PE-UHMW配副多种医用合金的生物摩擦学性能

为探究“金属-超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）”承载组合的人工关节在体外的摩擦学性能，根据ASTM F732–2011标准，采用多种医用金属（316L不锈钢、钴基合金Stellite 21-S21和Stellite 22-S22）与PE-UHMW进行配副，利用“销-盘”摩擦试验机在牛血清润滑条件下进行了2百万次循环（Mc）磨损试验。同时，探讨了金属表面硬度与初始粗糙度对PE-UHMW磨损的潜在影响。PE-UHMW与S21，S22和316L配副的平均磨损因子分别为（1.33±0.19）×10^–6，（1.36±0.16）×10^–6和（1.19±0.18）×10^–6 mm³/（N·m）。通过统计学对比分析，发现初始表面粗糙度与磨损率呈正相关系，而表面硬度的影响并不显著。PE-UHMW配副三种金属均存在多向划痕、鱼鳞状磨痕和磨屑粘着现象，这表明磨粒磨损、粘着磨损和三体磨损并存。金属表面仅发现少许划痕，未形成聚合物转移层。此外，从长期来看，钴基合金的硬度较大，表面粗糙度变化并不显著，有助于稳定聚合物的磨损。     

PECVD类金刚石涂层的结构及其摩擦腐蚀行为

采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在316L不锈钢上制备类金刚石(DLC)涂层,系统地研究了所制备类金刚石涂层的表面形貌与结构、不同载荷下的摩擦磨损行为以及NaCl溶液(3.5 wt%)中不同腐蚀时间下的腐蚀行为。研究结果表明：制备的DLC涂层是由sp³键和sp²键杂化形成的非晶碳结构,其中sp²-C含量大于sp³-C,具有典型的类金刚石碳特征;DLC涂层结构致密,表面平滑,粗糙度仅为Ra=12.1 nm,能够与316L不锈钢基体结合紧密;DLC涂层的接触角为59.44°,说明涂层表现出一定的润湿性;摩擦磨损测试结果表明DLC涂层具有良好的润滑效果,摩擦系数能低至0.07～0.16,磨损率低至(3.85～6.71)×10^-7 mm³/(N·m);电化学测试得到DLC涂层自腐蚀电流密度为6.72×10^-6 A·cm^-2,阻抗模值高达7.05×10⁴Ω·cm^-2...     

插层改性膨润土对聚合物基摩擦材料摩擦性能的影响

采用热压成型工艺制备了插层改性膨润土掺杂的聚合物基摩擦材料,通过对比改性前后的膨润土掺杂的数据结果,进而探索插层改性膨润土的摩擦材料磨损表面的形态、物理力学性能、摩擦磨损性能的变化规律。结果表明:插层改性之后,膨润土的形貌由不规则的颗粒状变成片层状结构,晶面间距比原来增大了0.089 22 nm,表明季铵盐十六烷基三甲基溴化铵已经成功地插层进入膨润土层间。与未改性的膨润土相比,季铵盐改性膨润土增强的摩擦材料磨损表面更为平整,这与表面生成的摩擦膜密切相关,其硬度从未改性膨润土掺杂摩擦材料的85~95降低到了80~90,冲击强度明显提高,摩擦系数较高,磨损率较低,尤其是当温度为350℃时,季铵盐改性膨润土掺杂的摩擦材料其摩擦系数从原来的0.15增加至0.23,而磨损率从原来的2.25×10^–7 cm^3/(N·m)降低至0.97×10^–7 cm^3/(N·m),综合性能变好。     

Pechini溶胶-凝胶法制备LuAG:Tb薄膜的显微结构及发光性能

采用Pechini溶胶-凝胶法结合旋涂工艺制备了Tb³⁺掺杂Lu₃Al₅O₁₂（简称LuAG:Tb）发光薄膜。前驱体薄膜在850℃左右锻烧得到单一石榴石相的LuAG:Tb薄膜。LuAG薄膜的发射光谱（268nm紫外光激发）对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷E_J（J=6～0）和⁵D₃→⁷F_J特征跃迁,光谱强度随Tb³⁺掺杂浓度的升高先增强后减弱,在x(Tb³⁺)=2.0%时光谱强度最强,其发光衰减时间为5.14ms。扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察显示LuAG薄膜的颗粒度大小和表面粗糙度随煅烧温度的升高而增大。     

氮化硼改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能研究

通过高速球磨、热压成型制备超高分子量聚乙烯/氮化硼（PE-UHMW/BN）复合材料,研究了PE-UHMW/BN的硬度、摩擦学性能和力学性能。结果表明,BN的加入可以提高复合材料的屈服强度,但会降低复合材料的拉伸断裂应力和断裂伸长率,BN含量为3%（质量分数,下同）时,BN对PE-UHMW基体的屈服强度的提升效果最明显,同时对基体拉伸应力和断裂伸长率的影响最小;加入BN能明显降低PE-UHMW基体的摩擦系数,PE-UHMW/BN复合材料的摩擦系数随着BN含量的增加而下降,3%的BN对基体润滑性能的提升效果最明显,复合材料的摩擦系数相比纯PE-UHMW下降了60%,在BN含量为7%时润滑效果下降;在PE-UHMW基体中加入不超过3%的BN纳米片可以提高材料表面硬度,进而有效提高材料的抗磨损能力,但添加量为7%时由于团聚效应材料的表面硬度相对下降,材料磨损加剧,耐磨损能力下降。     

半芳香族聚酰胺PA6T及其PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

对3种不同共聚结构的聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）树脂——聚对苯二甲酰己二胺/己内酰胺（1132）、聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（M21）和聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（1252）以及其聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究,并使用扫描电子显微镜（SEM）对试样的磨损面进行了分析。结果表明,1252的摩擦磨损性能最好,M21次之,1132最差;PTFE的加入提高了3种树脂的摩擦磨损性能,其中对1252的摩擦磨损性能改善最大,当PTFE含量为30份（质量份,下同）时,其摩擦因数和磨损率分别降低到了0.16和1.00×10^-6;磨损机理方面,1132的磨损方式主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而M21和1252的主要磨损方式表现为磨粒磨损;随着PTFE含量的增加,复合材料的主要磨损方式均转变为粘着磨损。     

硅/巯基复合改性光固化WPUA涂料制备及其性能

采用端羟基硅油（HS）、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PETMP）先后改性紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）,探究了HS及PETMP添加量对涂膜性能的影响。FTIR表征了改性前、后产物的结构;测试了乳液粒径,并利用TEM和SEM对乳液形貌和涂层断面进行了分析。通过涂膜附着力、硬度、柔韧性、抗冲击、接触角、综合热分析、电化学阻抗谱及极化曲线等测试评价涂层的机械性能、疏水性、耐热性及防腐性能。结果表明：当HS及PETMP添加量分别为3%、5%时,硅/巯基复合改性的紫外光固化WPUA涂层相对于改性前,硬度由HB提升为3H,附着力由3级提升到1级,柔韧性为0.5mm,耐冲击为50cm,接触角由68.5°提升到90.5°,吸水率由18.78%降低为6.94%;涂层的热稳定性显著增强;涂层阻抗由1.86×10⁶Ω·cm²增大到6.45×10⁷Ω·cm²,E_coor由 -1.069V正移到-0.4215V,I_coor由2.12×10^-8A/cm²减小到8.11×10^-10A/cm²,年腐蚀速率为0.0242mm。表明HS及PETMP的引入显著提升了涂层的综合性能。     

反气相色谱法与汉森溶解度参数软件测定原煤的三维溶解度参数

采用反气相色谱法（IGC）研究原煤在温度433.15、443.15、453.15、463.15和473.15 K时的三维溶解度参数（HSP）,并使用外推法得到原煤室温（298.15 K）时HSP的色散力分量（δ_d）、极性力分量（δ_p）、氢键力分量（δ_h）以及校正溶解度参数（δ_t）分别为δ_d=20.83（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.95（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.08（J·cm^-3）^1/2,δ_t=26.44（J·cm^-3）^1/2。同时,采用汉森三维溶解度参数软件（HSPiP）模拟原煤在室温下的HSP,得到δ_d=19.92（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.18（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.47（J·cm^-3）^1/2,δ_t=25.56（J·cm^-3）^1/2。IGC与HSPiP得出的数据一致,研究结果为煤的热力学性质研究及其溶胀剂的选择等应用提供了参考。     

Na2O-Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构与性能的分子动力学模拟

磷硅酸盐玻璃因有着良好的生物活性和光学性能,已广泛用于生物材料、光纤等领域。运用分子动力学模拟方法研究Li₂O含量对Na₂O–Al₂O₃–SiO₂–P₂O₅玻璃的微观结构以及扩散性能影响,着重讨论了其微观结构与维氏硬度,扩散系数之间的关系。结果表明:玻璃的磷网络聚合度（Q^p）随着Li₂O逐渐替代Na₂O而增加,硬度随着Q^p的增加而增大。体系中Li⁺的自扩散系数比Na⁺大,即Li⁺比Na⁺更易扩散。Li⁺的势垒随着Li₂O增加而逐渐变小,Li₂O对Na₂O取代有益于Li⁺扩散。     

锂辉石浸出液提锂除杂规律研究

碳酸锂是一种基础锂盐, 不仅广泛应用于传统化工行业, 也是生产锂电池的重要原料, 近年来锂电产业蓬勃发展, 极大推动了原料碳酸锂的提取与制备研究。为了提取锂辉石中的锂来制备碳酸锂, 利用沉淀溶解-平衡理论分析锂浸出液的除杂规律。对锂辉石进行转型焙烧、酸化焙烧、浸取, 锂辉石中98%左右的锂可进入液相, 得到锂浸出液, 然后根据溶解平衡理论确定3步除杂净化条件：1）中和pH至6.5除大部分Al ³⁺和Fe ³⁺;2）加入氧化剂将Fe ²⁺氧化成Fe ³⁺, 调 pH 至8.0除Fe ³⁺;3）调pH至10.0, 加入理论量碳酸钠（以液相Ca ²⁺计）, 最终Al ³⁺、Fe ³⁺、Mg ²⁺ 等浓度低于10 ^-6 mol/L, Ca ²⁺质量分数约为2×10 ^-5。     

Al2O3溶胶对铝基磷酸盐涂层组织及性能的影响

为提高铝基磷酸盐涂层的耐腐蚀性能和力学性能,通过在铝基磷酸盐涂料中添加 Al₂O₃溶胶,经空气喷涂与热固化得到 Al₂O₃颗粒增强铝基磷酸盐复合涂层,采用 X射线衍射仪（ XRD）、扫描电镜（ SEM）、胶粘拉脱法、维氏硬度、电化学腐蚀试验和模拟海水浸泡试验考察 Al₂O₃溶胶含量对复合涂层微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明： Al₂O₃溶胶在涂层 500 ℃热固化的物相演化为 Al₂O₃溶胶 -AlOOH-Al₂O₃,随 Al₂O₃溶胶含量从 0增加到（γ相）生成的 Al₂O₃颗粒在涂层呈弥散分布;4%,复合涂层的孔隙减少,致密性提高, Al₂O₃颗粒弥散强化作用得到发挥,涂层结合强度由 15 MPa提高为 25 MPa,硬度由 38 HV提高为 65 HV;添加 Al₂O₃溶胶制备得到的铝基磷酸盐复合涂层耐腐蚀性能明显提高,自腐蚀电流密度由 2. 38×10-7 A/cm2下降至 2. 79×10^-8 A/cm²,极化电阻由 1. 95×10⁴ Ω提升至 4. 73×10⁵ Ω。     

高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料的制备及性能研究

针对大型海水淡化关键设备制造成本高、防腐期效短等问题，基于金属表面屏蔽阻隔原理，采用酚醛改性环氧树脂和改性聚酰胺为基料，以氧化铁红、硫酸钡、片状填料等为防腐填料，获得应用于新型低合金耐蚀钢或碳钢基材表面的高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料。实验结果表明：该涂料吸水率 1. 2%，抗氯离子渗透性 0. 9×10^-3 mg/cm²·d，柔韧性 1 mm，耐冲击性 50 cm，耐 88 ℃海水浸泡 6 000 h，耐盐雾 10 000 h，涂层耐阴极剥离性能测试被剥离涂层距人造漏涂孔外缘平均距离为 4. 5 mm，经 33 d 88 ℃海水浸泡 0. 01 Hz低频阻抗（ |Z|_{0. 01 Hz}）条件下该涂层电化学交流阻抗值由 8. 28×10¹⁰ Ω·cm²降为 1. 18×10⁸ Ω·cm²，且曲线平滑，说明该涂层具备优异的防腐性能。     

五水硫酸铜脱水机理的动力学研究

为获得五水硫酸铜失水机理的动力学参数,采用差热分析（DTA）实验研究其脱水过程。采用Kissinger和Ozawa方法计算,得到3步反应的表观活化能分别为82.93、66.13、128.13kJ/mol,指前因子A分别为1.27×10⁸、1.37×10⁵、1.40×10⁹s^-1,采用Crane方程计算得到对应的反应级数n分别为0.93、0.91、0.93,利用反应动力学的分步积分法证实了Crane方程计算的可行性。     

苯丙共聚物改性硫铝酸钙胶结料-无水石膏复合体系的水化

采用量热仪、X射线衍射仪、热重、扫描电镜、电感耦合等离子光谱等方法研究了苯丙共聚物（SA）对硫铝酸钙胶结料-无水石膏复合体系早期水化的影响。结果表明:SA会延缓水化进程,减少水化加速期钙矾石（AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）和Al（OH）₃ （AH₃）含量,促进AH₃与石膏和氢氧化钙反应生成AFt,并促进水化后期AFt向AFm转变。同时,SA会迅速降低体系孔溶液的表面张力,随着水化反应进行表面张力趋于稳定;SA也提高了孔溶液的p H值,增大OH^–浓度,影响了体系中Ca²⁺、SO₄^2–和[Al（OH）₄]^–的浓度和比例,减小水化初期水化产物的离子浓度积,降低水化产物析出速率,进而延缓水化进程、减少水化产物。     

赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

通过熔融共混法制备了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸/赤泥（PLA/RM）复合材料,并利用超临界CO₂固相发泡法对复合材料进行发泡,采用差示扫描量热仪、万能试验机和固相发泡法对复合材料的结晶行为、力学性能和发泡行为进行了研究。结果表明,RM对PLA具有促进结晶的效果,结晶度由5.34 %提高至13.89 %;RM含量对材料的泡孔参数具有明显控制作用;当加入5 %（质量分数,下同）的RM时,发泡材料的泡孔密度降低至1.82×10⁷ 个/cm³,发泡倍率达到2.25倍,当RM为3 %时添加MDI时,泡孔密度由3.28×10⁷个/cm³提高到12.46×10⁷个/cm³,发泡倍率由2.26倍提高到12.40倍;RM和MDI协同作用对PLA泡沫的泡孔形态和力学性能具有显著的调控作用。     

水滴与聚氧化乙烯液滴撞击荷叶表面的实验对比分析

为探究荷叶表面的液滴撞击行为规律,本文利用高速摄像机以14000帧/秒的帧率分别记录水滴和4种不同相对分子质量的聚氧化乙烯（polyethylene oxide,PEO）水溶液液滴竖直撞击荷叶表面的动力过程,其撞击速度为0.3~3m/s。实验结果表明,水滴与低相对分子质量（5×10⁴）的PEO液滴撞击荷叶表面的行为现象相似,两者随撞击速度增加依次有规则反弹、向上发射卫星液滴、不规则反弹（或部分反弹）、液滴破碎和液指断裂分离小液滴等现象发生,但水滴的接触时间更短,最大铺展系数也更小。中等相对分子质量（3×10⁵）PEO液滴在低速和高速撞击时分别为振荡弹起模态和振荡模态,临界速度为1.13m/s。高相对分子质量（1×10⁶、4×10⁶）的PEO液滴,其高分子长链与表面交互作用显著增强,表现出很强的黏性,撞击后反弹完全被抑制,均黏附沉积于荷叶表面;液滴发生沉积的临界Oh数为0.0544,且Oh数越大,液滴越难发生反弹。速度一定时,相对分子质量3×10⁵以上的3种PEO液滴的最大铺展系数均小于水滴;三者的上升系数随速度增加先减小后保持基本稳定或略微增加。     

柠檬酸催化稀土-硅烷复合转化膜的制备及性能研究

以柠檬酸为催化剂,硝酸铈［Ce（NO₃）₃］为稀土盐,乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）和正硅酸乙酯（TEOS）为硅烷单体,在Mg-Li合金表面制备了稀土掺杂硅烷复合转化膜,并与单一的稀土转化膜、硅烷转化膜和先稀土转化后硅烷转化得到的复合转化膜进行了比较。通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线等测试研究了转化膜的疏水性、耐水性和耐腐蚀性。结果表明：在柠檬酸的催化下,制备的稀土掺杂硅烷复合转化膜更加致密,表面具有一定的粗糙度,可以有效提高涂层的耐水性和耐腐蚀性。转化膜的接触角为110.26°,吸水率仅为1.1％,腐蚀电流密度为1.30×10^-6 A·cm^-2,电化学阻抗可达到2.5×10⁴ Ω。     

环氧豆油树脂涂层的防腐性能研究

以环氧大豆油（ESO）为主要原料,四亚乙基五胺为固化剂,在碳钢基底表面制备了环氧豆油树脂（ESOR）涂层。利用场发射扫描电镜、傅里叶红外变化光谱仪、纳米压痕仪、热重分析仪、接触角测量仪、电化学阻抗谱等技术对ESOR涂层的性能进行了表征。结果发现,原料中ESO的含量有助于提高ESOR涂层的耐水性;而当原料中ESO的含量逐渐增加时,ESOR涂层的硬度、弹性模量和耐蚀性都会随之增强;根据拟合的等效电路,ESO与四亚乙基五胺的摩尔比为2的ESOR涂层的涂层电阻R_c能达到8.22×10¹¹ Ω·cm²,电荷转移电阻R_ct能达到1.32\times10¹⁰ Ω·cm²,表现出了优异的防腐性能。     

Ca3–xMgxYb2Ge3O12(0≤x≤3)石榴石的A位Rattling效应与微波介电性能

微波介质陶瓷是5G/6G通讯技术的关键基础材料，具有高品质因数(Q×f)、低介电常数(ε_r)以及近零谐振频率温度系数(τ_f)的材料已逐渐成为研究与开发的重点。通过固相反应法制备了系列Ca_3–xMg_xYb₂Ge₃O₁₂ (0≤x≤3)石榴石陶瓷。当0≤x≤2时，样品为正石榴石结构，相对介电常数ε_r逐渐从10.3增加至11.8，品质因数Q×f值逐渐从98 000 GHz降低到78 000 GHz，谐振频率温度系数τ_f在(-40～-56)×10^–6/℃之间波动。当22+进入A位，ε_r迅速增大(～13.5),Q×f值显著降低(～19 800 GHz)，τ_f值则从负急剧转变为正(+70.5×10^–6/℃)，可归之于A位Mg²⁺的Rattling效应以...     

碱渣治理硫酸尾气制取硫代硫酸钠工艺研究

中盐湖南株洲化工集团有限公司（以下简称中盐株化）拥有1套100 kt/a硫铁矿制酸装置和1套160 kt/a冶炼烟气制酸装置,尾气排放量达1.2×10⁵ m³/h,其中φ（SO₂）为0.2%⁰.5%,其余为N₂,O₂,CO₂,水蒸气和硫酸雾等。以前中盐株化处理硫酸尾气是采用氨-酸法回收制取液体二氧化硫,同时副产大量硫酸铵母液;但硫酸铵母液无法利用,从而影响公司的生产。经市场调研,发现本省及周边省份的农药产品杀虫双的产量较大,而工