具有c轴择优的CuCr1-xMgxO2多晶的热电输运性质及Mg掺杂效应

采用固相反应法制备了c轴择优的CuCr_(1-x)MgxO_2(0≤x≤0. 08)系列多晶,通过X射线衍射、扫描电镜和电阻率-温度曲线、Seebeck系数-温度曲线对样品的结构、热电输运和固溶度进行表征研究。随Mg掺杂量在x=0～0. 03范围内增加,多晶为铜铁矿单相结构,层状晶粒在ab面显著长大,(00l)取向因子最大达0. 53,晶界和孔隙显著减少,致密度依次提高;多晶呈热激活机制的半导体电输运行为,热激活能从0. 273 eV下降到0. 031 eV,室温电导率相应提高了3～4个数量级,高温下Seebeck系数从481. 2μV·K~(-1)减小到334. 7μV·K~(-1)。由于声子曳引的贡献,随温度升高,掺Mg样品的Seebeck系数增大。x0. 03后,样品的热电输运性质基本保持不变,微观结构变化不大,在晶界处观察到MgCr_2O_4八面体尖晶石第二相,分析认为Mg掺杂的最大固溶度约为0. 03。随Mg~(2+)替代Cr~(3+)的增加,在靠近价带顶的上方引入受主能级并展宽,使电输运的热激活能显著下降,空穴载流子浓度增大;同时c轴择优取向使面内的输运分量增加,这都是电导率提高的主要原因,而载流子迁移率浮动是电导率提高的次要原因。     

WC_p/高锰钢基复合材料及复合结构的冲击磨损性能

采用挤压铸造法制备出WC_p/高锰钢基复合材料和复合材料-钢复合结构,研究复合材料和复合结构的冲击磨料磨损性能。在复合结构的WC预制体中及周围添加还原Fe粉,以控制复合结构中复合材料-钢的界面结构。结果表明:复合结构中复合材料-钢的界面在还原Fe粉吸热熔化的作用下,并没有出现复合材料中WC的熔解和形成过渡层的现象。复合材料磨损表面发生材料的崩落,耐磨性低于高锰钢,而复合结构耐磨性比高锰钢提高了1.34倍。通过对磨损形貌及组织的分析,讨论了复合材料崩落的原因及复合结构对冲击磨料磨损改善的机理。     

钴盐阴离子基团对Co-N-C催化剂电催化活性的影响

采用化学氧化法在苯胺聚合过程中分别加入钴(Co)为Co2+而阴离子基团为(C2H3O2)22-、Cl22-、(NO3)22-、SO42-及C2O42-的乙酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、草酸钴等钴盐,合成出不同聚苯胺-钴(PANI-Co)配位聚合物。然后将PANI-Co聚合物作为前驱体在N2气氛中900℃热处理,制备出氮掺杂的Co-N-C碳基催化剂。采用SEM、XRD、XPS、Raman等手段分析Co-N-C催化剂的形貌、结构、化学组成及化学价态,并采用电化学方法测试了Co-N-C催化剂的电催化活性。结果表明,Co盐的阴离子基团对Co-N-C催化剂的形貌影响不大,但对Co-N-C催化剂中表面化学组成及含量、碳结构、石墨化程度以及Co的价态影响较大,并且Co盐的阴离子基团会影响Co-N-C催化剂的电催化活性,其氧还原(ORR)活性按照(C2H3O2)22-Cl22-(NO3)22-SO42-C2O42-顺序降低。含(C2H3O2)22-和Cl22-阴离子的钴盐制备的Co-N-C催化剂具有较高的ORR活性,这可能源于其较高含量的石墨氮和吡啶氮。     

含1,3,4-噻二唑环聚合物的合成及应用研究进展

含1,3,4-噻二唑环聚合物作为一类新型功能性的芳香杂环聚合物,由于其独特的储能性能、电催化活性、富电子特性而备受关注。近20年来对于含1,3,4-噻二唑环聚合物的研究从未间断,主要集中在材料的电化学合成和结构表征及其在可充电锂电池正极材料、生物化学传感器、临床诊断和药理学等领域的应用。电化学合成的方法有利于制备厚度可控的自支撑膜和对电极进行修饰,缺陷是造成电解液污染、成本高以及不适合规模化生产。研究者们尝试使用化学氧化聚合的方法来合成含1,3,4-噻二唑环聚合物,但除了2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑聚合物可通过此方法成功合成外,主要得到的是一些配合物或配位聚合物。采用绿色的规模化的制备工艺来合成含1,3,4-噻二唑环聚合物是大势所趋。含1,3,4-噻二唑环聚合物的结构表征由于受到溶解性的限制,表征手段主要为X射线光电子能谱和红外(拉曼)光谱。2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑聚合物由于具有高能量密度和高比容量而在二次锂电池正极材料的应用方面受到研究者们的青睐,但存在着充放电缓慢和电容量衰减快等缺陷。基于含1,3,4-噻二唑环聚合物修饰电极构建的传感器可高灵敏且高选择性地探测许多生物相关分子,但电极的稳定性有待改善。在所有的1,3,4-噻二唑环聚合物中,聚2-氨基-1,3,4-噻二唑(PAT)、聚5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇或5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(PAMT)以及聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(PBT)已通过电化学方法合成;PBT也在绿色的合成条件下采用化学氧化合成法合成得到,为其他1,3,4-噻二唑环聚合物的合成提供了借鉴,本课题组也通过化学氧化聚合法制备了PAT、PAMT和聚2-巯基-1,3,4-噻二唑(PTT)三类聚合物。目前,PBT作为二次锂电池正极材料研究得最多,其理论比容量高达362mAh/g,研究者们将PBT与聚吡咯、聚苯胺或水溶性磺化石墨烯等导电聚合物制成复合电极,进一步提高比容量和电极的稳定性并且加速充放电过程。基于含1,3,4-噻二唑环聚合物修饰电极构建的传感器在探测天然产物有效成分的含量、人和哺乳动物血液和体液或药品注射液中药物或代谢产物的含量、中药材或食品中的农药残留量以及水溶液中的重金属离子含量等方面取得了丰硕的成果;而将1,3,4-噻二唑环聚合物与全氟磺酸粘合剂、多壁碳纳米管复合可减少聚合物流失,从而起到增强电极稳定性和延长使用寿命的作用。本文归纳了1,3,4-噻二唑环聚合物研究进展,分别对1,3,4-噻二唑环聚合物的合成、结构表征途径及其应用等进行了介绍,分析了1,3,4-噻二唑环聚合物的研究中面临的问题并展望了其应用前景,以期为1,3,4-噻二唑环聚合物的制备工艺和功能拓展提供参考。     

金红石型TiO2(110)表面吸附TiCl4的微观机理

采用密度泛函理论平面波赝势方法研究了TiCl₄分子在TiO₂(110)表面桥位氧上的吸附,对稳定吸附构型的吸附能、电荷密度、差分电荷密度、电子态密度、Mulliken电荷布居等进行计算和分析。研究结果表明,TiCl₄在完整晶胞表面不能吸附;在有氧空位的晶胞表面,TiCl₄以面心向下吸附最稳定,吸附过程为放热。当表面氧空位密度为12.5%、25%时,面心向下吸附方式的吸附能分别为-29.780 9 kJ·mol-1和-48.641 9 kJ·mol-1,表明氧空位密度越高,吸附强度越强;带隙从1.304 eV分别减小到0. 074 eV、0.015 eV,能带结构的带隙宽度变窄,表明氧空位密度越高,带隙宽度越窄;TiCl₄分子向晶胞表面转移的电荷分别为0.2 eV、0.26 eV,说明随着表面氧空位密度增加,TiCl₄分子向晶胞表面转移的电荷量增加,表面对分子的氧化作用越强。     

B4C包覆ZTA颗粒增强铁基复合材料制备与性能

ZTA (ZrO₂增韧Al₂O₃)陶瓷颗粒表面包覆B₄C微粉,将其制备成蜂窝状结构陶瓷预制体。采用传统重力浇注工艺将陶瓷预制体与熔融的高铬铸铁(HCCI)金属溶液进行复合,获得ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。对复合材料中ZTA陶瓷颗粒增强相与高铬铸铁基体之间的界面及复合材料的耐磨料磨损性能进行了研究。结果表明,ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁界面结合处形成了明显的过渡区域,界面过渡区域的存在提高了陶瓷颗粒与金属基体的结合,从而提升了复合材料的整体稳定性能。同时,三体磨料磨损试验表明该复合材料的耐磨料磨损性能是高铬铸铁的3.5倍左右。     

东巴文化女性符号的产品设计应用研究

目的探究东巴文化中的女性符号的形式与意义及文化创意产品的设计方法。方法通过研究东巴文化中的女性文化现象,分析作为女性符号的主要形象,归纳代表女性元素的文化符号,分别阐述作为主要女性符号的文字符号、造型符号及色彩符号的形式与意义。运用符号隐喻的修辞方法,以女性包具为设计对象,探索设计路径,提炼女性造型符号与色彩符号,并将其应用于现代女性包具的产品设计中。结论基于对东巴文化女性文字、造型、色彩符号的研究,分析了符号隐喻修辞的具体运用方法,将象征女性勤劳意蕴的"披星戴月"造型符号与"黑白蓝"色彩符号应用于现代女包设计。从符号学的角度拓展设计途径,指导设计实践,对于创新具有女性文化内涵的产品设计有重要的方法论意义,有利于民族文化的传承与保护。     

动载下矿岩-充填体能量传递规律及破坏特性

为研究嗣后充填采矿矿柱爆破回采时相邻胶结充填体内能量传递规律及破坏特性,利用霍普金森压杆装置,对矿岩与不同配比充填体组合试件进行单轴冲击实验。实验结果表明:能量传递过程中,大部分能量以反射波形式消散;随着应变率增加,吸能密度增大。同等吸能密度下,应变率■;冲击荷载下矿岩破碎形态呈简单块状。充填体破碎情况为,随应变率增加,呈块状分布减少,呈粉末状增多。当应变率在60 s~(-1)左右时,ZH330较ZH250与ZH180,充填体粉末状明显减少;计算充填体平均粒径与分形维数发现,随应变率增大,平均粒径减小,分形维数增加。实验研究对嗣后充填采矿矿柱回采爆破参数选择及胶结充填体保护具有一定意义。     

基于径向基神经网络模型预测CuO-ZnO/(乙二醇-水)混合纳米流体导热系数

采用两步法制备CuO-ZnO质量分数为0~3 wt%的CuO-ZnO/(乙二醇(EG)-水)混合纳米流体。其中,纳米颗粒CuO和ZnO质量比为50∶50不变,基液混合比(EG与去离子水的质量比)变化范围为20∶80~80∶20,分析其导热系数随温度(25~60℃)及基液比的变化规律。然后,以质量分数、温度及基液混合比为自变量,导热系数为因变量,采用径向基神经网络(RBFNN)模型预测导热系数,并与反向传播神经网络(BPNN)模型和多元线性回归(MLR)模型的预测值对比。结果表明,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体导热系数随温度的升高呈非线性增大,当CuO-ZnO质量分数为3 wt%及基液混合比为20∶80时,其导热系数与纯基液相比增大了14.03%~23.47%;但随着基液中的EG含量增大,导热系数非线性下降。总之,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数受粒子随机运动和温度变化呈非线性变化。采用RBFNN模型预测CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数,其结果与BPNN模型和MLR模型对比,RBFNN模型性能评价指标均方根误差(RMSE)、平均相对百分比误差(MRPE)及误差平方和(SSE)更接近于0,多元统计系数R2更接近于1,说明RBFNN模型预测导热系数的精度更高,能够较好地表征不同参数对导热系数的影响,为CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的热物理性能参数的预测提供了一种有效的数据驱动建模方法。