料研究进展

摘要:围绕研制开发具有与AgCdO性能相媲美的银基电接触材料,报道了近3 年来传统Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/CuO三种银基电接触材料体系的研究现状,主要论述国内外研究学者从掺杂改性、制备方法、材料模拟仿真、第一性原理计算等方面开展的大量优化研究;梳理了目前制备银基电接触材料体系的常规制备技术及其工作原理;简述了当前部分学者研制开发的诸如Zn2SnO4、LaSrCuO4、Ti2AlN、La2Sn2O7等新型增强相改性银基电接触材料体系;论述了关于材料模拟仿真、第一性原理等理论计算在电接触材料中的应用现状,这些理论计算为银基电接触材料的成分-结构-性能的优化设计提供了相应的指导意义,有助于缩短材料筛选与研发周期。采用新型表征技术检测Ag/CdO等电接触材料的本质特性,为新材料体系研发推导出最本质的设计判据,而关于电弧能量场作用下银基电接触材料的表面熔池特性、熔池内部冶金反应行为及其电寿命失效机制有待深入探究。

金属/陶瓷互穿网络结构复合材料:制备方法、结构特征与性能特点

摘要:金属/陶瓷互穿网络结构复合材料是一种具有特殊增强相结构的金属基复合材料,其增强相与基体相均呈现连续网络状三维结构。凭借其优异性能,金属/陶瓷互穿网络结构复合材料在电子封装、交通工具及武器装甲等领域展现出巨大应用潜力。本文梳理了金属/陶瓷互穿网络结构复合材料的制备方法,包括增强相多孔预制体制备方法如固相烧结法、有机泡沫浸渍法、生物模板法、添加剂法、溶胶−凝胶法、冷冻干燥法及3D打印法等,以及复合方法如无压浸渗法、挤压铸造法及真空压力浸渗法等。分析了金属/陶瓷互穿网络结构复合材料的力学性能、耐磨性能、热学性能特点以及相关机理。最后展望了金属/陶瓷互穿网络结构复合材料的发展前景及未来研究方向。

深海用复合材料耐压舱夹层结构设计

摘要: 本文以水下1000 m复合材料耐压舱为研究对象, 针对技术指标要求, 对耐压舱进行复合材料夹层结构设计, 通过有限元计算、铺层的多次迭代设计和结构校核, 最终设计了带有内环筋, 隔层面板和泡沫这种特殊“三明治”夹芯结构的碳纤维复合材料耐压舱, 重量较铝合金结构减重40%。对制备的耐压舱试件进行15 MPa外压试验考核。试验结果表明, 制备的复合材料耐压舱在使用条件下未发生渗水及结构破坏, 能够在实现减重的同时满足使用要求, 设计的复合材料夹层结构安全可靠, 为未来水下耐压舱体的设计提供一定的参考依据。

喷射复合电沉积技术研究进展

摘要:喷射复合电沉积技术在制备复合镀层方面具有显著的优势,如区域选择性好,镀层厚度容易控制等,并且可以结合脉冲电源、喷头设计等工艺参数和加入物理场的调控,进一步提高复合镀层的表面形貌和性能。本文介绍了喷射复合电沉积的发展历程,概括了不同工艺参数和不同物理场对复合镀层的影响,系统的综述了喷射电沉积法制备复合镀层的研究现状。采用喷射电沉积方法可在常温、常压环境下制备复合镀层,精准高效控制电沉积区域面积,提高材料的耐磨耗、抗腐蚀性能,可应用于各种类型刀具和电极表面,也可应用于大型金属材料表面,有很好的发展前景。

聚吡咯基纳米线复合材料的制备及其性能研究进展

摘要:聚吡咯(PPy) 因溶解度低、加工性能差而限制了其开发应用。针对该问题,PPy 复合材料的设计与研究备受关注。PPy 纳米线作为一种导电聚合物,因其独特的一维纳米结构、较大的比表面积和优异的电化学性能,表现出广泛的应用潜力,且其综合性能还可通过选择不同的合成方法、掺杂剂进一步优化。本文概述了PPy 基纳米线复合材料的制备方法及其在不同领域的应用状况。PPy 基纳米线复合材料的制备方法主要有化学氧化聚合法、电化学聚合法、模板法、一锅法等。PPy 基纳米线复合材料的应用主要集中在吸波材料、电容器、感器、催化剂、吸附材料和光热转换材料等领域。随着研究的不断深入和研究技术的更新,PPy 基纳米线复合材料有望在更多领域发挥重要作用。

复合材料加工技术及装备发展综述

摘要:分析复合材料加工的主要特点和基本要求,研究加工过程中复合材料的切屑及缺陷形成机制、刀具结构及磨损特点,梳理国内外复合材料加工技术和装备的发展现状。研究认为,应该加强基础理论研究、注重技术创新。研究建议:应重点完善对复合材料微观切屑形成机制、加工缺陷的相关研究,形成复合材料加工质量评价标准;深入研究复合材料/ 金属的叠层钻削技术,形成成熟的工艺体系;坚持加工设备自主研发,降低对国外设备的依赖。

碳纤维增强陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工技术的研究进展

摘要:碳纤维增强陶瓷基复合材料(Cf/SiC 复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点,被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备,但仍需进行二次加工以满足最终装配的尺寸精度和几何公差。然而,由于Cf/SiC 复合材料具有各向异性和多相非均质的材料特性,其高效低损伤加工需求备受关注。因此,系统地综述了文献报道的Cf/SiC 复合材料超声振动辅助铣削加工技术相关研究进展。首先概述了陶瓷基复合材料传统机械加工以及特种能场辅助加工技术的研究现状。其次,从陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工过程中直角切削试验和有限元仿真两方面总结了材料去除机理和超声作用机制;介绍了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削中切削力建模的方法和陶瓷基复合材料加工表面损伤及其剩余强度方面的研究。最后,分析了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工的发展趋势以及展望未来研究方向。

树脂基纤维增强复合材料在绝缘领域的研究进展

摘要:随着科学技术的发展, 复合材料逐渐被应用于高压输电、电子器件等电气电子相关领域。在这种特殊工况中, 设备或材料的绝缘问题成为影响其使用性能和寿命的关键。环氧树脂、聚丙烯等多种热固性、热塑性材料及其复合材料表现了出色的绝缘性能, 并同时具备良好的机械性能, 为电气电力电子设备提供了新的选择。本文针对复合材料在绝缘领域中的应用, 综述了材料本征性能及材料改性技术等方面的研究进展, 并对不同绝缘复合材料的应用进行了总结。