基于原位纳米力学测试系统的单晶硅微观机械性能实验

在纳米硬度计上对单晶硅进行了微压痕测试实验,以对单晶硅的微观力学性能有所认识。微压痕测试表明:单晶硅的弹性模量在压入载荷小于2400μN的范围内随载荷变化而波动变化;而在压入载荷大于2400μN后保持相对的稳定值(约为214GPa);单晶硅的表面硬度在压入载荷小于1000μN的范围内随载荷变化而线性增大,而后突然降低并保持相对的稳定值(13.5GPa~15GPa);单晶硅在纳米压入过程中,材料的破坏形式为脆性破裂,并且随压入载荷的增大而在压痕边沿产生堆积,堆积程度亦逐渐增大。     

聚乳酸/蛭石纳米复合材料的原位聚合与性能研究

首次用原位聚合的方法制备了剥离型聚乳酸/蛭石纳米复合材料.以液态的单体丙交酯溶胀蛭石,然后引发单体进行聚合.XRD和TEM分析表明原位聚合法制备的纳米复合材料中蛭石片层完全剥离,分散与PLA基体中.用XRD和DSC分析和观察了聚乳酸/蛭石纳米复合材料基材的结晶性能,结果表明层状纳米蛭石聚乳酸的结晶度降低,球晶粒径大大降低.拉伸性能的考察表明制得的纳米复合材料的力学性能大大提高.     

纳米力学的前沿性研究——访中国科学院力学研究所研究员赵亚溥

材料的力学问题一直是研究的重点,随着纳米科技的快速发展,纳米力学越来越受到关注和重视,对纳米材料、纳米器件等的力学性能的研究也进一步深入2006年1月“第五届南非力学大会（SACAM）”在南非开普敦隆重举行,     

纳米晶材料在外场作用下的结构稳定性研究

综述了近年来纳米晶材料在外场作用下的结构稳定性的研究进展,着重介绍了纳米晶材料在温度场和应力场、电场、磁场联合作用下的晶粒长大行为。对纳米晶材料而言,外加应力场促进其晶粒长大;外加电场抑制其晶粒长大;而外加磁场的影响则有待进一步研究。     

原子氧作用中试样光学性能原位测量

试样经过原子氧或原子氧/紫外作用后其光学性能会产生变化,但当试样再次回到大气条件下时,由于试样中颜料粒子的"色心"在大气有氧环境中很快消失而使反射率又或多或少得到恢复,观察不到"色心"现象,因此,试样的光学性能需要在真空中原位进行测量.     

炭黑纳米粒子链的力学属性及纳观断裂

通过利用透射电子显微镜和原子力显微镜原位加载,观测单一纳米粒子链的力学属性和纳观断裂,发现炭黑粒子链与高分子链缠结和吸附时,其界面强度大于粒子链基体本身的强度,形成的复合团聚体和三维网络能随着基体形变,并通过自身的屈服变形过程吸收大量的能量,从而起到增强增韧作用。     

纳米纤维素/磁性纳米球的原位合成及表征

利用实验室自制芦苇浆纳米纤维素原位合成纳米纤维素/磁性纳米球.通过原子力显微镜、透射电子显微镜、环境扫描电子显微镜、固含量、孔隙率、傅里叶变换红外光谱以及X射线衍射测试分析,结果表明磁性粒子为纳米Fe3O4,纳米Fe3O4与纳米纤维素通过化学键合和物理吸附使得纳米Fe3O4充分分散在纳米纤维素中,形成纳米纤维素/磁性纳米球;纳米纤维素浓度为1.0％,搅拌速度为500r/min,总铁离子浓度为0.0065mol/L(磁性粒子理论质量相对于纳米纤维素质量分数为5％)最佳制备条件下,原位合成纳米纤维素/磁性纳米球,经真空冷冻干燥,所得纳米纤维素/磁性纳米球具有磁化强度73.39A·m2/kg(以每克灰分计)、矫顽力1599.96A/m的磁特性.     

原位接枝改性纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料Ⅰ:结构表征

以熔融原位接枝的方式, 制得聚丙烯酸丁酯( PBA) 接枝改性纳米SiO₂ / 聚丙烯复合材料, 并利用转矩流变、红外光谱、热重分析、X射线光电子能谱、透射电镜和动态力学分析等技术研究了原位接枝的机理以及相应复合材料的结构。结果表明: 熔融共混过程中PBA 通过化学键的形式接枝到纳米SiO₂ 的表面, 促使其在聚丙烯基体中得到较好的分散, 而且粒子表面的接枝聚合物分子链和基体大分子链相互缠结, 这样的结构加强了纳米粒子和基体间界面相互作用, 将有利于提高复合材料的机械性能。      

原位化学法制备纳米ZrO2/Cu复合材料的研究

为了提高铜基复合材料的强度和电导率,采用具有良好机械性能和热物理性能的ZrO2(3%(摩尔分数)Y2O3)作为增强相,原位化学法制备了ZrO2纳米颗粒增强铜基复合材料,其主要制备工艺包括前驱复合粉体CuO、ZrO2的制备,经氢气还原得到ZrO2/Cu复合粉,再经过压制,真空烧结,复压等工序制得最后的样品.研究了制备工艺包括初压压力,烧结温度、时间对材料性能的影响;结果表明,在初压压力为550MPa,975℃烧结1.5h时,可得到最佳性能复合材料.透射电镜观察表明,在ZrO2/Cu纳米复合粉中,氧化锆纳米颗粒形状为圆形和四方形,平均尺寸约为20nm左右.纳米ZrO2在基体中分布均匀,细化了晶粒,提高材料硬度,使复合材料具有良好的综合性能.随着ZrO2含量的提高,密度、电导率降低,硬度升高.     

纳米Fe/C复合材料的原位合成

在石油渣油中加入二茂铁，通过热缩聚反的位合成纳米级铁粒子均匀分散于炭基体中的新型复合材料，研究了在420℃热缩聚时停时间和二茂铁添加量对Fe/C形成的影响，并用TEM和XRD观测和分析了Fe/C的形态和结构，结果表明，在基体中铁粒子的粒径为25－50nm，在一定条件下，二茂铁添加量的增加和停留时间的延长均使Fe/C产率提高，停留时间对热缩聚反应的影响遵循一级反应动力学，二茂铁的添加能显著提高反应速率常数k值。     

不同温度下加磁制备针状焦的结构与性能研究

以除去喹啉不溶物的中温煤沥青为原料,通过在不同温度下对原料体系进行磁化制备了针状焦。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征了产物针状焦的结构特征;采用循环伏安法(CV)测试了产物针状焦的电化学性能。结构分析表明,不同温度下加磁制备的针状焦有明显的区别,其中在420℃加磁制备的针状焦具有较规则的微观结构,并且石墨化度得到大大提升;电化学测试表明,在420℃加磁制备的针状焦具有较高的电容量和比电容值,并具有良好的充放电可逆性。     

湿热舒适与卫生保健复合材料的结构设计及在纺织领域的应用

对湿热舒适(吸湿快干、智能化透湿、智能化调温)和卫生保健(抗菌)复合功能材料进行了结构设计,并介绍了此类复合材料在纺织领域的应用。     

F-C烷基化反应原位增容工艺对PS/LLDPE合金结构与性能的影响

在熔融状态下,利用无水AlCl3引发大分子之间的Friedel-Crafts烷基化反应来增容聚苯乙烯(PS)/线性低密度聚乙烯(LLDPE)(80/20)合金。研究了"一步法"和"两步法"增容工艺对PS/LLDPE合金结构和性能的影响。结果表明,以"一步法"增容PS/LLDPE(50/50)合金40份为母料,与60份聚苯乙烯混合("两步法")制备PS/LLDPE(80/20)合金,可有效地降低聚苯乙烯降解对合金性能的影响,提高合金的热稳定性和力学性能;从扫描电镜(SEM)照片可以看出,"两步法"制备的合金的分散相更加均匀细小,韧性断裂特征明显。     

磁场中浆料粘度与内部结构的关系研究

当外磁场施加在由铁磁性Ni和非磁性ZrO₂粒子组成的浆料时, 浆料的粘度会明显增大. 实验采用磁场线圈、旋转粘度计和金相显微镜对磁场中Ni/ZrO₂复合浆料的粘度与内部结构的关系进行了系统研究. 结果表明, 浆料粘度随着磁场强度和Ni含量的增加而增大. 当外磁场作用于浆料时, 浆料中会形成链状Ni团簇. 随着磁场强度的增加, Ni团簇尺寸变大, 阻碍了粒子的自由运动, 因此粘度增加. 同样, 随着Ni含量的增大, 浆料中Ni团簇增多, 因此粘度增大.     

原位插层聚合尼龙6/超分散有机蒙脱土剥离型纳米复合材料的结构和性能

采用原位插层聚合法制备了尼龙6/蒙脱土剥离型纳米复合材料,讨论了超分散有机蒙脱土的用量对复合材料性能的影响,用动态力学分析(DMA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段研究了纳米复合材料的结构和性能。结果表明,有机蒙脱土加入量为3%(质量分数,下同)时,复合材料综合性能最佳;有机蒙脱土的加入大大提高了尼龙6的综合性能,并提高了尼龙6的储能模量和玻璃化温度。有机蒙脱土在尼龙6基体中有良好的分散性和相容性,蒙脱土片层被完全剥离,在尼龙6基体中实现了纳米级分散。     

后栅极场致发射显示板制作的研究

介绍了具有广阔应用前景的平板显示器件——场致发射显示板及其优良的显示性能。三极结构具有低压调制的优点，而后栅极场致发射显示板更具有结构简单、发射均匀性好的优势。采用丝网印刷工艺成功地制作了后栅极场致发射显示板，利用碳纳米管作为阴极材料，并对介质层厚度对器件的影响、老炼、发光均匀性等问题进行了探讨。     

纳米微粒及其在润滑领域的应用研究

介绍了目前常见的用作润滑油添加剂的无机单质粉末、氧化物、氢氧化物、硫化物、无机硼酸盐以及稀土化合物等纳米微粒,研究了它们的抗摩减磨性能;对纳米微粒在润滑技术中的应用前景与研究方法提出了自己的看法.     

电塑性摩擦焊接热力过程研究

探讨了强电场环境下LY12铝合金摩擦焊接的热力过程，并采用多元纡性回归法计算了LY12铝合金初始摩擦系数。结果表明，强电场的引入降低了摩擦焊接妆始峰值扭矩和平衡扭矩，且电场强度越大。摩擦焊接初始峰值扭矩和平衡扭矩值越低。焊接接头的轴向缩短量越大，而电场环境下摩擦焊接界面的最高温度则与无电场作用时基本相同；此外，LY12铝合金的初始摩擦系数随摩擦界面温度升高而增大，随摩擦压力的增大而降低。有电场作用时的数值较无电场时略低。     

基础滑移隔震房屋结构设计与工程应用的理论研究

本文进行了隔震体系限位耗能元件的弹塑性分析，利用多层砖房的足尺结构进行了滑移结构动力特性试验。通过对隔震房屋有限位装置的恢复力特性的研究，提出了多层砖房隔震结构的恢复力计算模型，编制了隔震结构的分析程序，提出了基础滑移隔震房屋结构设计的构造措施和减震效果试推检验方法。实际工程算例表明，滑移隔震结构较基础固定结构有较好的抗震性能，在设计中可降低设计烈度二度进行隔震设计。     

高分辨三维成像原位试验机研制进展及应用

先进材料及结构的损伤表征和在役性能评价是重大装备研发与服役中的关键科学问题。目前,依托同步辐射大科学装置的X射线三维成像技术在金属材料细观损伤力学行为研究方面具有独特优势,而兼容于同步辐射光源相应光束线站的各类原位加载装置对材料内部微结构损伤演化的动态高分辨表征具有重要意义。简要介绍了国内外依托世界各大高性能光源的原位加载试验机研制进展与应用成果,重点阐述了可实现单向拉压、循环加载及具备极寒、高温、真空等样品环境的基于同步辐射X射线成像的原位加载装置的设计原理及结构特点。最后,结合第三代高能X射线三维成像技术特点、先进光源线站建设、高通量试验要求等,对材料原位加载条件下的高时空分辨率动态成像进行了展望,指出开发集拉伸、压缩、低周疲劳、高周疲劳和超高周疲劳加载机构于一体的多功能原位试验机是一项重要的工作。