石蜡/二氧化硅复合相变材料的制备及其性能

以石蜡为相变芯材,以正硅酸乙酯为硅源,在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备出石蜡/二氧化硅复合相变材料.应用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热法、热重法等手段对所制备复合相变材料的形貌、成分、热性能等进行了表征.实验结果表明,所制备的石蜡/二氧化硅复合相变材料的形貌是直径约为2μm的核/壳结构微球.当核/壳质量比为2∶1时,石蜡包覆率为66.3%,熔点为54.2℃,熔化焓为133.8 J·g^-1,凝固点为49.5℃,凝固焓为127.5 J·g^-1.与传统的有机高分子壳层材料相比,无机二氧化硅壳层材料具有更好的热导率,提升了复合相变材料的导热性能,且其不易燃烧,无腐蚀性,更加安全环保,有效拓展了相变材料在建筑保温和智能保温纺织物等领域的实际应用.     

生物质多孔碳基复合相变材料制备及性能

目前,通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强,导热性能良好的载体材料成为研究的热点,但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源,在梯度温度和氮气气氛下热处理,使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变,制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合,制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明:生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好,石墨化转变明显,保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上,相比于纯石蜡芯材,以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%,达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上,通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量,相变焓值,热导率的变化,进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制。      

纺锤形纳米羟基磷灰石的制备及其对重金属离子的脱除性能

以立方纳米碳酸钙为模板,通过离子交换法,制备得到了纺锤形纳米羟基磷灰石(HAP)。考察了反应温度、pH值等因素对颗粒制备的影响,得到的较优工艺条件为:在pH=10,反应温度60℃,反应4h的条件下,可制备出纺锤形纳米HAP。所制备的样品由HAP晶须排列构成,粒径在150～200 nm,形貌良好且分散均一。纺锤形纳米HAP的重金属Pb2+脱除实验结果表明,随着pH值的降低和脱除温度的升高,Pb2+的脱除率增加,较优的脱除条件为pH<2.5、脱除温度40℃、搅拌时间60 min。在此条件下,Pb2+脱除率大于99.7%。     

羟基磷灰石的优化制备及其对Mn2+的吸附性能

使用共沉淀法,在不同pH、Ca/P摩尔比、陈化时间条件下制备羟基磷灰石（HAP）,并根据其对Mn2+的吸附性能获得制备HAP的优化条件。在此基础上,通过静态试验,研究了优化制备的HAP在溶液pH、投加量、反应时间以及Mn2+初始浓度的影响下对Mn2+的吸附性能,并结合吸附动力学模型和吸附等温模型分析其吸附机理。结果表明,HAP的最佳制备条件为pH=10、摩尔比Ca/P=1.67、陈化时间24 h。当锰初始浓度5 mg/L、pH=7、HAP投加量1 g/L、反应时间360 min时,HAP对Mn2+的吸附效果最好,其吸附量与去除率分别为4.97 mg/g和98.4%。HAP对Mn2+的吸附更符合Freundlich等温线模型和准二级动力学模型,为单层化学吸附。     

纳米羟基磷灰石晶体的制备及表征

采用化学沉淀法合成纳米羟基磷灰石(HA),并采用X-射线衍射和透射电镜(TEM)对其结构和晶粒尺寸进行了分析。制备的纳米HA主要为柱状晶体,平均尺寸为70 nm。这说明在常温常压水-乙醇反应体系下,可获得纯度、结晶度较好的纳米HA晶体材料,且晶体完整,具有与人体骨羟基磷灰石晶体相似的结构特征。     

羟基磷灰石复合及掺杂改性研究进展

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)作为生物体骨骼和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物相容性和生物活性,因此,被广泛的应用于生物医学领域,尤其是在药物传输和骨组织修复及替代方面.由于HAP本身力学性能较差,且在生物领域扩展应用上有一定的差异性,为了得到综合性能优异的HAP生物材料,HAP复合材料及离子掺杂...     

羟基磷灰石/不锈钢网状复合生物材料的研制

以Ca(OH)2和H3PO4为反应物,通过溶胶-凝胶法制备了羟基磷灰石(HA)粉体;用机械混合法制备了304L不锈钢包覆HA粉体;用热压技术制备了纯HA陶瓷材料及HA／304L不锈钢复合材料．1050℃热压烧结后的HA／25vol．％304L复合材料的断裂韧性为2．92 MPa·m1/2,优于纯HA材料(断裂韧性为0．98 MPa·m1/2)．显微组织的观察表明,304L不锈钢在材料中呈网状分布．网状分布的金属相能够通过桥接机制对HA基体中的裂纹扩展起到很好的阻碍作用．     

化学镀碳纤维增强羟基磷灰石复合材料的性能

通过化学镀方法,在碳纤维表面分别镀上Ni和Cu+Ni镀层,以这种表面改性碳纤维与羟基磷灰石陶瓷复合,制备表面改性碳纤维增韧增强羟基磷灰石复合材料,研究各种碳纤维的含量对复合材料的抗弯强度、断裂韧度、尺寸变化率和孔隙率的影响。结果表明,表面改性碳纤维可以显著提高材料的性能,尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好,其断裂韧度可达基体断裂韧度的2.5倍,抗弯强度可达基体抗弯强度的3.4倍,增韧增强后的复合材料的尺寸和孔隙率变化不大。     

原位矿化法制备羟基磷灰石/高密度聚乙烯复合材料

采用原位矿化技术制备羟基磷灰石／高密度聚乙烯（HAP／HDPE）复合材料，并通过扫描电镜、X射线衍射、红外光谱分析等检测手段对HAP／HDPE复合材料显微结构进行系统研究。结果表明，通过原位矿化方法，可直接在HDPE高分子表面诱导生长出纳米HAP晶体，HAP与HDPE之间以化学键形式结合，从而提高了HAP／HDPE复合材料的界面结合强度；原位矿化法制备的HAP／HDPE材料中，HAP颗粒均匀分散在HDPE基体中。通过力学性能检测得知，用原位矿化法制备的HAP／HDPE复合材料比用共混法制备的HAP／HDPE复合材料的力学性能有显著提高。     

高晶度医用羟基磷灰石(HAP)生物材料制备及表征

论述了制备高晶度医用生物陶瓷涂层材料羟基磷灰石粉末(HAP)方法,用SEM和XRD对粉末进行表征,结果表明经过重熔处理的羟基磷灰石粉末具有更好的晶体化程度,粉末表面致密光滑,具有优异的热喷涂使用性能.     

有机蒙脱石基复合相变材料的制备及研究

以有机蒙脱石为载体材料,聚乙二醇/硬脂酸为相变材料,采用液相插层法制备出了聚乙二醇/有机蒙脱石以及硬脂酸/有机蒙脱石复合相变材料.采用DSC对复合相变材料的热性能进行了研究.结果表明：复合相变材料中相变材料的适宜质量分数为50%;相同含量的情况下,聚乙二醇/有机蒙脱石的相变潜热比硬脂酸/有机蒙脱石的相变潜热小;硬脂酸质量分数为50%的复合相变材料的相变温度为54.56℃,相变潜热为79.8 J/g,经100次热循环后仍具有良好的热稳定性.     

赤藓糖醇/碳纳米管复合相变材料热特性模拟研究

在“碳达峰、碳中和”的大背景下,能源结构从一次能源向新能源转变刻不容缓。由于新能源具有间歇性、波动性的特点,储能技术可以有效解决上述问题而得到了广泛的关注。相变材料作为储能技术的关键,其热导率低的问题亟需解决。赤藓糖醇作为中低温区常用的高焓值相变材料,热导率仅为0.7 W?m–1?K–1,严重制约了实际应用中的能量利用效率。本文以赤藓糖醇作为主要研究对象,采用具有超高导热系数的单壁碳纳米管作为导热增强材料,借助分子动力学模拟的方法探究了碳纳米管长度、质量分数以及分布方式对赤藓糖醇/碳纳米管复合相变材料热导率的影响规律。当碳纳米管轴向长度小于其声子平均自由程时,复合相变材料热导率随碳纳米管轴向长度增加而增大,同时随碳纳米管质量分数增加而增大,但表现出显著的各向异性。由于引入赤藓糖醇–碳纳米管界面,复合相变材料径向热导率相比纯赤藓糖醇反而降低。当碳纳米管在赤藓糖醇中随机分布时,热导率的各向异性得到了显著改善且各方向热导率均得到了提升。通过对比复合前后赤藓糖醇与碳纳米管的声子振动态密度发现,由于两者间的相互作用,碳纳米管的声子振动受到抑制,而赤藓糖醇中声子热输运得到激发,从而提高了热导率。      

聚酰亚胺气凝胶材料的制备及其应用

聚酰亚胺（polyimide，PI）由于具有较好的力学性能、优异的耐化学性、良好的介电性能和高温稳定性，被认为是一种应用前景广泛的高温工程聚合物。聚酰亚胺的各类制品如薄膜、涂料、胶黏剂、光电材料、先进复合材料、微电子器件、分离膜以及光刻胶等已经被广泛应用于电子信息、防火防弹、航空航天、气液分离以及光电液晶等领域。聚酰亚胺气凝胶（PIA）是由聚合物分子链构成的相互交联的三维多孔材料，结合了聚酰亚胺和气凝胶的优异性能，使其不但具有聚酰亚胺的优异特性，而且具有气凝胶的轻质超低密度、高比表面积、低导热系数以及低介电常数等突出特点，因此聚酰亚胺气凝胶材料迅速发展成为性能优异的有机气凝胶之一，并且在航空航天、电子通讯、隔热阻燃、隔音吸声以及吸附清洁等领域展示出广阔的应用前景。鉴于该材料的这些特质，本文对聚酰亚胺气凝胶的制备方法、影响因素（溶剂效应、单体结构和固含量）以及应用进行了论述，并对聚酰亚胺气凝胶材料的未来发展进行了展望。      

介孔二氧化硅基复合相变材料研究进展

相变储能技术的发展对于促进新能源开发和提高能源利用效率具有非常重要的意义。相变材料由于具有高储能密度和小体积变化等优势引起了人们的广泛关注。然而，相变材料在固–液相转变过程中易发生液体泄漏而限制了其应用。因此，人们选择用多孔支撑材料来解决相变材料的泄露问题。介孔二氧化硅材料由于具有良好的物理化学稳定性、生物相容性、阻燃性能、低毒性、耐腐蚀性、尺寸可控、表面形貌可调和高比表面积等优点，其作为载体材料能综合提高相变复合物的各方面性能并拓宽相变储能材料的应用空间。对近年来国内外关于介孔二氧化硅载体的孔尺寸、孔结构和孔表面性质对相变材料结晶行为的影响等方面进行了综合分析，并对今后提高介孔二氧化硅相变材料储能效率的研究方法的前景做了展望。      

改性多孔钢渣/橡胶复合材料的制备及其性能

用磷酸、硅烷KH550和钢渣制备改性多孔钢渣, 以改性多孔钢渣取代部分炭黑.利用改性多孔钢渣、炭黑、橡胶、促进剂、硫磺、硬脂酸和氧化锌进行复合, 制备一系列改性多孔钢渣/橡胶复合材料, 研究了磷酸/钢渣质量比、硅烷KH550/多孔钢渣质量比、促进剂/硫磺质量比、硬脂酸/氧化锌质量比和改性多孔钢渣/炭黑质量比对改性多孔钢渣/橡胶复合材料力学性能的影响, 并且分析其影响机理.结果表明, 当磷酸用量为1.2 g、钢渣用量为30 g、硅烷KH550用量为0.3 g、炭黑用量为20 g、促进剂用量为0.8 g、硫磺用量为1.2 g、硬脂酸用量为0.8 g、氧化锌用量为2.2 g和橡胶用量为100 g时, 改性多孔钢渣/橡胶复合材料的力学性能较好, 即拉伸强度为18.4 MPa、邵尔A硬度为68.8、撕裂强度为44.6 kN·m-1.磷酸与硅烷KH550可以改善钢渣的孔结构与表面结构; 适量的促进剂/硫磺质量比与硬脂酸/氧化锌质量比可以消除硫磺形成的内硫环, 促使橡胶交联键稳定.改性多孔钢渣与橡胶以物理方式进行复合形成良好的包裹结构.      

Structure and properties of hybrid composite materials

The structure and interfacial interaction are studied in the hybrid aluminum-matrix composite materials fabricated by reactive casting combined with mechanical mixing of fillers with a metallic melt. The following types of hardening are considered: hardening by ceramic particles and by the phases formed as isolated inclusions or coatings on ceramic particles during in situ reactions. The hardness and tribological properties of the composite materials as functions of their compositions are discussed.     

高温复合相变蓄热材料压制工艺及性能研究

以铝粉作为相变材料,采用单向模压成型的方法制备出了一种新型高温复合相变蓄热材料。利用金相显微镜和扫描电子显微镜对材料进行分析,从材料混合程度、显微组织、成分结构及表面形貌等方面研究了相变蓄热材料的制备机理和性能影响因素,同时探讨了粉末流动性、堆积密度和粒径配比等参数对相变蓄热材料压坯性能的影响。结果表明:高温复合相变蓄热材料在压制过程中,固相和液相组分不变,主要是气孔以及颗粒形状的宏观和微观变化;随着压制压力增加和保压时间的延长,试样密度逐渐增加,气孔率下降,强度随之增加;相变材料的宏观分布也较为均匀。