新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料的制备和性能研究

研制了一种新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料,重点研究了不同B4C含量对复合材料的力学性能、热学性能及中子屏蔽性能的影响。结果表明:复合材料的断裂拉伸应变和拉伸强度随着B元素含量的增加有短暂的减小;复合材料的耐热性能随着B元素含量的增加而增强;复合材料的中子屏蔽性能随着B元素含量的增加而增加;纳米复合材料相比于微米复合材料在力学性能、热学性能和中子屏蔽性能方面都有一定的提高。该新型苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力,有很大的应用前景。     

含硼铁精矿粉/环氧树脂复合材料射线屏蔽性能研究

以我国特有的含硼矿物经选矿后得到的含硼铁精矿粉作为中子吸收体与低粘度环氧树脂E51相复合,制备了一种低成本含硼铁精矿粉/环氧树脂复合屏蔽材料。测试了这种复合材料对慢中子和60Coγ射线的屏蔽性能,确定了满足射线屏蔽性能的含硼铁精矿粉与树脂的最佳配比范围。证明了以含硼铁精矿粉作为原料制备复合射线屏蔽材料是可行的。结果表明,3种配比的复合屏蔽材料其慢中子宏观截面均超过了宏观截面为Σ=0.158cm-1,以B4C为中子吸收体的铅硼聚乙烯屏蔽材料B201。此复合屏蔽材料的宏观截面最大值为Σ=0.1882cm-1,具备较好的慢中子屏蔽能力;对60Coγ射线的线性减弱系数最大值为μ=0.0772cm-1,屏蔽性能介于水和混凝土之间。     

自生法制备纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料

采用原位自生法设计并制备了一种新型纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料:Al2O3-TiB2/B4C.理论计算和实验证明,可在相对较低的温度(1950℃)下成功实现预期的原位反应,得到完全致密化的复合材料.复合材料中生成细小均匀的微米级Al2O3和TiB2颗粒增强相,并在B4C晶粒内部形成Al2O3纳米颗粒增强相,得到晶间/晶内复合增强的组织结构.复合材料具有优异的综合力学性能,维氏硬度值达到28.8GPa,断裂韧性高达8.27 MPam1/2,耐磨性能大幅提高,K IC3/4*HV1/2达到26,是一种很有发展潜力的复合材料.还探讨了该种纳米-微米颗粒增强复合材料的韧化机制.     

用于反应堆乏燃料贮存和运输的B4C/Al复合材料研究进展

B4C/Al复合材料是一种集结构和功能于一体的中子吸收材料,在反应堆乏燃料贮存和运输领域有着广阔的应用前景.综述了B4C/Al复合材料的主要制备工艺及国内外研究现状,并展望了未来的发展方向,最后指出随着我国核电事业的发展,B4C颗粒增强铝基复合材料将作为研究重点并在辐射屏蔽领域广泛应用.     

B_4C_P/PI聚酰亚胺复合薄膜耐高温及热中子辐照屏蔽性能研究

以耐高温型聚酰亚胺为基体,微米碳化硼(B_4C)为热中子吸收剂,采用粉体表面改性及超声湿混-热亚胺化成膜工艺成功制备了一系列B_4CP/PI聚酰亚胺复合薄膜,重点探讨了不同B_4C含量条件下复合薄膜的耐热性能和力学性能以及不同B_4C含量、不同复合薄膜厚度条件下复合材料的热中子屏蔽性能。研究表明:采用上述工艺,B_4C功能粒子在聚酰亚胺基体中可均匀分散;B_4CP/PI复合薄膜的耐热性随B_4C含量的增加显著提高,力学性能则呈相反趋势;所制备的B_4CP/PI复合薄膜表现出优异的热中子屏蔽性能,中子透射率I/I0随复合薄膜厚度增加及B_4C含量增加呈指数变化规律。据此,可通过材料结构设计,满足不同领域对该类耐高温中子防护材料的应用需求。     

轻质微孔电磁屏蔽铝基复合材料研究

利用专利技术挤压铸造法制备了空心微珠/2024Al复合材料,并对复合材料进行了力学性能以及电磁屏蔽性能的测试.形貌观察发现空心微珠基本完整,壳壁含有封闭微孔并且在复合材料中分散均匀.电磁屏蔽性能测试表明,在0.3MHz～1.5GHz的频率范围内,材料的电磁屏蔽性能与传统的屏蔽材料1J50相仿,当f=300KHz时,两者的屏蔽效能均达到106dB.     

炭基复合材料与人骨的力学性能对比分析

选用3种炭基复合材料,分别为采用化学气相沉积（CVD）工艺和CVD/浸渍复合工艺制备的2种C/C复合材料以及采用CVD/熔融渗硅（MSI）工艺制备的C/C-SiC复合材料,通过对比分析3种炭基复合材料与人骨的微观结构和力学性能,研究了所选用的3种炭基复合材料作为新型骨折内固定材料的可行性。结果表明:3种炭基复合材料与人骨均具有纤维增强、多孔基体的微观结构形态。在力学性能方面,3种炭基复合材料的弹性模量与人骨都较为接近,其中C/C-SiC复合材料的力学性能与人骨最为接近,分别为弯曲强度213.0 MPa、剪切强度19.3 MPa、压缩强度228.1 MPa,有望成为理想的接骨板材料。CVD和CVD/浸渍工艺制备的C/C复合材料,弯曲强度分别仅为161.8 MPa和174.6 MPa,低于人骨的弯曲强度,后期可通过改进坯体结构和制备工艺等方法来使其力学性能与人骨相匹配。      

B4C/Al复合材料的研究进展及展望

综述了国内外B4C/Al复合材料的制备过程、反应产物、结构及主要性能.指出B4C/Al复合材料的主要反应产物为B4C、Al、Al4BC(Al3BC)、AlB24C4、AlB2、Al3B48C2及Al4C3,并讨论了B4C/Al复合材料界面反应产物对材料性能的影响和解决途径.同时指出B4C/Al梯度复合材料必将成为研究的发展方向.     

碳纳米管纸/聚合物复合材料制备及其性能研究进展

碳纳米管纸(又称巴基纸)/聚合物复合材料是纸状的碳纳米管薄层和聚合物复合制成的新型高性能复合材料。巴基纸/聚合物复合材料的制备方法主要有真空过滤热压法、原位电化学法和等离子体法。此种新型碳纳米管复合材料具有优异的电磁屏蔽、力学和电学性能。综述了巴基纸/聚合物复合材料的制备方法、性能及其应用前景。     

2D-C/C复合材料结构与性能的研究进展

2D-C/C复合材料是以二维碳纤维为增强体,以化学气相渗透的热解碳或液相浸渍炭化的树脂碳、沥青碳为基体组成的一种纯碳多相二维结构材料,是一种新型高性能结构功能复合材料,大量运用在航空航天等高新技术领域.目前研究集中于其宏观性能方面,难点在于其组织结构和性能的可控性、可调性.主要介绍了二维碳纤维预制体和针刺碳纤维,基体碳的微观结构和添加剂,纤维/基体界面和界面修饰,以及制备工艺对2D-C/C复合材料性能的影响.结合2D-C/C复合材料的结构特点,概述了2D-C/C复合材料热物理性能、力学性能及氧化烧蚀等行为的各向异性.此外,还展望了其研究发展方向.     

碳化硼／铁精矿砂混凝土电磁屏蔽性能实验研究

本文实验研究了碳化硼、硼砂与铁精矿砂作为混凝土骨料时,组合、比例对样品电磁屏蔽性能的影响,发现单纯的碳化硼或碳化硼-硼砂作为混凝土骨料时样品电磁屏蔽性能很差,0．3MHz-1．0GHz频段在0-8dB之间;碳化硼-硼砂样品中加入同比例的铁精矿砂,即比例为0．375：0．375：2x,样品在0．3MHz-10MHz频段获得了20—50dB的提升,该频段铁精矿砂与硼砂可能存在一定耦合关系,增强了样品磁吸收。另外,加入铁精矿砂的样品在10MHz-1.0GHz频段屏蔽性能几乎没有变化。     

塑料表面溅射电磁屏蔽膜的研究

电磁干扰(EMI)日益严重,在产品表面镀覆电磁屏蔽膜成为抗EMI主要措施之一.本文采用磁控溅射技术在聚酯塑料(PET)上制备出附着力大于5 MPa、2 GHz～4 GHz频率范围内屏蔽效能大于60 dB的复合结构的电磁屏蔽膜,并研究了导电膜、导磁膜及其复合膜层的电磁屏蔽特性.有关数据表明:镀覆500 nm Cu+300 nm 1Cr18Ni9Ti的复合屏蔽膜可以获得屏蔽效果、成膜速率和结合力的综合好效果.溅射功率、膜层厚度对电磁屏蔽特性和结合力有一定影响.     

孔隙率对三维针刺C/C复合材料电磁屏蔽性能的影响

通过多次重复先驱体浸渍裂解(PIP)工艺过程,改变材料的孔隙率和体密度,制备不同孔隙率的三维针刺碳/碳(C/C)复合材料,并研究了在8.2~12.4GHz频率范围内(X波段)不同孔隙率C/C复合材料的电磁屏蔽效能。结果表明:适当降低孔隙率有利于提高C/C复合材料的总电磁屏蔽效能和电磁吸收屏蔽效能,当开气孔率为33.4%时,C/C复合材料具有最大的电磁屏蔽效能(40dB),且电磁吸收屏蔽效能(30dB)远大于电磁反射屏蔽效能(12dB),是极具潜力的高吸收低反射电磁屏蔽材料。     

辐射屏蔽材料的研究进展

介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点,详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理,提出了新型屏蔽材料的发展方向是研究质地轻、体积小和屏蔽效果好的纤维材料及添加稀土合金的复合材料,指出了目前屏蔽材料的研究方向是通过改进材料制备工艺和提高稀土元素在复合材料中所发挥的作用来增强这些材料的屏蔽效果.     

中子及伽马射线复合屏蔽材料的研究进展

原子能工业的日益发展带来了核泄漏、核污染等安全隐患,人们必须采取严密的防护措施来保障涉核人员的身体健康和环境安全.众多核辐射类型中,中子和γ射线穿透性最强,屏蔽难度最大.然而,传统的中子屏蔽材料如硼、水、聚乙烯和伽马屏蔽材料如铅、铁、钨等屏蔽功能单一,屏蔽性能有限,有的热力学性能不佳,难以满足现代辐射防护的要求.在这方...     

Electromagnetic interference shielding properties of polymer derived SiC-Si_3N_4 composite ceramics

SiC-Si₃N₄ composite ceramics are successfully fabricated by pyrolysis of ferrocene-modified polycarbosilane (PCS) mixed with inert filler Si₃N₄ powders, followed by thermal treatment from 1100 °C to 1400 °C in Ar atmosphere. The porosity of SiC-Si₃N₄ ceramics decreases to 6.4% due to the addition of inert filler Si₃N₄. And the content and crystallization degree of free carbon and SiC derived from PCS are improved simultaneously with the increase of thermal treatment temperature. Finally, the free carbon and SiC interconnect, forming the conductive network. As a result, the electromagnetic interference (EMI) shielding performance of the as-prepared ceramic annealed at 1400 °C reaches up to 36 dB, meaning more than 99.9% of EM energy is shielded. The low porosity and high EMI shielding performance enable SiC-Si₃N₄ composite ceramics to be a promising electromagnetic shielding and structural material.     

Effect of heat treatment temperature on microstructure and electromagnetic shielding properties of graphene/SiBCN composites

Three-dimensional (3D) graphene/SiBCN composites (GF/SiBCN) were prepared by depositing SiBCN ceramics in 3D graphene foam via the chemical vapor infiltration technique. The effect of the heat treatment temperature on the microstructure, phase composition, and electromagnetic properties of the GF/SiBCN composite was investigated. The SiBCN ceramics maintained an amorphous structure in the composite below 1400 °C above which the crystallinity of the free carbon phase gradually increased. While the Si₃N₄ and B₄C phases started to crystallize at 1500 °C and their crystallinity increased with temperature, SiC was observed at 1700 °C. The electromagnetic shielding effectiveness of GF/SiBCN increased with the heat treatment temperature.     

合成纤维复合夹层屏蔽结构改性及其电磁特性研究

提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1 MHz~1000 MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98 dB。     

双屏蔽(B4C-W)/6061Al层状复合板设计与性能

基于B₄C和W良好的屏蔽中子和γ射线性能,采用6061铝合金作为基体,设计了一种新型双屏蔽(B₄C-W)/6061Al层状复合材料,通过放电等离子烧结后加热轧制成板材,对制备的复合材料微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,屏蔽组元B₄C和W颗粒均匀地分布在6061Al基体中,层界面、B₄C/Al、W/Al异质界面之间结合良好,无空隙和裂纹。在颗粒与基体界面处形成扩散层,扩散层的厚度约为6 μm (W/Al)和4 μm (W/Al)。轧制态的(B₄C-W)/6061Al层状复合板的屈服强度(109 MPa)和极限抗拉强度(245 MPa)明显优于烧结态的复合材料,但断裂韧性降低。强度提高的原因主要是轧制后颗粒的二次分布、均匀性及界面结合强度提高,基体合金的晶粒尺寸减小,位错密度增加。层状复合板的断裂方式为基体合金的韧性断裂和颗粒的脆性断裂。