芳纶纳米纤维增强的碳纳米管复合纤维

摘要:利用浮动催化化学气相沉积法可以将性能优异的碳纳米管(CNT)组装成碳纳米管纤维(CNTF),但如何有效增强碳纳米管纤维内部碳纳米管及其管束之间的相互作用力,以大幅提升其力学和电学性能,是该领域的一个重要难题. 本文提出通过溶剂质子化策略,将芳纶纳米纤维引入碳纳米管纤维,制备得到了高性能的碳纳米管复合纤维材料,其拉伸强度达到1.23 GPa,杨氏模量达到26.97 GPa,相较于初始的碳纳米管纤维分别提升了92.1%和133.5%. 该复合纤维的比强度和比模量分别为28.67和628.67 cN/dtex,与芳纶纤维等高性能纤维相当. 此外,该复合纤维兼具良好的柔性与电学性能,可以直接作为纤维电子器件的电极材料,展现出良好的应用潜力.

高热导率材料的发展和应用

摘要: 概述了高热导率材料的分类、优缺点、制备方法和应用,包括陶瓷基封装材料、聚合物基封装材料和金属基封装材料。重点论述了金属基复合材料的应用和分类,金属层合板轧制工艺的研究,Cu/MoCu/Cu-Cu-MoCu-Cu( CPC)金属基层状复合材料的发展等。

智能微/纳米容器的制备及其防腐应用研究进展

摘要:智能涂层一直是涂层领域关注的重点。微/纳米容器在智能涂层中的主要作用是容纳缓蚀剂或活性剂的特定器皿,其设计和制备对于智能涂层的应用起到了十分关键的作用。本文在综合国内外文献基础上,对四种典型的微/纳米容器即埃洛石纳米管、介孔二氧化硅、类双层氢氧化物和分子筛的制备和应用进行了讨论,还重点介绍了这四种微/纳米容器在防腐领域的应用和研究进展。并指出了微/纳米容器体系构建、制备工艺优化以及在防腐应用中的发展前景。

可生物降解聚合物物理发泡研究进展

摘要:对比传统的聚合物发泡材料,可生物降解聚合物具有绿色环保和持续性的优点,广泛应用于农业、食品包装、生物医药领域中。通过物理发泡工艺制备的可生物降解聚合材料除具有自身的特性外,还兼具轻量化、绝热性和缓震性等优点,是传统石油基聚合物泡沫材料的潜在替代品。然而,可生物降解聚合物普遍存在分子链结构单一、熔体强度低和制备成本高等问题,并且在物理发泡过程中易发生泡孔破裂或熔并,从而导致基体收缩,泡孔结构难以保持。基于可生物降解聚合物物理发泡工艺的机理,对不同物理发泡方法进行了分类,并针对各类工艺的特点进行了全方位的阐述。随后,围绕几种典型的可生物降解聚合材料进行了发泡行为及参数关系的讨论,介绍了不同材料对发泡工艺及发泡剂的选择依据,综述了发泡条件对膨胀倍率和泡孔尺寸的影响规律。此外,对多种可生物降解聚合物在发泡过程中存在的问题给出了相应的解决方案,介绍了可生物降解聚合物泡沫在食品包装、电子电器、生物医疗材料领域中的功能应用,总结了发泡工艺、聚合物结晶行为及改性方法对可生物降解聚合物发泡过程的影响。最后,指出了可生物降解聚合物泡沫在未来发展中的方向与挑战。

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

摘要:采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2 和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420mm增加至500mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。

结构化液体的设计、构筑与应用

摘要:结构化液体是近年来基于二元流体体系,利用固体粒子液/液界面自组装和堵塞相变构筑的一类非平衡态软物质材料,兼具固体的结构稳定性和液体的流动性. 然而,受限于组装基元和成型方法,制备具有精准结构的智能结构化液体及衍生功能材料仍面临挑战. 我们课题组在该领域开展了大量研究工作,在发展界面调控新机制,制备液体/固体新材料,以及实现材料器件新突破等方面取得了系列创新成果. 本专论从固体粒子界面自组装机制出发,重点阐述了一种利用纳米粒子和聚合物液/液界面共组装制备纳米粒子表面活性剂,进而构筑结构化液体的普适策略; 总结归纳了结构化液体在响应性调控、高效精准构筑以及功能材料制备等方面的研究进展; 并对该领域面临的机遇和挑战做出展望.

基于力学超材料的柔性机械臂设计技术

摘要:以力学超材料为基础结构的柔性机械臂可通过力学超材料的调配设计实现多重弯曲运动。为探究该类柔性机械臂的变形特性,在分析柔性机械臂结构及其驱动原理的基础上,通过分段常曲率假设建立胞元组变形的数学模型,同时根据柔性机械臂单元的弯曲特性进一步提出了单节柔性机械臂单元和多节柔性机械臂单元的变形预测模型,最后通过实物实验验证了变形预测模型的有效性,完成了超过±90°的弯曲并对末端周围的环境进行探查,可应用于复杂狭小空间的检视。

纤维素基水凝胶研究进展

摘要:纤维素基水凝胶是一种基于天然高分子纤维素的三维网络亲水性聚合物,具有良好的生物相容性、高保水性、生物可降解性等特性。随着绿色低碳化发展理念的提出,可持续的天然聚合物材料已成为研究热点。纤维素基水凝胶作为天然聚合物的代表,在软材料领域备受关注。本文总结了纤维素基水凝胶的交联制备方法,主要有物理交联和化学交联。据此,介绍了纤维素基复合水凝胶在生物医药、柔性电子、食品工业、环境保护和生物工程等5 个领域的功能化应用。随着研究不断深入,纤维素基水凝胶将在未来更多领域具备广阔的应用前景。

增材制造技术制备高熵合金的研究现状及展望

摘要:高熵合金是近年来发现的一种新型合金,因其独特的设计理念、组织结构以及优异的性能,短短数年内获得了大量科研工作者的关注。由于高熵合金高成本的特点,采用传统制备工艺制备高熵合金结构件造成了一定浪费,尤其是在高精密复杂零部件方面。而增材制造是根据零件的三维数据直接制造出实体零件的技术,能够在很大程度上解决高熵合金在复杂零部件方面制备浪费的问题。同时,增材制造技术具有精确制造、快速凝固的特点,比传统制备工艺更能够保证合金的组织均匀性,也更有利于合金的组织细化,可以进一步发挥高熵合金性能的潜力。然而,高熵合金和增材制造都属于发展时间较短的新型研究方向,针对增材制造高熵合金的研究也尚处于起步阶段。本文介绍了高熵合金最常使用的几种增材制造技术,重点阐述了用增材制造技术制备的高熵合金的组织演变规律、力学性能、耐腐蚀性这几方面的研究进展,并对高熵合金复合材料的研究现状进行了归纳,同时对增材制造高熵合金的进展及优缺点进行了总结,并对增材制造技术制备高熵合金的研究提供了一些思路。

陶瓷吸波超材料结构光固化增材制造工艺研究

摘要: 陶瓷超材料吸波器具有耐高温、高强度、可完美吸波的特点,其结构复杂且具有周期性,是一种新兴的吸波器件。但传统成形方式在复杂结构制造上存在一定的局限性。本文提出一种基于光固化增材制造氧化铝陶瓷表面镀铁氧体的方法实现周期性复杂结构的陶瓷超材料吸波器。使用氧化铝粉末和光敏树脂,配制出可供 3D打印的氧化铝陶瓷浆料,利用3D 打印机成形氧化铝陶瓷坯体。根据 TG‑DSC 热分析法,确定了陶瓷坯体的脱脂工艺参数,烧结出氧化铝陶瓷样件。再利用浸渍法在氧化铝样件表面镀铁氧体膜,并烧结使其致密化。使用SEM 观察样件表面形貌,通过X 射线衍射分析物相组成,利用划痕法测试镀层的结合力。结果表明,本文提出的方法可以实现周期性复杂结构的陶瓷吸波器快速制造,为新型超材料吸波器的设计与制造提供了新的思路。