多孔聚丙烯酸盐制备及对高氯酸铵热分解的催化

基于溶胶-凝胶法将金属粒子引入高分子链中，冷冻干燥后得到的多孔含金属高分子材料兼具流散性好、比表面积大以及孔隙结构丰富等特点，既可以解决纳米金属催化剂的团聚问题，又能够提供充足的催化活性位点。制备两种纳米级别聚丙烯酸铜（PAA-Cu）和聚丙烯酸铅（PAA-Pb）多孔含金属高分子材料，采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱法、热重质谱联用、比表面及孔隙率分析等手段，对PAA-Cu和PAA-Pb进行详细表征；利用热重-红外-气相色谱-质谱四联用，分析PAA-Cu和PAA-Pb对高氯酸铵（AP）热分解的催化效果。结果表明：PAA-Cu使AP的高温分解峰提前了143.1 ℃，PAA-Pb使AP的高温分解峰提前了73.7 ℃；碳化后PAA-Cu孔隙率和比表面积增大，Cu及其氧化物在碳骨架结构原位生成且分散均匀，二者共同增加了催化活性物质与AP的接触面积，有助于AP热分解的催化。     

国外高超声速飞行器耐高温非金属结构材料研究现状

高超声速飞行器所要求材料具备的特性为耐高温,且在高温下仍具有高强度、高韧性、质量轻及环境耐久性好。在这方面,某些非金属结构材料比钛、高温合金等更适用。介绍了美国、法国、德国、日本等国家高超声速飞行器用耐高温非金属结构材料的最新研究开发状况,包括热防护系统、高温发动机结构件等方面的研究。涉及到的材料主要包括陶瓷基复合材料...     

冲击载荷下硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅复合材料的响应特性

为研究硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅轻质冲击硬化聚合物复合材料抗冲击特性及其机理,进行了单轴压缩、冲击试验;结合高速摄影和数字图像相关技术以及有限元仿真,研究材料的变形过程。结果表明：该材料在准静态载荷下呈黏性流动态,而在动态载荷下呈现固体状态,其流动应力提高了10⁴倍以上;当受到冲击载荷时,材料表现出一定的抗冲击性能,且抗冲击性能随着冲击速度和颗粒含量的提高而增强,材料在冲击过程中处于压力-剪力耦合应力状态,剪力所起作用随着冲击速度提高而逐渐增强;高速摄影结果显示,材料在冲击过程中发生阻塞转变,其中动态压缩导致材料局部硬化并表现出抗冲击特性,剪应力决定了材料抗冲击性能的应变率敏感性。因此,提高材料动态剪切响应是改善材料抗冲击性能的最优途径。     

耐高温铁基合金熔覆材料的研究

对耐高温铁基合金粉末的成分及其熔覆层的性能进行研究。用配有能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)观察熔覆层的组织并测定微区元素成分,用XRD分析粉末和熔覆层的物相,通过硬度、高温处理、高温氧化、磨损等试验测试熔覆层的相关性能。研究可耐较高温度的铁基合金粉末的成分。试验表明,该材料经750℃高温处理后,仍能保持原熔覆层的硬度,且耐磨性和抗高温氧化性能良好。     

火箭耐烧蚀纳米复合材料的工艺、组织及性能

描述了一种火箭新型耐烧蚀纳米复合材料（NRAM）的研制。评估了高岭土（MMT）纳米粘土、纳米碳纤维（CNF），多面体齐聚物POSS等纳米粒子与酚醛树脂SC-1008的结合性。用不同含量纳米粒子代替现有耐烧蚀材料MX-4926中的碳黑制造了几种NRAM。用燃烧煤油和氧气的一台亚尺寸超声速液体燃料火箭发动机来研究耐烧蚀材料的烧蚀和鲍热性能。这种模拟的固体火箭发动机（SSRM）亚尺寸烧蚀试验结果表明，NRAM比MX-4926在侵蚀率和吸热温度方面性能提高，成功验证了火箭喷管组件中使用NRAM的可行性。     

有机改性二氧化硅纳米胶囊化相变材料研究

胶囊化相变材料(PCMs)在炸药件隔热防护、电子器件控温等具有潜在应用价值,但现有无机壁材胶囊化PCM s存在粒径大、易破裂及与有机聚合物相容性差等局限。本研究利用不同有机硅烷前驱体在细乳液中的界面水解-缩聚方法,合成了一系列有机改性二氧化硅包覆正十八烷相变纳米胶囊。分别采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)和水接触角(WCA)等手段对其化学结构、结晶结构、形貌、相变特性和壁材疏水性进行了表征。结果表明,通过改变有机硅烷前驱体的体积比,得到了球形和碗状两种形貌的相变纳米胶囊,尺寸为200~693 nm,熔融焓为93.2~107.5 J·g~(-1),胶囊壁材的水接触角为67°~155°,可实现亲水-疏水-超疏水性表面性质调控。并且有机改性二氧化硅纳米胶囊化PCMs在超声作用下不易破碎,显示力学性能得到了改善。     

建筑外墙钢板涂层的耐高温性能研究

在镀锌TS278GD钢板上，用纳米硅溶胶、丙烯酸树脂、钼酸盐、胶态SiO2系钝化膜、钛盐等原料制备CD-1、CD-2、CD-3建筑外墙钢板涂层试件。通过涂层附着力、合成时间、腐蚀质量变化、涂层硬度、隔热性能等测试，分析3种建筑外墙钢板涂层的耐高温性能。结果表明：在弯曲与上下折叠测试中CD-1轻微分层，CD-2出现轻微裂痕，CD-3无分层、脱落等现象，说明CD-3涂层附着力较高；CD-3在高温下可迅速实现涂层粘合反应，所需时间短；氙灯高温老化测试中CD-3的光泽率大于80%，高温光照未影响其表面光泽；800℃时CD-3的腐蚀质量变化低于另两种试件，且CD-3在800、900、1 000℃下均保持较小的腐蚀质量变化；当继续加热时CD-3的硬度及隔热效果仍最佳；因此以钼酸盐+胶态SiO2系钝化膜+CA-TJ薄膜+钛盐为复合涂层的建筑外墙钢板试件耐高温性能最佳。     

纳米磁性颗粒膜的制备及微波电磁特性研究

用磁控溅射法制备了FeCoSiB纳米磁性颗粒膜,使用微波矢量网络分析仪,用波导法在C波段测量了溅射膜的微波复数磁导率、复介电常数的频散特性,分析了纳米磁性颗粒膜微波频率下高导磁率的机理.实验结果表明,纳米磁性颗粒膜除在民用的超薄、超轻信息设备中作为新一代微磁器件的重要材料外,还将有可能成为一种全新、大跨度的抗电磁干扰及雷达波吸波材料.     

DAP-4/TKX-50混合物的热分解机理

为详细探究高氯酸铵基分子钙钛矿型含能材料（H₂dabco）（NH₄）（ClO₄）₃（DAP-4），/5，5"-联四唑-1，1"-二氧二羟铵（TKX-50）混合物的热分解特性（其中H₂dabco²⁺为1，4-二氮杂双环［2.2.2］辛烷-1，4-二鎓离子），采用差示扫描量热法-热重/质谱/傅里叶红外光谱联用技术对比分析了DAP-4、DAP-4/TKX-50混合物的热分解特性和气体产物，利用固体原位红外技术对DAP-4、DAP-4/TKX-50混合物凝聚相特征基团随温度的变化进行了研究，最后推测出了DAP-4/TKX-50混合物热分解机理。结果表明，DAP-4与TKX-50混合后，DAP-4对TKX-50的热分解影响较小，TKX-50热分解产生的热量使DAP-4可逆相变吸热峰消失，但几乎不影响其高温下的热分解；DAP-4/TKX-50混合物热质量损失分为2个阶段，第一阶段质量损失为43.4%，第二阶段质量损失为52.4%，分解残渣剩余4.2%；DAP-4热分解产生的气体产物主要有NH₃、H₂O、HNCO、HCN、CO、HCl和CO₂，DAP-4/TKX-50混合物热分解产生的气体产物主要有H₂O、NO、N₂O、HCl、NH₃、N₂、HNCO、HCN、CO和CO₂。DAP-4/TKX-50混合物的热分解机理为：TKX-50分子内发生氢离子可逆转移，生成羟胺和1，1′-二羟基-5，5′联四唑（BTO）；羟胺在高温下再继续分解为小分子气体，BTO分解产生的碎片部分聚合成偶联产物；最后，DAP-4离子键断裂，笼状骨架瞬间坍塌，强还原性和强氧化性气体组分在高温下发生剧烈氧化还原反应，并释放大量热。     

(Ti,Al)N,TiN镀层的冷热疲劳性能研究

研究了多弧离子镀（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层的冷热疲劳性能并与。ＴｉＮ镀层进行了比较，结果表明，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层具有高的热疲劳抗力和高温抗氧化能力，在７００℃以下的热循环过程中，镀层的热疲劳是由热应力的作用下膜层的开裂及基体材料的氧化所引起的，试件的表面质量对镀层的热疲劳性能在重要的影响。     

纳米磁性薄膜的研究进展

纳米磁性薄膜在光、磁、电方面有着独特的性能。对目前国内外纳米磁性薄膜在磁记录、软磁材料、吸波材料等方面的最新研究进展进行综述。分别对纳米磁性单层膜、多层膜以及颗粒膜的特性,薄膜的制备方法,磁性薄膜表征手段,如XRD、SEM、TEM、AFM、三维原子探针(3DAP)以及磁性能、介电性能和磁导率的测试结合实例进行讨论。纳米磁性薄膜材料性能较传统的粉体有更加明显的优势,薄膜材料特别是纳米磁性多层膜、颗粒膜作为一种新型的磁性复合材料将是今后的研究方向。     

3Cr2W8V钢高温加热等温淬火试验研究

3Cr2W8V钢采用高温加热等温淬火,可以充分发挥合金成分的作用和下贝氏体的优越特性,与常规热处理工艺相比,能显著提高二次硬化的峰值硬度,增加抗回火性和热稳定性,有利于改善高温性能。该工艺应用于热挤压模具,经两年来在生产作业线上对比考核,模具的试用寿命提高1.2～1.5倍,模具费用可节约57％左右。     

（Ti、AI）N、TiN镀层的冷热疲劳性能研究

研究了多弧离子镀（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层的冷热疲劳性能并与ＴｉＮ镀层进行了比较，结果表明，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ镀层具有高的热疲劳抗力和高温抗氧化能力，在７００℃以下的热循环过程中，镀层的热疲劳过程是由热应力的作用下膜层的开裂及基体材料的氧化所引起的，试件的表面质量对镀层的热疲劳性能有重要的影响。     

二硫化钼掺杂改性FOX-7含能复合材料的热分解特性研究

为了提高1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂-反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX-7/MoS₂含能复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）等分析测试手段对复合材料的形貌结构、物相组成、热分解特性、分解活化能进行了表征和测试。结果表明,掺杂改性的FOX-7/MoS₂含能复合材料既可以提高低温阶段的分解温度,又可以催化高温下的分解放热。其中,与原料相比,FOX-7/MoS₂-5%的低温阶段的分解温度和分解活化能分别提高了6.8 ℃和78.6 kJ·mol^-1;高温阶段的分解温度和分解活化能分别降低了23.4 ℃和340.4 kJ·mol^-1。热重-质谱结果表明,高温阶段FOX-7/MoS₂-5%产物中CO₂的比例从7.3%增加到16.8%,表明MoS₂的掺杂改性又促进了高温阶段的分解,使分解更加完全和充分。     

高温应变疲劳公式的研讨

本文根据室温下应变疲劳研究的新进展，考虑到材料高温疲劳、尤其是疲劳蠕变交互作用的特点，提出了一个新的适合于高温疲劳及发生疲劳蠕变交互作用情况的应变疲劳公式，该公式阐明了高温下应变疲劳寿命与高温拉伸性能、理论极限以及加载频率（保持时间）间的相互关系。这使我们有可能根据材料的拉伸性能及疲劳极限估算材料的高温庆变疲劳曲线。新的高温应变公式用作者的实验结果进行了检验，尤其是用文献中的实验结果进行了客观地校核,证明它是正确的和实用的。     

叠氮化银起爆药连续化合成芯片的设计与应用研究

针对叠氮化银（AgN_3,简写为SA）起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片结构。使用该芯片进行了纳米SA起爆药的连续化合成,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热（DSC）研究了SA起爆药的形貌、成分结构与热性能。结果表明：当微混合芯片的通道尺寸为1 mm,对撞角度180°,反应物流速4 mL·min^-1以上时,可获得接近100%的混合效率。通过调节反应物流速、浓度和添加表面活性剂,可有效调控产物粒径及其分布,且反应产物主要成分为正交晶系的AgN₃晶体。相较常规方法,使用微流控方法制备的SA起爆药放热峰温度由365.2 ℃提前到358.2 ℃（降低7 ℃）,且放热量由851.6 kJ·kg^-1升高到976.7 kJ·kg^-1（升高14.7%）,表明微流控方法制备的SA起爆药具有更高的反应活性和能量。     

钨锆合金的动态力学特性研究

采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验技术,在不同的冲击载荷条件下,对钨锆合金（52.6/47.4）的动态压缩性能进行实验研究,获取该材料在发生反应与不反应情况下的应力-应变曲线,并分析该材料的冲击响应特性。结果表明：钨锆合金是一种典型的弹脆性含能结构材料,在冲击压缩过程中会出现中应变率（＜500 s-1）脆性断裂（未反应）和高应变率（＞1 000 s-1）冲击反应两种状态。     

Al-RE合金的高温强化研究

研究了Ａｌ－ＲＥ合金的高温性能，用扫描电镜、电子探针对该合金的断口形貌和相成分进行了分析。结果表明，该合金在３５０－４００℃的高温下仍具有优越的力学性能，比一般耐热铝合金的耐热温度提高５０℃。这主要是因为合金中形成了多种高温稳定的稀土化合物相，这些化合物相呈放射状分布在晶界和枝晶间，可有效地阻碍高温下晶界的滑移。     

圣地亚实验室纳米科学技术研究年终报告

本项目的目的是与哈佛大学在纳米结构，生物分子材料及其应用这些综合领域进行合作，以支持圣地亚微机电械系统（MEMS）技术，哈佛大学的专长在促进这些基础性的交叉学科的发展方面至关重要，我们关注的领域包括：（1）使用传统方法（硅技术）和正在开发的新方法进行纳米制造；（2）有机和无机系统的自组装；（3）薄膜的组装和动力学，微流体力学；（4）组装导级研究；（5）成像技术革新；（6）硬（工程学的）／软（生物的）接口。另外，我们特别决定同哈佛大学一起设计和建造一个实验性测试站来测量单纳米孔的分子输运，这个孔既可能是天然的，例如脂质双分子膜中细菌蛋白质自组装，也可能是硅或硅的氮化物的人造结构。     

电力用铝合金超疏水耐腐蚀膜层的制备与表征

用草酸阳极氧化、氟钛酸铵封孔再经硬脂酸表面修饰,在2 A12铝合金表面制备超疏水耐腐蚀膜层。表征其微观形貌、表面成分和物相组成,测试膜层表面润湿性及耐蚀性。结果表明:氟钛酸铵封孔过程中生成Ti(OH)₄起填充孔洞,改善阳极氧化膜的致密性,疏水状态较好,耐蚀性提高。阳极氧化膜封孔后再经表面修饰未生成新物相,但形成微纳米粗糙结构,水滴接触角达150.8°,呈超疏水状,耐蚀性进一步提高。封孔-修饰后阳极氧化膜具有微纳米粗糙结构和较低表面能,减少了腐蚀接触面积并抑制腐蚀,显著提高2A12铝合金耐蚀性,在电气用铝合金腐蚀防护方面具有应用前景。