SiC纤维成键陶瓷材料研究进展

摘要:SiC纤维成键陶瓷(SiCfiber-bondedceramics,FBCs)作为一种由SiC纤维热压烧结而得到的新型高温结构材料,具有低气孔率、高纤维体积分数的结构特点,以及耐高温、抗氧化、高强度等性能优势,是航空发动机涡轮叶片、转子等高温部件的极佳候选材料。本文系统论述了SiC纤维成键陶瓷的研究进展情况,介绍了两类成键陶瓷(Tyrannohex与SATyrannohex)的结构特点与制备方法,讨论了成键陶瓷组成、结构与性能之间的相互关系,指出界面碳层对于成键陶瓷性能的发挥具有关键作用,着重介绍了SA-Tyrannohex型成键陶瓷的室温与高温力学性能,分析其具有优异高温性能的原因,总结SA-Tyrannohex考核验证与应用发展情况,指出目前成键陶瓷还存在复杂构件成型困难等问题,并展望了成键陶瓷未来需要进一步强韧化、加强动态服役考核等发展趋势与研究方向,最后提出开展SiC纤维成键陶瓷的研究对于我国耐高温部件新材料的研制具有重要意义。

二氧化钛制备技术研究进展

摘要:TiO2具有优异的白度、消色力等颜料性能,是物理、化学性质稳定的功能材料。综述了工业生产TiO2制备方法的现状和研究进展,分析各种制备方法的优势、劣势和发展前景。硫酸法能制备锐钛型和金红石型二氧化钛,并且可以制备不同类型的功能材料产品,氯化法只能制备金红石型产品,硫酸法与氯化法将会长期共存。氯化法中的熔盐氯化技术与中国的钛资源现状更加契合,沸腾氯化法的技术瓶颈和对高钛渣原料的严苛要求是下一步中国二氧化钛行业面临的急需解决的问题。新工艺技术中盐酸法对原料的要求简单,能够生产不同晶型和性能的TiO2,最具有工业化发展前景。今后,各种工业制备方法的发展方向必须向清洁、绿色、低碳和废物综合利用的方向发展,以满足日益严苛的环保要求和国内钛资源现状。

轻质三维多孔泡沫铝用作高性能锂金属负极骨架

摘要:将轻质、三维多孔且亲锂的泡沫铝用作锂(Li)金属负极骨架,通过简单的机械挤压方法,将泡沫铝与金属 Li复合,制得 Al@Li复合负极。泡沫铝自身的高亲锂性,能够为Li金属成核提供丰富且均匀的活性位点,诱导Li在泡沫铝内部的快速成核 和均匀电沉积。

高熵钙钛矿氧化物陶瓷的制备与应用研究进展

摘要:高熵钙钛矿氧化物陶瓷作为一种新型功能材料,凭借其高熵效应所赋予的优异介电性能、卓越的储能性能以及显著的催化活性,受到了国内外学者的广泛关注。本文首先概述了高熵钙钛矿氧化物陶瓷材料,介绍了其晶体结构基础与设计方法;接着探讨了多种制备方法,包括传统的固相反应法、溶胶-凝胶法,以及先进的闪烧法和放电等离子烧结技术等。此外,还系统介绍了高熵钙钛矿氧化物陶瓷的卓越性能,涵盖电学、磁学、热学以及介电与储能等方面,这些性能使其在电磁波吸收材料、固体氧化物燃料电池、介电与储能材料等诸多领域展现出广阔的应用前景。最后展望了高熵钙钛矿氧化物陶瓷未来的研究方向,包括新体系的开发、理论计算的深入以及应用领域的拓展等方面。

应用于极端热环境的氧化物多孔陶瓷及气凝胶隔热材料

摘要:随着航空航天装备向更高速度、更长航时的方向发展,飞行器在极端热环境中面临“新热障”挑战,传统热防护系统已难以满足其应用需求,亟须开展新型热防护系统的设计及制造研究。在防隔热一体化趋势下,隔热材料须兼具优异的隔热性能、耐温性能和力学性能。现有多孔陶瓷和气凝胶等存在显著性能权衡,亟须通过材料设计优化综合性能以满足极端应用场景的要求。系统介绍了氧化物多孔陶瓷及气凝胶作为高性能隔热材料的研究进展,详细阐述了氧化物多孔陶瓷及气凝胶的材料特性、制备方法、隔热性能、力学性能和耐高温性能等。通过组分设计、纤维增强、结构调控等手段,可以对多孔氧化物陶瓷及气凝胶在隔热性能与力学性能上进行调节,使其在极端环境热防护系统中展现出广阔的应用前景。

热管反应堆无机耐高温导热涂层的应用与研究现状

摘要:热管反应堆因具有结构紧凑、传热效率高和固有安全等特点而在深海、深地等极端环境核能应用中展现出重要潜力。为实现堆芯燃料与热管间的高效传热以及系统的长期稳定运行,需在热管与结构基体间引入无机耐高温导热涂层。围绕热管反应堆工程需求,综述了无机耐高温导热涂层的应用设计原则,系统概述了涂层的导热性能、高温稳定性、界面结合性能、热物性匹配性、辐照稳定性及化学相容性等关键性能要求;总结了典型材料体系,并重点介绍了硅基无机耐高温导热涂层材料的制备方法;概括了无机耐高温导热涂层的性能评价方法以及基于退化规律的寿命预测模型;最后,给出了未来无机耐高温导热涂层的发展方向。

电介质储能陶瓷的研究进展

摘要:电介质储能陶瓷因其卓越的性能特点,如高能量密度、快速充放电能力、优异的抗疲劳性和出色的高温稳定性,已成为固态脉冲功率系统中不可或缺的关键组件。本文总结了组分设计、宏/微观结构设计等关键技术对线性电介质、铁电体、弛豫铁电体和反铁电体储能性能的影响;并且分析了各种电介质储能陶瓷的最新研究进展;最后,对电介质储能陶瓷的未来发展方向进行了展望,强调了其在提升储能效率和拓展应用领域方面潜力。

面向工程应用的先进结构陶瓷材料强度可靠性研究进展

摘要:先进结构陶瓷材料具有良好的耐磨耐腐蚀性能,高比强度,高温蠕变小,高导热和低密度等优点,是高新技术或重大工程中的关键材料。先进结构陶瓷材料实现工程化应用最大的挑战就是保持其高的可靠性以实现更稳定的机械性能。然而先进结构陶瓷材料因自身脆性以及由材料组成、晶粒尺寸及缺陷分布不均匀所导致的强度离散等可靠性问题,限制了其作为工程结构材料的更广泛应用。基于工程应用的迫切需求及潜在的实际应用价值,文章梳理归纳了先进结构陶瓷材料断裂强度可靠性理论基础、评价方法和提升方法,并对先进结构陶瓷断裂强度可靠性改善途径进行了讨论,最后对未来高可靠性先进结构陶瓷的发展方向进行了展望。

无机生物材料调控神经细胞功能及神经化组织再生的研究进展

摘要:基于神经在组织再生中的关键作用, 开发具有神经诱导活性的组织工程支架引起了研究者们的广泛关注。近年来, 无机生物材料因具有高度可控的化学组成、微/纳拓扑结构及优异的理化性能, 在调控神经细胞功能及神经化组织再生中得到广泛应用。本文首先介绍了常用于神经调控的无机生物材料, 主要包括生物陶瓷材料和电活性材料, 接着阐述了无机生物材料通过调控细胞行为、调节免疫微环境和构建电活性微环境等途径对神经细胞活性及生物学功能的增强作用, 重点阐述了无机生物材料在脊髓、周围神经、皮肤、骨骼肌、海绵体等组织神经化再生中的最新研究进展, 最后讨论了无机生物材料在调控神经细胞活性及神经化组织再生中存在的难题及未来发展前景。

面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展

摘要:聚合物先驱体陶瓷是由聚合物先驱体经高温热解获得的新型陶瓷材料,其不仅具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、抗蠕变性等高温特性,以及优异的半导体特性和大压阻系数等功能特性,还兼具成分可设计性和可加工性,是一种在高温环境下极具应用潜力的传感材料。本文系统概述了先驱体陶瓷近年来在高温传感领域的研究进展,分析了先驱体陶瓷与高温传感密切相关的微观组织结构特点及其传感机理,讨论了先驱体陶瓷电学、高温、力学特性及对应的调控手段,重点总结了近年来其在高温领域中作为各类传感器应用的研究现状,最后对其未来作为极端环境下智能感知结构/功能一体化材料的应用前景进行了展望。