BN/Al2O3 复合粉末及其聚合物基复合材料的制备与导热性能

采用固-液相共混法制备了多种BN/Al₂O₃复合粉末,通过冻融法和表面修饰法对BN进行了改性处理,改变表面修饰剂类型和摩尔比得到了前驱体和烧结态BN/Al₂O₃复合粉末,并利用机械混合法制备了聚合物基BN/Al₂O₃复合材料,并测试分析了其导热性能。结果表明,经冻融处理的BN分散性和界面相容性明显优于未经冻融处理的BN。多巴胺对BN的改性效果优于聚乙二醇。采用多巴胺作为表面修饰剂且BN与Al(NO₃)₃的摩尔比为1:1时,能够得到纳米Al₂O₃均匀包覆的微米BN粉末,即BN/Al₂O₃微纳复合粉末,其聚合物基复合材料的导热系数可达0.62 W·m^-1·K^-1,是纯聚合物导热系数的3倍,是采用纯微米BN粉末制备的聚合物基复合材料导热系数的1.5倍。在BN表面附着的Al₂O₃可以形成层状热传导通道,能够有效提高聚合物基BN/Al₂O₃复合材料的热导率。     

H2O2/H2O溶液冷冻干燥制备HA多孔陶瓷

以H2O2/H2O结晶体为模板冷冻干燥法,制备出片层孔及圆孔的双孔型羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)支架,观察了支架的双孔形貌,分别研究HA浆料初始固含量和孔隙率、冷冻温度和孔径尺寸之间的关系.结果表明:当初始浆料固含量在20vol％ ～ 45vol％之间变化时,可以制得孔隙率在79％ ～ 54％的多孔陶瓷支架,孔的连通性较好,支架孔隙率随着浆料固含量的降低而升高;当冷冻温度分别为-20℃、-50℃、-80℃时,平均片层间距及圆形孔孔径尺寸分别为550～1000 μm,800 ～ 1000 μm;450 ～800 μm,550 ～750 μm;330 ～380μm,450 ～ 500 μm;支架的孔径尺寸随着冷冻温度的降低而减小,两种形貌孔道在孔壁上呈树枝状相连通,有利于细胞的攀附和生长.     

冷冻干燥法制备层状多孔羟基磷灰石支架过程中的溶剂升华行为

采用水基羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)浆料,经冷冻干燥和烧结工艺(1 250℃烧结3 h)制备了层状多孔HA支架.研究了冷冻温度、干燥压力和干燥温度对水基HA浆料中溶剂升华行为的影响.结果表明:随着冷冻温度的降低,多孔HA支架的层间距逐渐减小,支架的升华时间增加;由于样品的干燥过程同时受到传热和传质的...     

曲面流延法制备ZrO_2/不锈钢梯度管

将ZrO_2和316 L不锈钢浆料分别在圆柱模具外表面上多次流延制备出了氧化锆和316L不锈钢管,研究了在模具曲面上流延时浆料粘度对管壁生坯层均匀性的影响,然后将6种不同比例的ZrO_2/316L不锈钢浆料按照ZrO_2体积含量减小的顺序分别曲面流延成型,通过优化各梯度层粘合剂含量来降低管壁层间由于成分不同而引起的残余应力,得到外形规则的ZrO_2/316L不锈钢梯度管样品.结果表明,当浆料粘度为1200～2000 mPa·s时,在直径为1 cm的圆柱模具外表面流延所得的生坯层均匀,厚度误差≦±5%;在满足浆料粘度的前提下,粘合剂比例应随着ZrO_2含量的增加而增加,来减小各梯度层收缩的差异,从而降低了层间的残余应力.     

TiH_2表面包覆SiO_2的结构和机理分析及释氢性能的研究

采用非均相形核法,以HCl为酸化剂在TiH_2颗粒发泡剂表面合成了SiO_2包覆层,并进行释氢试验.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对包覆层结构进行了分析,探讨了包覆层延缓释放氢气的机理.结果表明,pH值对发泡剂表面的成膜过程影响较大,当溶液pH值为9.5时SiO_2在TiH_2颗粒表面形成致密的包覆层;制得的发泡剂有效延迟释氢时间可达120s.     

Flexural strength of zirconia/stainless steel functionally graded materials

Zirconia/stainless steel (ZrO₂/SUS316L) functionally graded materials (FGMs) were fabricated by tape casting and laminating. Microstructures of FGMs were observed by optical microscope. Fracture behavior of FGMs in different loading modes and influences of different gradient changes on flexural strength were investigated. The results show that ZrO₂/ SUS316L FGMs with graded components at interlayers are obtained after they are sintered in vacuum and pressureless condition at 1 350 °C. The I–II mixed mode crack creates in composite layer and grows to both sides zigzag while loading on ZrO₂ layer. Flexural strengths are 496.4, 421.7 and 387.5 MPa when gradient changes are 10%, 15% and 20%, but flexural strengths of the corresponding fracture layers are 387.1, 334.6 and 282.3 MPa since cracks of FGMs are affected by three-dimensional stress, respectively. The cracks are generated in ZrO₂ layer and extend to SUS316L layer while loading is added on SUS316L layer, flexural strength does not change with the graded components and keeps consistent basically.     

静电纺丝法制备有序V2O5微纳米纤维膜及其气敏特性

为了提高微纳米纤维膜气敏材料的灵敏度和响应时间, 本研究采用静电纺丝法结合分离式平行收集极制备有序排列的V₂O₅微纳米纤维膜, 利用XRD、SEM等手段表征纤维膜的相组成、微观形貌以及有序程度, 探讨了有序程度对V₂O₅气体灵敏度、响应时间以及恢复能力的影响。研究结果表明: 500℃煅烧后所得微纳米纤维膜由V₂O₅相组成。平行收集极间距对纤维膜的微观形貌影响较大, 当间距为3 mm时可以获得有序程度为66%的V₂O₅微纳米纤维膜, 其在80~400℃范围内电阻的变化幅度约为2个数量级。当工作温度为300℃时, V₂O₅微纳米纤维膜对C₂H₅OH的灵敏度均高于CH₄和NH₃, 其中有序V₂O₅微纳米纤维膜对浓度为200 mg/L C₂H₅OH气体的灵敏度约为0.9, 响应时间为3 s, 但恢复性能较低, 62 s后阻值仅恢复到初始阻值的55%。     

流延法制备对称型ZrO2/不锈钢功能梯度材料

采用流延法制备了成分梯度为10%(体积含量,下同)的对称型ZrO2/不锈钢功能梯度材料,利用成分分布函数和经典层合板理论对成分和残余热应力的分布进行了设计分析,观察了其微观形貌,并对截面的显微硬度进行了表征.结果表明:采用流延法制备的对称型ZrO2/不锈钢功能梯度材料成分过渡良好,梯度层界面结合紧密,与对称型层状ZrO2/不锈钢复合材料相比,最大残余热应力减小,热应力缓和效果明显.     

静电纺丝制备TiO2纳米纤维的光催化性能

纳米TiO2材料在光催化、抗菌等方面有着广泛应用。采用尺寸为20～30nm的TiO2颗粒与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的醇溶液混合制得纺丝液,通过静电纺丝技术与烧结工艺,制得TiO2纳米纤维。采用能谱仪、X射线衍射、扫描电子显微镜和投射电子显微镜等分析手段对样品进行了表征,与采用溶胶–凝胶结合静电纺丝技术得到的TiO2纳米纤维进行了形貌对比,并通过亚甲基蓝降解实验研究其光催化性能。结果表明：以TiO2纳米颗粒为原料通过静电纺丝技术制备的TiO2纳米纤维,主要为多晶相的锐钛矿结构,直径为150～250 nm,长度大于20μm,与溶胶–凝胶结合静电纺丝技术制得的TiO2纳米纤维相比,直径分布更为均匀。在紫外光照射90min时,对浓度为4mg/L的亚甲基蓝溶液的分解率为72%,具有较好的光催化效率。