喷墨打印头陶瓷喷孔的皮秒激光加工研究

喷墨打印头的喷孔直径一般为几十微米,材料一般是有机薄膜、不锈钢薄片等。针对有机膜等作为喷嘴板材料的缺陷,采用氧化锆陶瓷代替,以提高耐磨能力和耐腐蚀性。采用皮秒激光打孔方法,可在多种材料上加工出直径几十微米的小孔,包括聚酰亚胺（厚度50μm）、氧化锆陶瓷（厚度120μm）和铜片（厚度70μm）。通过控制不同的参数变化,可制备出孔径约20μm、孔间距为140μm的喷孔阵列。对比不同参数下喷孔尺寸和微观形貌发现,较高功率密度、较低单点停留时间有助于得到圆孔,减少重铸层。     

石墨质多孔炭在不同电解液中的电化学性能研究

以中间相炭微球为原料,NaOH和FeCl_3分别作为活化剂和催化剂,一步活化催化法制备了一种石墨质多孔炭。将该石墨质多孔炭作为超级电容器的电极材料,研究了其在1 M LiPF_6/EC∶DEC(v/v_(=1)∶1)、1 M Et_4 NBF_4/PC(v/v_(=1)∶1)和1M[BMIM]BF_4/AN(v/v_(=1∶)1)三种不同电解液中的电化学性能。研究表明,该石墨质多孔炭在三种电解液中均表现出优异的电化学行为,在电解液Et_4NBF_4/PC中性能最优,是一种理想的电容型材料。     

ZrB_2基超高温陶瓷材料抗热震性能及热震失效机制研究进展

ZrB_2基超高温陶瓷具有高熔点、较高的强度、高热导率等优点,是一种性能优异的高温结构材料,成为高超声速飞行器关键热部件的首选候选材料。介绍了ZrB_2的基本性能,以及ZrB_2基超高温陶瓷材料的抗热震性能及改进情况,讨论了表面热交换系数梯度对材料热震行为的影响,对超高温陶瓷材料的热震行为和热震失效机制有了新的认识,为材料在实际服役条件下的性能预测提供参考,并为材料抗热震性能的提高提供了新的研究思路。     

奥氏体析出相激发形核的原位TEM研究

利用原位透射电镜(TEM)观察双相不锈钢中奥氏体析出相变过程,发现了端-面连接的奥氏体激发形核现象。定量表征结果表明,激发形核奥氏体和先驱奥氏体与母相铁素体的位向关系都接近N-W,但属于不同的位向关系,且在不同的Bain环上。基于弹性相互作用能和界面能解释了激发形核奥氏体的择优晶体学取向,计算结果表明,先驱奥氏体与不同Bain环上激发形核奥氏体的弹性相互作用能为负值,且相邻奥氏体之间可以形成孪晶取向关系及共格孪晶界。     

石墨质多孔炭的制备及其双离子电容储能机理

作为锂离子电池和超级电容器的结合，锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理，锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此，为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能，本研究提出了双离子电容器的储能机理。以柠檬酸钾/镁/铁为原料，合成了兼备石墨质结构与层次化多孔结构的石墨质多孔炭，并以其为正极材料，实现了兼具锂离子电容器正极离子吸附行为与双离子电池正极阴离子插层行为的双离子电容储能。由于石墨质多孔炭结构中石墨质结构在高电位下由阴离子插层反应贡献的额外平台容量以及对于材料导电性的增强，石墨质多孔炭正极材料的能量特性明显超过多孔炭及人造石墨正极，实现了从储能机理的层面的器件性能增强。     

高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金强韧化机理研究

本文通过常规轧制与退火工艺制备了具有高抗拉强度(~502MPa)和高断后延伸率(~22%)的高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金,退火工艺为673K/1h。通过X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了合金退火后的组织及其强化机制。结果表明：Al-Mg-Sc-Zr合金在退火后获得了具有尺寸为0.42 μm的小晶粒和尺寸为16.2μm的大晶粒的双峰晶粒组织,固溶镁原子与Al₃(Sc,Zr)相的存在与共同作用促进了具有较大晶格畸变、存在大量亚晶及均匀弥散分布析出相的双峰晶粒组织的形成;合金主要强化方式为镁原子的固溶强化、亚晶界阻碍位错引起的亚晶界强化、细晶强化和Al₃(Sc,Zr)相的弥散强化,且合金计算与实测屈服强度相吻合;高镁固溶度、Al₃(Sc,Zr)相、双峰晶粒及再结晶织构的存在为位错增殖提供了空间,提高了合金加工硬化率,进而提高了合金的延伸率。     

特大片鳞片石墨的分选及其制备的柔性石墨（英文）

为了保护近期中国发现的特大片鳞片石墨矿的超大鳞片不受分选加工过程的破坏,设计出"多破少磨+风选+分级磨浮"的联合工艺,对其进行了物理分选,采用碱熔+酸洗法进一步化学提纯,石墨插层化合物法制备出可膨胀石墨,并利用快速加热法得到膨胀石墨。结果显示,提纯后的特大片鳞片石墨的石墨化度高达99.9%,其膨胀石墨产品的膨胀体积高于400 mL/g,随机选取的膨胀石墨单个颗粒的长度大于40 mm,由此膨胀石墨轧制得的柔性石墨电导率高达2.78×10~5 S/m。     

通道效应在透射电镜样品厚度估测中的应用

通道效应是出射波函数的样品厚度周期效应。像差校正高分辨像中像点强度随样品厚度的变化正是这种效应的直接体现。本文提出了利用通道效应估测样品厚度的方法,通过多片层法高分辨像模拟,研究了元素种类、离焦量、像散以及带轴偏离等参量对于厚度估测的影响,并以钛酸钡陶瓷样品为实例,对厚度进行了估测。     

同时添加钪、锆对Al-10Mg合金再结晶机制的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了Al-10Mg及Al-10Mg-0.1Sc-0.1Zr合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：同时添加Sc、Zr能够明显细化Al-10Mg合金的铸态晶粒,热处理后,Sc、Zr能够形成与α-Al基体共格的Al₃(Sc,Zr) 相,这些沉淀相能够提高合金的热变形抗力;在变形过程中,Al₃(Sc,Zr)相能够钉扎位错运动、降低晶界及变形带处的位错密度,使位错在沉淀相周围聚集,因而改变了Al-10Mg合金内部位错增殖与湮灭的过程、进而使Al-10Mg合金动态再结晶方式由不连续动态再结晶(DDRX)转变为连续动态再结晶(CDRX)。     

基于碳纳米管背电极的晶体硅太阳能电池

碳纳米管(CNTs)具有优异的电学与光电性能,可用作太阳能电池的空穴传输材料。本文将CNTs薄膜置于晶体硅(c-Si)太阳能电池的背面,以取代铝背电极,构成c-Si/CNTs太阳能电池。c-Si/CNTs太阳能电池的短路电流密度可达35.5 mA·cm~(-2),比刷涂铝背极c-Si电池的高8%。表明CNTs具有很强的空穴收集和输运能力,可用作c-Si太阳能电池的背电极。用稀氢氟酸(HF)处理c-Si/CNTs界面,放置100 h后,电池的填充因子由44.5%提高到62.6%,转换效率由7.1%提高到10.9%。