石墨烯/环氧树脂复合涂层的γ射线辐照损伤及其腐蚀防护性能

用硅烷偶联剂对石墨烯表面进行修饰,制备石墨烯/环氧树脂复合涂层。通过交流阻抗(EIS)和塔菲尔极化曲线(Tafel slope)等电化学方法分析复合涂层经伽马射线辐照后的腐蚀防护性能。采用电子自旋共振(ESR)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)等测试复合涂层的γ射线辐照损伤,探索了石墨烯在环氧树脂中抗辐照损伤的作用机理。Tafel结果显示复合涂层经280 kGy辐照后,腐蚀电流为6.140×10~(–9) A/cm~2,而纯环氧树脂涂层的腐蚀电流则为1.340×10~(–8) A/cm~2,说明石墨烯可以使复合涂层保持较好的腐蚀防护性能。ESR分析表明,复合涂层中的石墨烯可以降低环氧树脂基体在γ射线辐照过程中产生的过氧自由基,表明石墨烯可有效吸收辐照过程中的自由基。辐照前后复合涂层的FT-IR图谱没有发生明显变化,说明石墨烯有效降低了伽马射线对环氧树脂的结构损伤。因此,可以认为石墨烯能够减缓环氧树脂在高能辐照环境中的老化,从而延长其使用寿命。     

CaO-B2O3玻璃助烧的零膨胀系数β-锂霞石陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备CaO-B₂O₃玻璃（简称“CB”玻璃）助烧的零膨胀系数β-锂霞石陶瓷。通过差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)手段分别对CB玻璃的热学特性和助烧后的β-锂霞石陶瓷样品的物相与显微形貌进行表征。结果表明, CB玻璃具有良好的助烧效果, 可以显著降低β-锂霞石陶瓷的烧结温度(从1300℃降至1150℃), 并大幅提高陶瓷的相对密度(从93.3%提高到97.4%)。加入CB玻璃助烧剂, β-锂霞石陶瓷致密性显著提高, 内部无微裂纹存在。加入4wt%和6wt% CB玻璃的β-锂霞石陶瓷在室温~200℃范围内具有零膨胀系数, 分别为0.02×10^-6/K和0.4×10^-6/K。然而, 加入8wt% CB玻璃的β-锂霞石陶瓷样品中产生了具有高正膨胀系数的新物相LiAlO₂, 使样品的热膨胀系数提高至3.46×10^-6/K。     

海藻酸钠离子凝胶法制备直通孔氧化铝多孔陶瓷

利用海藻酸钠的离子凝胶过程, 采用溶剂置换结合冷冻干燥的工艺, 成功制备了具有高度有序六方排列的直通孔多孔氧化铝陶瓷, 整个工艺过程及所使用的原料都是环境友好的。研究结果表明, 1500℃烧结2 h样品的孔径尺寸在200 μm左右, 且与固相含量的关系不大, 而孔壁上存在0.3 μm~0.5 μm的小孔。通过控制浆料中氧化铝的固相含量可以对材料的性能进行有效地调控, 研究表明, 随着固相含量从5wt%提高到15wt%, 材料的密度从0.87 g/cm³提高到1.16 g/cm³, 渗透率从2.57×10^-11 m²下降到2.16×10^-11 m², 而抗压强度从(18.9±3.2) MPa提高到(44.2±5.4) MPa, 平行孔道方向的热导率从2.1 W/(m·K)提高到3.1 W/(m·K), 而垂直孔道方向的热导率从1.3 W/(m•K)提高到1.7 W/(m·K), 并且平行孔道方向热导率的增加幅度要明显大于垂直孔道方向。     

中温固体氧化物燃料电池Nd2NiO4+δ-Ce0.8Gd0.2O2-δ复合阴极性能研究

研究了Nd₂NiO_4+δ (NNO)-Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ (CGO)复合化合物在中温固体氧化物燃料电池的性能, 包括NNO-CGO复合阴极的烧结温度以及复合比例。采用流延法、丝网印刷法和高温烧结法相结合制备了尺寸为50 mm × 50 mm的平板式NiO-YSZ阳极支撑SOFC。单电池是由NiO-YSZ阳极支撑层、NiO-YSZ阳极功能层、YSZ电解质层, CGO阻挡层, NNO-CGO复合阴极层以及La_0.6Sr_0.4CoO_3-δ (LSC)集流层共同组成。研究结果表明, 当70NNO-30CGO复合阴极烧结温度为1000℃, 单电池在800℃展现出最大功率密度385 mW/cm² (0.7 V), 欧姆阻抗、极化阻抗和面积比电阻分别为0.31、0.266和0.576 Ω·cm²。电化学阻抗分析结果表明, 电荷转移阻抗是电池极化阻抗的主要来源。测试后电池截面的SEM观察结果显示电池各层之间均展现出良好的烧结结合。同时, 与前期研究结果比较可以发现, 具有相同复合阴极层的电池增加CGO阻挡层后功率密度下降, 欧姆阻抗增加, 但极化阻抗却降低。     

含磷石墨烯的制备及复合涂层的耐蚀性能

以植酸(PhA)为原料,采用热解法制备含磷石墨烯(PhA-G),并以硅树脂(SiR)为成膜物制备含磷石墨烯/硅树脂(PhA-G/SiR)复合防腐蚀涂层。通过拉曼光谱和XPS分析含磷石墨烯的结构,通过SEM、TEM和AFM观察含磷石墨烯的形貌,通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线和盐雾实验等研究复合涂层的耐蚀性能。结果表明：相比于纯SiR涂层和氧化石墨烯/硅树脂(GO/SiR)复合涂层,PhA-G/SiR复合涂层对金属的保护作用更好;当含磷石墨烯添加量为3%(质量分数)时,PhA-G/SiR复合涂层表现出较好的疏水性和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为3.72%;腐蚀电流密度为3.53×10^-10 A/cm²,电化学阻抗值达到3.82×10⁷ Ω·cm²,耐盐雾达到960 h。     

基于Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ对称固体氧化物燃料电池的性能优化研究

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法分别合成了Pr_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(PSCF)和Gd_0.2Ce_0.8O_2-δ(GDC)粉体, 高温固相法合成La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)电解质粉体。以LSGM为电解质, PSCF同时作为阴极和阳极, GDC作为功能层材料, 构建了对称固体氧化物燃料电池PSCF│GDC│LSGM│GDC│PSCF。利用X射线衍射法研究材料的成相以及相互间的化学稳定性, 交流阻抗法记录界面极化行为, 用扫描电子显微镜观察电池的断面微结构, 用自组装的测试系统评价电池输出性能。结果表明, 合成的PSCF粉体呈立方钙钛矿结构, 具有良好的氧化-还原可逆性。使用GDC功能层明显改善了氢气环境下PSCF与LSGM材料间的化学相容性以及电池的输出性能, 800℃时, 电极│电解质界面极化电阻从6.892 Ω·cm²下降到0.314 Ω·cm²; 以加湿H₂(含体积分数3%的水蒸气)为燃料气, 空气为氧化气时, 单电池输出功率密度由269 mW/cm²增大至463 mW/cm²。研究结果显示, PSCF是对称固体氧化物燃料电池良好的候选电极材料, GDC功能层对改善电池长期稳定性能具有潜在的应用价值。     

高温热还原氧化石墨烯/聚酰亚胺复合涂层的制备及防腐蚀性能研究

将高温热还原氧化石墨烯(TRGO)作为二维纳米填料添加到聚酰亚胺(PI)聚合物基质中, 制备了不同质量分数的TRGO/PI纳米复合耐蚀涂层, 采用交流阻抗谱和动电位极化曲线评估了涂层在模拟海水(3.5wt%NaCl溶液)中的电化学腐蚀行为。结果表明: 与纯PI涂层相比, 添加TRGO可以显著提高涂层的电阻和腐蚀防护效率; 当TRGO的添加量为0.3wt%时, 对涂层耐蚀性能的增强效果最好, 最大涂层电阻为1.3176×10⁶ Ω, 最高腐蚀防护效率可达到99.65%, 其防蚀增益与片层结构TRGO的物理阻隔性能有关。     

银复合的Ge-In-S-CsI硫系玻璃的非线性光学性能研究

通过真空熔融淬冷法制备了银复合的70GeS₂-20In₂S₃-10CsI硫系玻璃样品, 利用Z-扫描技术研究了玻璃样品在800 nm处三阶非线性光学性质, 发现引入Ag可提高其折射率n和非线性折射率γ, n从2.204增加至2.4087, γ从23.3×10^-18 m²/W增加到30.5×10^-18 m²/W, 此外非线性响应时间从70 fs增加到79 fs。热处理对玻璃的非线性光学性能的影响研究显示, 热处理后样品的γ增加至44.3×10^-18 m²/W, 是As₂Se₃玻璃的两倍多。发现析晶后带隙变小(吸收边红移)导致非线性吸收系数β减小, 使得样品的品质因子提高至3.3。Ag复合的硫系玻璃及玻璃陶瓷非线性折射率大、品质因子高、非线性响应快, 有望用于全关开关等各类非线性光学器件中。     

In:Ga2O3氧化物半导体晶体的生长与性能研究

β-Ga₂O₃晶体是一种新型宽禁带氧化物半导体材料, 本征导电性差。为了在调控导电性能的同时兼顾高的透过率和结晶性能, 离子掺杂是一种有效的途径。采用光学浮区法生长出ϕ8 mm×50 mm蓝色透明In:Ga₂O₃晶体, 晶体具有较高的结晶完整性。In³⁺离子掺杂后, β-Ga₂O₃晶体在红外波段出现明显的自由载流子吸收, 热导率稍有减小。室温下, In:Ga₂O₃晶体的电导率和载流子浓度分别为4.94×10^-4 S/cm和1.005×10¹⁶ cm^-3, 其值高于β-Ga₂O₃晶体约1个数量级。In:Ga₂O₃晶体电学性能对热处理敏感, 1200℃空气气氛和氩气气氛退火后电导率降低。结果表明, In³⁺离子掺杂能够调控β-Ga₂O₃晶体的导电性能。     

MgO/SrO/La2O3多元添加对(Zr0.8Sn0.2)TiO4微波陶瓷结构性能影响

基于液相促进固相反应烧结机制, 设计MgO/SrO/La₂O₃多元复合添加(Zr_0.8Sn_0.2)TiO₄(ZST)体系, 探究复合添加剂对ZST陶瓷的物相组成、微观结构、烧结特性以及高频介电性能等参数的影响。实验结果表明: 陶瓷的主晶相均为ZST相; 适量添加MgO/SrO/La₂O₃可以有效地降低ZST陶瓷的烧结温度, 获得较优的微波介电性能; 但MgO添加量的增多对材料的综合性能有小幅度的影响; SrO的添加量过大会造成晶粒的不完全生长、瓷体不致密和气孔的增多, 从而导致材料的密度、介电常数和Q×f值的下降; 此外, 添加剂对陶瓷的频率温度系数(τ_f)影响不大。在复合添加0.2wt%MgO、0.6wt%SrO、1.0wt%La₂O₃时, 1300℃保温5 h的ZST陶瓷综合性能优异: ρ=5.14 g/cm³, ε_r=40.11, Q×f=51000 GHz (f=5.61 GHz), τ_f=-2.85×10^-6℃^-1。     

石墨烯复合防腐蚀涂料的研究进展

石墨烯具有其优异的力学、电子学、热学、磁学、化学特性及屏蔽性能,在防腐蚀领域具有巨大的潜力.目前石墨烯在防腐蚀应用上主要有2种方式,一种是直接作用在基材上,另一种是作为纳米填充物对聚合物涂层改性.石墨烯与具有防腐蚀性能的聚合物材料复合使用,所制备的复合防腐蚀涂料的综合防腐蚀性能得到大幅提高.围绕复合防腐蚀涂料研究,介绍...     

TiO_2-GO的制备及TiO_2-GO/环氧树脂涂层的抗腐蚀性能

为了提高环氧树脂涂层的抗腐蚀性能,首先,利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。然后,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性纳米TiO2负载在GO表面,制备了改性纳米TiO2与GO的复合颗粒(TiO2-GO),通过FTIR、XRD和SEM对TiO2-GO进行了表征。最后,将TiO2-GO分散于环氧树脂中,分别制备出TiO2-GO含量为1wt%、2wt%和3wt%的TiO2-GO/环氧树脂涂层及纯环氧树脂涂层,通过SEM观察了涂层断面形貌,利用电化学工作站和高温高压抗腐蚀测试表征了涂层的防腐蚀性能。结果表明:纳米TiO2通过化学键与GO结合在一起,将TiO2-GO分散于环氧树脂涂层中可以显著提高环氧树脂涂层的抗腐蚀性能。研究为通过添加GO的方法改善环氧树脂涂层的防腐性能提供了参考。     

石墨烯无溶剂纳米流体的制备及其在防腐导热涂料中的应用

通过在氧化石墨烯(GO)表面沉积Fe₃O₄纳米粒子制备得到GO@Fe₃O₄复合纳米粒子,再进一步通过表面接枝KH560-M2070,成功制备出石墨烯无溶剂纳米流体,从而改善石墨烯类材料在环氧树脂基体中的分散性和相容性。采用TEM、XRD分析方法对制备的石墨烯无溶剂纳米流体进行表征,同时对石墨烯流体/环氧树脂涂层的耐水、耐酸碱和导热性能进行了探究。      

磁功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能

先以氧化石墨烯和三氯化铁为原料并用高温水热法制备还原氧化石墨烯/ Fe₃O₄(rGO/Fe₃O₄)复合物,再用其改性环氧树脂制备出rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料,研究了(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加对其性能的影响。结果表明,(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加量为30%的复合材料其冲击强度达到27 kJ/m²,比纯环氧树脂的冲击强度提高了58.8%。在环氧树脂中添加rGO/Fe₃O₄复合物,使其吸波性能显著提高。rGO/Fe₃O₄复合物的添加量为20%的复合材料,其反射率在小于-10 dB的频率范围为7.7~12.3 GHz,有效吸收频宽达4.6 GHz,覆盖了整个X波段。随着石墨烯含量的提高rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料达到最小反射率的位置向低频位置移动,控制rGO和Fe₃O₄的相对含量可调控这种复合材料的吸波性能。     

Strengthening of basalt fibers with nano-SiO2–epoxy composite coating

Coatings, which were made from pure epoxy and SiO₂ nanoparticle modified epoxy composite, respectively, were applied onto the basalt fiber rovings. The SiO₂ nanoparticles were synthesized using a sol–gel method and modified using coupling agent. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyses indicated the formation of modified SiO₂ nanoparticles. The SiO₂ nanoparticle–epoxy composite coating gave rise to a significant increase in the tensile strength of the basalt fibers as compared with the pure epoxy coating, and also the coating endowed the basalt fiber with a promising interfacial property in the basalt fiber reinforced resin matrix composite. The coating modification was an effective way in improving the mechanical properties of basalt fibers and the properties of basalt fiber/epoxy resin composites.     

络合法制备均匀γ-Fe2O3纳米颗粒@多层石墨烯复合材料研究

采用水热反应中的金属离子络合一步制备均匀超细磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒@多层石墨烯复合材料, 无需对石墨烯进行氧化处理。采用超声法制备多层石墨烯作为基片, 制备方法简单, 石墨烯表面的含氧官能团少。以FeCl₂为反应物, 以DMF(N, N二甲基甲酰胺)和水混合液作为溶剂, 其中DMF能起到络合金属离子的作用。实验研究了乙酸钠、反应温度及填充度对制备产物的影响。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对复合材料进行微结构分析, 采用振动样品磁强计(VSM)测试了复合材料的磁性能。研究结果表明: 利用亚铁离子与DMF形成的络合物与碳环的π-π吸附作用可以在多层石墨烯表面生成铁氧化物。通过控制亚铁离子的氧化速度和氧化铁的生长速度, 在多层石墨烯表面获得了尺寸小于10 nm的均匀γ-Fe₂O₃纳米颗粒, 复合材料具有良好的磁性能。     

功能化纳米TiO2/环氧树脂超疏水防腐复合涂层的制备与性能

超疏水材料在金属防腐领域具备巨大的潜在应用前景。为得到疏水性能及防腐性能俱优的纳米TiO₂/环氧树脂复合涂层材料,首先以三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米TiO₂表面功能化;以全氟辛基甲基丙烯酸酯对固化剂二乙烯三氨(DETA)进行氟化;最后通过一步共混法和两步喷涂法分别制备出两种复合涂层。利用FTIR、XPS、1HNMR分析氟化固化剂(F-DETA)和氟化纳米TiO₂(f-TiO₂)的物相组成和组织结构。接触角测试仪和静置实验表明,当三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1∶15时f-TiO₂的性能最佳,所制备的复合涂层接触角达到164.9°。SEM表征结果显示通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具备更均匀的粗糙表面、涂层内部孔隙率较低且环氧树脂层与f-TiO₂层具备梯度结构。摩擦实验证明两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层的超疏水性具备较好的机械稳定性。Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具有优异的防腐性能,其腐蚀抑制效率高达99.99%。      

无溶剂环氧涂料的制备及涂层性能研究

为提高环氧涂料在受力和形变等动态环境下的性能,通过对环氧树脂和固化剂等基础材料的筛选、涂膜柔韧性能的改善和防腐蚀底漆配方的设计,研制一款无溶剂环氧树脂工业防腐蚀涂料。选取黏度较低的J51型环氧树脂以及与其成膜性好且漆膜力学性能优异的WH-31型环氧固化剂作为主要成膜物质,通过环氧活性稀释剂(SM80)进行增韧,当SM80与环氧树脂比例为1:7时,涂层柔韧性可达1mm且与碳钢板拉拔附着力可达12MPa。在此基础上进行无溶剂环氧铁红底漆研制,得到施工方便、力学性能优异、耐水性良好、耐碱性良好,耐盐雾可达1000h的工业防腐蚀底漆。