羟基磷灰石/Ti-13Nb-13Zr复合材料的组织性能与细胞相容性评价

为了改善Ti-13Nb-13Zr医用钛合金的生物活性与细胞相容性,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ti-13Nb-13Zr合金和羟基磷灰石(HA)含量5wt%的5HA/Ti-13Nb-13Zr复合材料并进行退火处理,研究了两种材料的显微组织、力学性能、表面润湿性、体外矿化行为及细胞增殖与凋亡等生物学性能。结果表明：合金主要由β-Ti和α-Ti相组成,复合材料由β-Ti、α-Ti、HA相及少量陶瓷反应相(Ca₃(PO₄)₂、CaZrO₃、CaO)组成,退火后部分初生α-Ti转变为β-Ti且组织更均匀,HA的加入会使得晶粒细化;退火后两种材料抗压强度、屈服强度、屈强比和弹性模量均略微下降;HA的加入提高了复合材料亲水性、类骨磷灰石形成能力、细胞增殖率并降低了细胞凋亡率;综合分析,退火后的5HA/Ti-13Nb-13Zr复合材料抗压强度、屈服强度和弹性模量分别为(1 744±9) MPa、(1 493±12) MPa和(43±1.6) GPa,具有优异的类骨磷灰石形成能力,同时细胞增殖率达到99.1...     

Zn-β-磷酸钙/Ti生物复合材料组织及性能

采用化学沉淀法制备掺杂Zn的β-磷酸钙（β-TCP）粉末,Zn-β-TCP与Ti粉以3∶7（质量比）混合均匀经真空烧结得到Zn-β-TCP/Ti生物复合材料。结合金相观察、SEM、XRD等进行微观组织和表面形貌观察、物相分析,并进行显微硬度、摩粒磨损、单轴压缩和体外生物活性测试。结果表明：Zn-β-TCP粉体中粒径（D₅₀）集中在1~20 μm。β-TCP/Ti生物复合材料成分为TiO₂、Ti、β-TCP和CaTiO₃,Zn-β-TCP/Ti复合材料成分为TiO₂、Ti、β-TCP、CaTiO₃和ZnO,Zn²⁺固溶到β-TCP晶格使衍射峰偏移,掺杂10mol% Zn的偏移角度最大。β-TCP结晶度随Zn掺杂量的增大而降低。β-TCP/Ti复合材料的TiO₂相弥散分布在网状β-TCP相中,Zn摩尔分数为10mol%时,Zn-β-TCP/Ti复合材料的孔隙孔径在200~300 μm,满足工程支架材料的要求,且硬度最高为HV 346.2,磨损率最低为0.051 mgmm^-2,抗压强度在130~180 MPa之间,弹性模量最大为8.021 GPa,Zn的加入提高了β-TCP/Ti复合材料的力学性能。类骨磷灰石的积累随在模拟体液中浸泡时间的延长而增多,Zn-β-TCP/Ti生物复合材料具有良好的生物活性。     

二氧化锆梯度复合羟基磷灰石生物材料的制备及其生物相容性

采用干铺2烧结法制备了一种以二氧化锆(ZrO₂ ) 为基体梯度复合羟基磷灰石( HAP) 的新型生物复合材料, 并对其力学性能、微观结构和生物相容性进行了研究。用扫描电镜(SEM) 、X 射线衍射仪(XRD) 、透射电镜( TEM) 和EDAX 能谱仪对粉体和复合材料进行分析。用复合材料的浸提液进行小鼠急性毒性试验、细胞毒性试验、体外溶血试验以及兔肌肉和骨内材料植入试验, 评价复合材料的生物相容性。研究结果表明, 复合材料的表面涂层厚度约80μm , 芯部基体组织与表面均匀过渡结合, 结合良好, 没有明显界面, 涂层结合强度为15. 1 MPa ,最大弯曲强度为1112. 24 MPa , KIC为7. 3～11. 4 MPa·m1/2 。其组织相容性好, 具有良好的骨传导作用, 促进骨组织生长, 是一种较理想的新型骨科植入材料。      

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维(Al₂O₃·SiO₂) 增强铝硅(Al-Si) 合金复合材料, 并利用透射电镜观察了Al₂O₃·SiO₂ 纤维与Al-Si 合金基体界面。结果表明: 硅酸铝纤维局部区域与合金中的镁及预制件中的粘结剂起反应, 反应生成物分别为M gAl₂O₄ 和Si₃ (PO₄)₄。      

A multiphase sodium vanadium phosphate cathode material for high-rate sodium-ion batteries

The unsatisfactory rate capability and poor cycling stability at high rate of sodium-ion batteries(SIBs) have impeded their practical applications. Herein, a Na₃V₂(PO₄)₃/Na₃V₃(PO₄)₄ multiphase cathode materials for high-rate and long cycling SIBs was successfully synthesized by regulation the stoichiometric ratio of raw materials. The combined experiment and simulation results show that the multiphase materials consisted of NASICON structural phase Na3V2(PO4)3 and layered structure phase Na₃V₃(PO₄)₄, possess abundant phase boundaries. Electrochemical experiments demonstrate that the multiphase materials maintain a remarkable reversible capacity of 69.0 mA h g^-1 even at an ultrahigh current density of 100 C with a high capacity retention of 81.25 % even after 10,000 cycles. Na₃V₂(PO₄)₃/Na₃V₃(PO₄)₄ electrode exhibits a higher working voltage, superior rate capability and better cycling stability than Na₃V₂(PO₄)₃ electrode, which indicates that the introduction of second phase can be an effective strategy for the development of novel cathode materials for SIBs.     

聚阴离子型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

具有聚阴离子型结构的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料凭借比容量高、结构稳定性好、工作电压高以及成本低的综合性优势受到了广泛的关注, 被众多专家学者视为下一代锂离子动力电池正极材料的理想之选. 本文对Li₃V₂(PO₄)₃材料的结构、电化学性质、制备方法、存在的问题和解决的方案进行了详细的综述. 同时对Li₃V₂(PO₄)₃正极材料的发展趋势进行了展望.     

水系锂离子电池负极材料LiTi2(PO4)3的研究进展

锂离子电池作为一种绿色可充电电池, 具有较高的能量密度及功率密度, 但市售锂离子电池主要以有机物为电解液, 当电池过充或短路时存在一定的燃烧及爆炸风险。为应对此问题, 水系锂离子电池逐渐走进人们的视野, 它具有清洁环保、安全性能高等优点, 其工作电压为1.5~2.0 V, 主要应用于储能领域。考虑到水系电池的析氢析氧反应, 常规负极材料无法应用于水系锂离子电池, 因此水系锂离子电池的研发关键在于负极材料的选取。LiTi₂(PO₄)₃具有开放的三维通道以及合适的嵌锂电位, 可以作为水系锂离子电池的负极材料。LiTi₂(PO₄)₃的合成方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。为进一步提高LiTi₂(PO₄)₃的电化学性能, 可以采用颗粒纳米化、形貌控制、元素掺杂及碳包覆等方式进行改性。本文从合成方法及改性手段的角度, 对近年来国内外水系锂离子电池负极材料LiTi₂(PO₄)₃的研究进行综述, 并对LiTi₂(PO₄)₃负极材料的发展前景做出展望。     

氧化石墨烯增强磷酸钙生物水泥

为了提高磷酸钙水泥(CPCs)的强度,将纳米片状的氧化石墨烯(GO)与CPCs复合。首先,以α-Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄和CaCO₄物质的量之比为1:1:1的CPCs为固相、不同浓度的GO水分散液为固化液,二者按一定的固/液比混合并固化成型,制得GO/CPCs;然后,探讨GO添加量对GO/CPCs力学强度的影响,测量固化时间、在模拟体液中浸泡后的降解率及浸提液的pH,以XRD检测其物相,并通过SEM观察其显微形貌。结果显示:GO添加量对CPCs的抗压强度有显著影响,最佳添加量为0.0500wt%;随老化时间的延长,不同GO添加量的CPCs的抗压强度均明显提高,尤其是在早期阶段;与不加GO的对照组相比,老化2 h和24 h后,0.0500wt% GO/CPCs的抗压强度分别提高了200%和67%。GO/CPCs在模拟体液中的降解率升高且浸提液pH下降。GO/CPCs在同期水化反应中可获得更多的羟基磷灰石相,结晶有序、均匀且细小。所得结论表明掺加GO可以显著改善CPCs的抗压强度。      

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

在A356铝合金熔体中加入K₂TiF₆盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al₃Ti/A356铝基复合材料,研究了Al₃Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al₃Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)₃Ti相组成。随着K₂TiF₆盐添加量的增加,(Al, Si)₃Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al₃Ti含量的复合材料中,2wt%Al₃Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al₃Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al₃Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。      

碱式碳酸镁焙烧法制备多孔氧化镁晶体

【目的】实现多孔MgO晶体的可控制备。【方法】以菱镁矿为镁源,采用水化碳化-低温水溶液法,热解Mg(HCO₃)₂溶液合成平均直径为10.0μm、平均长度为50.0μm的多孔棒状碱式碳酸镁(4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O);通过焙烧法制备多孔MgO晶体,分别探讨焙烧温度、时间对前驱体4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解率、 MgO物相组成和形貌的影响,探究4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O热分解机制。【结果】在焙烧温度为700℃、时间为3.0 h时,制得平均直径为20.0μm、平均长度为50.0μm、比表面积为76.12 m²/g的介孔棒状MgO晶体;在4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解过程中,随着温度升高,结晶水失去,—OH的分离和C—...     

电气石颗粒/聚苯硫醚针刺毡复合过滤材料的过滤性能

为提高工业用过滤材料对细颗粒物的捕集效率,以袋式除尘用聚苯硫醚（PPS）针刺毡为基材,聚氨酯热熔胶膜为黏合层,通过溶液沉淀法将具有自发极化特性的电气石（TM）颗粒覆于基材表面,经热压处理制备了含不同纯度、不同含量、不同颗粒粒度的TM颗粒/PPS针刺毡复合过滤材料;利用SEM研究了TM对微细粒子的吸附情况,利用滤料性能测试装置研究了TM颗粒/PPS针刺毡的过滤性能,结果表明：附着TM颗粒后,TM颗粒/PPS针刺毡对亚微米粉尘过滤效率明显提高,TM纯度越高效果越好,纯度为87.16%时,滤料对0.3~1 μm粒子过滤效率提高幅度≥13.35%;最优附着浓度为5 mg·cm^-2时,用于综合评价滤料过滤效率与阻力的滤料品质因数Q_F值最高;TM颗粒粒径越小,过滤效率提升效果越明显,TM颗粒粒径18~38 μm时,对0.3~1 μm粒子过滤效率提高幅度≥7.25%。TM颗粒/PPS针刺毡复合滤料较传统针刺毡滤料过滤性能明显增强。     

多孔 n2 HA/ PA26复合材料的制备及性能

采用注塑方法制备了多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 (n2 HA/ PA26) 复合材料 , 采用 SEM、XRD、IR、 力学性能测试考察了多孔材料的性能。结果发现 : 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的孔隙分布均匀 , 贯通性良好 , 孔的尺寸约为 100～700μm , 平均孔径约 300～500μm , 大孔壁上有丰富的微孔 ; 所得多孔复合材料的孔隙率可控 , 总孔隙率最高可达 881 6 %; 多孔材料的总孔隙率降低 , 则开孔率随之降低 ; 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 复合材料的抗压强度为 1. 1～15. 6 MPa , 压缩模量为 0. 4～1. 4 GPa ; 在总孔隙率相近的条件下 , 多孔材料的抗压强度随 n2 HA质量分数增加而升高; 发泡剂和发泡过程对组成纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的两组元材料的性质和结构无影响。这种多孔材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。     

复合结构Ni-P 非晶态镀层在H2S/ CO2环境中的耐腐蚀性能

通过在同一镀液中改变温度、p H 值和施加电流完成化学镀和电镀过程, 在普通碳钢基体上得到电位差高于160 mV 的复合结构的非晶态Ni- P 合金镀层。采用SEM、电化学测试设备及专门的腐蚀环境试验箱, 研究了该复合镀层在H₂S/ CO₂ 腐蚀气氛中的耐腐蚀行为。结果表明: 所制备的复合结构Ni- P 非晶态镀层在H₂S/CO₂腐蚀环境中, 100 h 后镀层表面出现均匀的硫化物腐蚀膜, 300 h 后镀层表面出现腐蚀裂纹, 并沿着与基体表面平行的方向扩展、剥离, 在电镀层剥离处磷元素的相对含量增加。所制备的12μm 厚的复合叠加结构Ni- P 非晶态镀层的耐腐蚀性能优于25μm 厚的普通化学Ni-P 非晶态合金镀层。      

稻壳纤维粒径和掺量分数对水泥复合材料性能的影响

以稻壳纤维（Rice husk fiber,RHF）为增强材料,以水泥为基体,制备了RHF/水泥基复合材料。研究了粒径对RHF在水泥基体中分散性能的影响;并以RHF粒径和掺入质量比为考察因素,采用响应曲面法,以RHF/水泥基复合材料的密度、抗折强度、含水率、吸水率和导热系数为响应值,建立数学模型,对RHF/水泥基复合材料的成型工艺进行优化设计。结果表明：RHF的粒径越小,在水泥基体中分散性能越好,粒径为150 μm的RHF分散系数达到最大值,为0.981;响应曲面模型分析表明RHF的粒径为150 μm、掺入质量为水泥质量的3%时,RHF/水泥基复合材料的性能达到最优,此时RHF/水泥基复合材料的密度为1 559.26 kg/m³,抗折强度为9.38 MPa,含水率为7.05%,吸水率为16.71%,导热系数为0.50 W/（m·K）,达到了建筑行业标准JC/T 411-2007的要求。     

Superthreshold behavior and threshold estimates ofultrasound-induced lung hemorrhage in adult rats: role of beamwidth

It is well documented that ultrasound-induced lung hemorrhage can occur in mice, rats, rabbits, pigs, and monkeys. The objective of this study was to assess the role of the ultrasound beamwidth (beam diameter incident on the lung surface) on lesion threshold and size. A total of 144 rats were randomly exposed to pulsed ultrasound at three exposure levels and four beamwidths (12 rats per group). The three in situ peak rarefactional pressures were about 5, 7.5, and 10 MPa. The four 19-mm-diameter focused transducers had measured pulse-echo -6-dB focal beamwidths of 470 μm (2.8 MHz; f/1), 930 μm (2.8 MHz; f/2), 310 μm (5.6 MHz; f/1), and 510 μm (5.6 MHz; f/2). Exposure durations were 10 s, pulse repetition frequencies were 1 kHz, and pulse durations were 1.3 μs (2.8 MHz; f/1), 1.2 μs (2.8 MHz; f/2), 0.8 μs (5.6 MHz; f/1) and 1.1 μs (5.6 MHz; f/2). The lesion surface area and depth were measured for each rat as well as the percentage of rats with lesions per group. Logistic regression analysis and Gaussian-Tobit analysis methods were used to analyze the data. The effects of in situ peak rarefactional pressure and beamwidth were highly significant, but ultrasonic frequency was not significant. In addition, the estimated interaction between in situ peak rarefactional pressure and beamwidth was positive and highly significant. The ultrasound beamwidth incident on the lung surface was shown to strongly affect the percentage and size of ultrasound-induced lung hemorrhage lesions. Even though ultrasonic frequency was an experimental variable, it was not shown to affect the lesion percentage or size     

静电纺丝技术制备TiO2/SiO2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空 TiO 2/ SiO 2纳米纤维。用动态热分析仪、 红外光谱仪、X射线衍射仪、 扫描电镜、 透射电镜和 X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明 , 得到的产物为复合中空TiO 2/ SiO 2纳米纤维 , 以非晶 SiO 2为外壳 , 内壁由粒径为 50 nm的晶态 TiO 2粒子组成 , 复合中空纳米纤维平均直径 2μm , 长度 > 100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制 , 复合纤维在烧结过程中 , 芯层 TiO 2纳米粒子向外表面扩散 , 与壳层 SiO 2粒子形成新化学键 , 得到复合中空纳米纤维。     

Studies on sliding wear characteristics of aluminium LM25/silicon dioxide functionally graded composite and optimisation of parameters using response surface methodology

This paper deals with the study of dry sliding wear of LM25/silicon dioxide (10 wt.%) functionally graded composite. The composite was fabricated using stir casting technique and the melt was poured into a horizontal centrifugal die rotating at 1200 min^?1. After casting, the specimen (length 150 mm, external diameter 150 mm and internal diameter 130 mm) was subjected to microstructure and hardness tests at three different depths from the outer periphery (1 mm, 8 mm and 13 mm). The results of the respective tests revealed that the outer periphery of the specimen had higher particle concentration and hardness. Then, wear test was done on a pin‐on‐disc tribometer at room temperature with the experiments designed using response surface methodology and by taking specimens of size 8 x 8 x 15 mm such that the surface undergoing wear was at 1 mm from the outer periphery of the cast. The process variables of load (10 ‐ 40 N), velocity (1 ‐ 4 m/s) and sliding distance (400 ‐ 1200 m) were varied using a level 5 design and experiments were carried on for 20 different optimal combinations. From the regression equation generated for the wear response, it was found that load had maximum effect on the wear rate. The confirmation experiments proved that the regression model could serve well in predicting the wear rate for the given ranges of the continuous factors, for the given composite. Surface plots showed that the wear rate had an increasing trend with respect to load, which was the dominating continuous factor. Though the wear rate increased, severe delamination of the functionally graded composite was delayed. The optimum levels of the continuous factors to minimize the wear rate were found using response optimisation and found to be 10 N, 1.7576 m/s and 2000 m respectively. Scanning electron microscopy analysis of the worn surface of the specimens connected to the obtained trends and thus further validated the model developed. Thus, a functionally graded LM13 composite with silicon dioxid reinforcements is developed and a wear model to predict its wear rate under different process parameters is proposed with predictions of optimal performance conditions. This composite can increase life of components of wear applications in aerospace and automobile industry.     

填料特性对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

采用不同特性玻璃质刚性填料(玻璃纤维、玻璃纤维粉、5μm 和20μm 玻璃微珠) 填充改性热塑性聚酰亚胺( TPI) , 利用MPX-2000 摩擦试验机测定了干摩擦、水润滑和油润滑条件下材料的摩擦磨损性能, 考察了不同形态、尺度填料的影响, 用扫描电子显微镜(SEM) 观察磨损表面形貌, 分析材料磨损机理。结果表明, 大尺寸填料的单位个体与基体的界面面积和结合强度大于小尺寸填料, 其磨损率比小尺度填料的材料低。在水和油起到良好冷却作用后, 球形颗粒易出现应力集中, 疲劳裂纹向四周扩展、交汇, 产生疲劳磨损, 其程度随颗粒尺寸增大而提高, 表现为20μm 玻璃微珠填充材料磨损率最大。