固体氧化物燃料电池阴极材料氧缺陷形式及迁移过程第一性原理计算EI北大核心CSCD

采用第一性原理方法研究了层状阴极材料LaSrCoO_(4±δ)及PrBaMn_(2)O_(5+δ)的电子结构、缺陷形成能及氧离子迁移能,针对La/Sr、Pr/Ba等A位原子分层有序排列和交替混合排列2种结构,系统地分析了其对电子结构、氧空位及间隙氧缺陷的影响。结果表明:对于LaSrCoO_(4±δ),La/Sr分层有序排列更利于间隙氧离子的形成和迁移,对于PrBaMn_(2)O_(5+δ),Pr/Ba交替混合排列更有利于氧空位的形成和迁移。结合电子密度实空间密度分布,进一步分析了不同体系氧缺陷的形成和氧离子的迁移差异的原因,为该材料的研究和优化提供了具体的微观图像。     

纳观界面应力集中对复合晶粒断裂应力的影响

为了准确分析纤维增强复合陶瓷内复合晶粒力学性能,提出了一种考虑纳观界面应力集中效应的复合晶粒强度预测方法.基于纤维增强复合陶瓷的显微结构特征,考虑纳米纤维间的相互作用,应用有效自洽法确定纳观界面模型的有效应力场;假设纳观界面处基体和纤维间的应力和位移均连续,利用叠加法将单向拉伸应力状态分解为双向均匀拉伸状态和纯剪切应力状态的组合,根据纤维增强复合陶瓷承受横向载荷的位移函数得到纳观界面附近基体和纤维的位移场和应力场,并计算了纳观界面产生的应力集中因子,综合考虑了复合晶粒内纳观界面和位错塞积相互作用导致的应力集中效应,建立了纤维增强复合陶瓷中复合晶粒的断裂应力预报模型.分析了增强纤维半径和体积分数对复合晶粒断裂应力的影响,结果表明:增强纤维半径越小,断裂应力越大,复合晶粒强度越高,且增强纤维半径大于50 nm后,半径大小对复合晶粒断裂应力影响较小;纤维体积分数越大,断裂应力越小,复合晶粒越易发生破坏.     

环氧树脂改性聚氨酯泡沫材料的制备及膨胀性能研究

采用预聚体合成法制备了环氧树脂(EP)改性聚氨酯(PU)预聚体,进一步发泡膨胀后得到了具有较强粘性且膨胀性能可控的EP/PU泡沫材料。测定了其膨胀体积,并讨论了该材料膨胀性能的影响因素。结果表明:通过调整MDI的使用量可以实现对泡沫材料膨胀体积的控制;且调整催化剂和泡沫稳定剂用量为预聚体质量的3.3%,发泡剂用量为预聚体质量的5%时,材料具有最佳膨胀性能。     

环氧树脂共混改性聚氨酯泡沫材料粘附性能研究

目的制备一种性能优良的黏性泡沫材料。方法采用分步法制备环氧树脂共混改性聚氨酯泡沫材料,研究泡沫材料粘附性能变化规律及环氧树脂质量分数对材料粘附性能的影响。对共混改性的环氧树脂/聚氨酯泡沫材料进行粘附性能测定、内部结构以及热稳定性表征。结果环氧树脂的质量分数对聚氨酯泡沫材料的粘附性能有很大影响。结论在环氧质量分数为50%时,泡沫材料具有较好粘附性能和热稳定性,材料内部形成了互穿程度良好的互穿聚合物网络结构。     

固体氧化物燃料电池双钙钛矿陶瓷阳极缺陷结构设计与性能调控

研究了固体氧化物燃料电池Sr₂Fe Mo_0.6Mg_0.25Al_0.15O₆ (SFMMA)双钙钛矿阳极的晶体缺陷结构、热膨胀性能、电荷传输特性、氧化还原稳定性以及电化学性能。结果表明:SFMMA室温下为I 4/m四方结构,400℃时材料转变为F m 3 m立方结构。SFMMA材料的实际晶体结构式为Sr₂(Fe_0.75Mg_0.25)(Mo_0.6Fe_0.25Al_0.15)O6-δ,材料晶格中含有大量反位缺陷FeB’以及—Fe_B—O—Fe_B’—键,有利于氧空位的形成及氧离子的迁移扩散。SFMMA的热膨胀系数在25~400℃和400~900℃范围内分别为13.0×10^–6K^–1和17.6×10^–6K^–1,在氢气气氛下600~900℃温度范围内电导率超过35 S·cm^–1,并且具有较快的氧表面交换特性以及非常优异的氧化还原循环结构稳定性。在900,850,800℃和750℃时,湿润H₂(3%H₂O,50 m L/min)气氛中,SFMMA/La_0.4Ce_0.6O₂(LDC)/La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O₃(LSGM)/LDC/SFMMA对称半电池面比电阻分别为0.096,0.142,0.239Ω·cm²和0.447Ω·cm²。以SFMMA为阳极组装电解质支撑型单电池SFMMA/LDC/LSGM (300μm)/Pr Ba_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O₅+δ,850℃时电池最大功率密度可达886 m W·cm^–2。     

共晶复相陶瓷细观结构对抗冲击强度的影响

通过共晶复合陶瓷的细观强度和动态破坏准则建立起微观结构参数与抗冲击强度间的内在关系。首先,根据共晶复合陶瓷的微观特征,用相互作用直推法和有效简化算法获得复合陶瓷的有效应力场。然后,应有等效夹杂法和Griffith 微裂纹扩展理论预报了共晶复合陶瓷的细观力学强度。进而,应用统一压剪理论建立冲击区的动态破坏准则。最后,应用与微观结构相关的动态破坏准则建立冲击强度计算模型。定量分析了微观结构参数对冲击强度的影响,结果表明：共晶体间界面缺陷尺寸越小及共晶体刚度越大,抗冲击强度越大。     

环氧树脂E-44改性聚氨酯软泡的粘附性能研究

采用预聚体法制备了环氧树脂(EP)改性聚氨酯(PU)预聚体,使用DMP-30作为发泡反应催化剂制得改性聚氨酯软泡材料。研究了改性方法以及环氧含量对聚氨酯软泡材料粘附性能的影响。采用红外光谱分析了环氧树脂改性聚氨酯预聚体的反应过程,并对改性后聚氨酯软泡材料的粘附性能进行了测定和分析。结果表明:环氧树脂接枝改性的聚氨酯软泡材料比物理混合改性具有更好的粘附性能,且都在环氧含量为50%时粘附强度最大;相比与未改性的聚氨酯软泡材料,接枝改性后初粘强度和最大粘附强度分别提高了11倍和8.5倍。     

含双尺度界面复相陶瓷的细观界面滑移应力

基于复相陶瓷显微特征和双尺度界面特性,分析含双尺度界面复相陶瓷内的细观界面滑移应力。首先,基于复相陶瓷宏观、细观和纳观弹性性能,计算双尺度界面复相陶瓷产生弹性变形时的细观平均应力场。然后,在纳观界面位移和应力连续基础上,提出了界面应变模型,确定了纳观界面附近纤维和基体内的位移函数,考虑界面应变的突变值与界面模量间的比例关系,根据纳观界面特性和纤维分布形式,确定出弹性变形条件下外载传递到细观界面上的切应力。最后,基于压痕实验测得复相陶瓷细观界面滑移的屈服切应力,得到细观界面滑移应力的理论计算公式并进行了定量分析。结果表明,复相陶瓷内纳观界面弹性模量越小或泊松比越小时,细观界面越易滑移,复相陶瓷越易产生塑性变形。