三角帆蚌珍珠质层结构和珍珠质涂层的研究

利用扫描电镜和光学显微镜对三角帆蚌贝壳和珍珠的珍珠质层微观结构进行了分析研究, 发现贝壳的珍珠质层中存在异常的结构带, 主要有柱状珍珠质带, 针状晶体带以及棱柱状晶体带. 其中柱状珍珠质带中, 单片文石板片的厚度超过1μm, 是正常珍珠质中文石板片厚度的两倍. 而对正常珍珠的珍珠质层的大量观察却未发现类似的异常结构. 分析认为这可能是因为贝壳珍珠质的矿化微环境与珍珠的珍珠质矿化微环境不同导致的. 并利用圆柱形珍珠囊在钛金属牙种植体表面制备的珍珠质涂层具有沿整个圆周面均匀生长的特点.     

三角帆蚌贝壳不同壳层与其珍珠中文石微结构及热处理研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线粉晶衍射(XRD)及热重差热分析(TG-DTA)对三角帆蚌的珍珠层、棱柱层、韧带与其培育的珍珠中生物成因文石的微结构及热处理行为进行较系统地对比研究,并进一步讨论引起不同壳层中文石红外频移及热处理行为差异的原因。结果表明:基于XRD粉晶衍射结论,三角帆蚌中不同壳层与珍珠中无机相均为生物成因文石;不同壳层中文石的热处理行为表现出相异性,粒径大小与不同壳层中有机质的含量应是导致上述贝壳不同壳层与珍珠中文石热处理行为差异的直接原因。     

三角帆蚌贝壳的微结构及尺寸变化特征

天然生物经历了亿万年的不断进化,已经形成了近乎完美的结构。天然生物材料结构的研究是仿生研究的基础,本文以三角帆蚌贝壳为研究对象,利用SEM和AFM,描述了三角帆蚌贝壳的微结构特征,包括其角质层、棱柱层、珍珠层及界面和晶带的形貌,揭示文石晶片及各层间的尺寸变化规律。研究表明:角质层内部分布大量裂纹,珍珠层与棱柱层无明显过渡界面,珍珠层内发现条状晶带结构缺陷;贝壳壳体和珍珠层厚度随0生长线向外呈现先增大后减小的变化趋势,且单层文石晶片的厚度不均,最厚处可达最薄处的2倍多。对三角帆蚌贝壳的结构进行了深入研究,为其优异的力学性能提供了理论依据,为未来的仿生结构设计提供了新思路和新想法。      

贝壳珍珠层的研究现状

贝壳中的珍珠层是由占壳重95%的CaCO3晶体和占壳重仅5%的有机体构成的一种优异的天然纳米复合材料.对珍珠层的研究现状和最新进展进行了评述.重点介绍了珍珠层形成机制中的隔室说、矿物桥说、模板说和多模板二步成因假说等4种学说,及裂纹的偏转、纤维的拔出、有机质的桥连、矿物桥机制和凹凸镶嵌结构等5种增韧机理,简述了珍珠层的组成和微结构,指出了珍珠层研究中有待解决的问题.     

贝壳珍珠层中文石晶体择优取向研究

贝壳珍珠层中文石晶体的择优取向是其具有独特力学性能的重要原因．本文采用Ｘ射线衍射方法对我国主要育珠贝（蚌）的贝壳珍珠层中文石晶体的择优取向进行了较系统的研究,结果表明：海水马氏珍珠贝、大珠母贝及企鹅珍珠贝贝壳珍珠层中文石晶体ｃ轴垂直珍珠层面定向排列;淡水三角帆蚌壳珍珠层文石晶体有两种明显择优取向,一种ｃ轴垂直珍珠层层面,另一种ｃ轴与层面斜交,其（０１２）面网方向与层面平行．     

双壳纲三角帆蚌贝壳的三维微结构及其化学组成研究

通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线粉晶衍射(XRD)对淡水三角帆蚌贝壳各壳层的微结构特征及化学组成进行较系统的对比研究。结果表明:在贝壳的垂直生长层方向,最外层的角质层可细化为外角质层与矿化区,其中在贝壳的不同区域中该角质层的厚度存在明显差异;棱柱层中的棱柱与外层的角质层及内层的珍珠层文石板片呈近垂直交接,棱柱层的厚度在贝壳的不同位置同样存在差异;首次发现珍珠层中文石板片的厚度从接近棱柱层一端至珍珠层内侧面逐渐变厚,该结论与前人的文献报道恰好相反。基于本研究的结论,推测贝壳中复合的微纳米结构与化学组成共同决定了软体动物贝壳优异的力学性能。     

淡水养殖珍珠中文石板片厚度的变化及其微结构分析

通过场发射扫描电镜(FE-SEM),对白、粉和紫3种颜色的淡水养殖珍珠的珍珠层微结构进行了较系统研究。结果表明,在白色、粉色及紫色3种色系的珍珠中,在沿珍珠的半径方向上,珍珠层板片的厚度是变化的,且离珍珠核心距离越远,文石板片的厚度逐渐变薄;在同一直径不同颜色的珍珠中,接近珍珠外表面区域内珍珠层文石板片的厚度及珍珠外表面"梯田式"结构形貌也存在明显的差异,且珍珠表面"梯田式"结构越致密,其近珍珠表面的文石板片的厚度就越薄。     

贝壳珍珠质及交叉叠片结构体外类骨磷灰石生长的对比研究

对具有交叉叠片结构的扇贝和珍珠质结构的褶纹冠蚌贝壳进行表面预处理和体外生物活性实验,对比研究了类骨磷灰石在这两种不同微观结构表面的生长。在磷酸缓冲液PBS中浸泡的初始阶段,磷灰石在交错层状结构表面沉积得很紧密,沉积速度较高;而在SBF模拟人体体液中的体外矿化过程中,在交叉叠片结构表面在较短时间内就生成了数量更多的磷灰石。长期浸泡后,两种结构的生物活性没有明显的不同。与珍珠质结构相比,在短时间内交叉叠片结构更有利于类骨磷灰石的生长。     

珍珠粉与三角帆蚌贝壳粉的形态区分

本文采用激光粒度分析法、扫描电镜分析法检测了珍珠粉、三角帆蚌贝壳粉的颗粒形态,证实了用工业化生产过程生产的两者粉未颗粒形态极为相似,但极存在一定的差异,特别的是粒径分布存在较明显的差异,可以作为检测依据之一。     

珍珠粉与三角帆蚌贝壳粉的物质组份区分

本文采用红外光谱法、热分析法、氨基酸分析法检测了珍珠粉、三角帆蚌贝壳粉的物质组份,证实了两者无机组份基本一一致,有机组份中存在一定差异,从而得出了鉴定方法。     

贝壳珍珠层断裂过程的原位观察及其增韧机制分析

天然生物材料的组织结构特征及其与性能间的关系研究对于材料的仿生设计有重要意义.本文利用扫描电镜原位观察了受拉伸载荷作用下珍珠层中裂纹的萌生及扩展方式,并结合SEM和TEM技术研究了贝壳珍珠层微观组织结构,探讨了裂纹扩展过程中的增韧机制.结果表明,珍珠层相邻片层凹凸镶嵌互补,多边形文石晶体是由纳米级颗粒构成的多晶体.裂纹偏转,有机物桥联,纤维拔出,小孔聚结等多种增韧机制在裂纹扩展过程中协同作用,都源自珍珠层独特的微观结构,并提出片层的球冠型结构是导致珍珠层具有超常韧性的机制之一.     

贝壳珍珠层层间断口及死亡期的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS),对贝壳珍球层层间断口进行了研究,探讨了有机物的元素组成及其随死亡期的变化.研究结果表明:贝壳珍珠层层间都含有C、Ca、N、O这四种元素,还有少量的S元素,有机质元素含量为C(67.50),O(17.68),N(14.24),S(0.58)at%.层间断口处有机物均匀存在于断口两侧,裂纹在有机物中的路径是曲折的,有利于增韧.对应于珍珠层力学性能随死亡期的变化,层间有机物随死亡期的延长其成份也有所变化.     

Evaluation of Residual Stresses in the Bulk of Materials by High Energy Synchrotron Diffraction

High energy synchrotron diffraction is introduced as a new method for residual stress analysis in the bulk of materials. It is shown that energy dispersive measurements are sufficiently precise so that strains as small 10⁻⁴ can be determined reliably. Due to the high intensity and the high parallelism of the high energy synchrotron radiation the sample gauge volume can be reduced to approximately 50 μm×1 mm×1 mm compared to gauge volume of one mm³ up to several mm³ achievable by neutron diffraction. The benefits of the high penetration depth and the small gauge volume are demonstrated by the results of stress studies performed on a fiber reinforced ceramic, a functional gradient material and a metal-ceramic compound. Furthermore, it is shown that in case of a cold extruded metal specimen the energy dispersive measurement technique yields simultaneous information about texture and residual stresses and thus allows a detailed investigation of elastic and plastic deformation gradients.     

nc-Si:H薄膜的内应力特性研究

测试了采用PECVD生长的氢化纳米硅(nc-Si：H)薄膜的内应力。利用XRD、Raman、AFM、HRTEM研究了nc-Si：H薄膜的微结构，用全场薄膜应力测试仪测量了nc-Si：H薄膜的内应力。结果表明：nc-Si：H薄膜的内应力与薄膜的微结构密切相关，强烈依赖于制备工艺。压应力随掺杂浓度的提高而增加；在一定功率密度范围内掺磷nc-Si：H薄膜的压应力随功率密度增加而减少，并过渡为张应力；在373-523K之间，掺硼nc-si：H薄膜的压应力随衬底温度升高而增加；nc-Si：H薄膜的压应力随氢气对硅烷稀释比的变化而变化。     

Synchrotron diffraction investigation of the distribution and influence of residual stresses in fatigue

This paper presents some results obtained from synchrotron diffraction investigations into two somewhat related areas of interest to the fatigue community. Firstly, the influence of fatigue cycling on the distribution and magnitude of residual strains and stresses and, secondly, the residual strains and stresses engendered around a growing fatigue crack. Its main premise is that modern tools such as automated synchrotron strain scanning offer the potential for more complete insight into the distribution of residual strains and stresses and their influence on fatigue performance. The first part of the work was accomplished using friction‐stir welded (FSW) and metal‐inert gas (MIG) welded specimens. The particular interest in these specimens was obtaining detailed knowledge regarding as‐welded variation in residual stresses between specimens, the location of peak values relative to local microstructure and stress concentrations, and of their modification during fatigue cycling. Such information may indicate a route forward to the selection of welding process parameters for optimised fatigue performance. The second part of the work considered an established fatigue crack in a compact tension (CT) specimen and examined the ability of synchrotron diffraction to characterize the stresses associated with the plastic enclave around a fatigue crack. This work is of interest in the context of better knowledge of crack‐tip shielding by plasticity‐induced closure and its incorporation into life prediction methodologies.     

Influence of the Vertical Emittance on the Calculability of the Synchrotron Ultraviolet Radiation Facility

A method to include the influence of the vertical electron beam emittance onto the calculability of synchrotron radiation is introduced. It accounts for the finite vertical size and angular spread of the electron beam through a convolution procedure. The resulting angular spread of synchrotron radiation can differ significantly from the ideal Schwinger result, depending on the conditions. For the Synchrotron Ultraviolet Radiation Facility detailed results on the influence of the electron emittance for total power and polarization calculations are presented.     

采用同步辐射X射线衍衬貌相术原位实时观察单晶Cu─Zn─Al形状记忆合金的马氏体相变过程

采用高强度同步辐射白光束ｘ射线衍衬貌相术原位实时研究了单晶Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ形状记忆合金的马氏体相变，跟踪了马氏体变体随温度循环的演变过程。结果表明，马氏体变体首先在非完整晶区形核；由于马氏体变体之间及马氏体变体与母相之间的相互作用，使某些区域造成高度紊乱，经一次循环后，在这些区域留下了新的晶体缺陷，但是亚晶结构与原始状态一致。