孔隙可调控多孔铜粉的气相去合金制备及性能研究

多孔铜粉具有独特的孔隙结构和大比表面积,是适合于催化生长和化学负载的基元功能材料。但受限于粉末尺寸小、活性高,目前鲜有关于多孔铜粉制备工艺的研究。以球磨后的铜锌合金粉末为前驱体,采用气相去合金的方法成功制备了多孔铜粉。应用SEM、EDS、XRD、TEM等表征手段研究了去合金温度、时间、原始合金成分和球磨变形对粉末性能的影响。实验结果表明,孔隙结构变化是Zn原子去合金驱动力,Cu原子表面扩散和Cu原子体扩散三者互相竞争的结果。表面孔隙粗化过程受Cu原子表面扩散主导,而Cu原子体扩散会引起孔隙结构的收缩。球磨引入的位错通过提供快速扩散通道的方式降低了孔隙粗化过程的扩散激活能,加快了去合金过程的进行。制备的多孔粉末最大表面孔隙率为17%,平均孔隙尺寸为0.6～1.1μm。通过调整工艺参数,可以调控多孔铜粉的表面孔隙。     

沥青混合料界面区微米划痕试验与参数分析

用微米划痕试验联合扫描电镜技术,分析了室温下沥青混合料界面过渡区（ITZ）的特性,推定了ITZ区域空间几何范围,测试了其断裂韧度及摩擦系数,并采用三点弯曲试验及纳米压痕试验进行了对比验证.结果表明：沥青混合料ITZ区域特性明显,荷载为100 mN时更适用于微米划痕试验,此时ITZ区域在划痕作用下会出现较大破裂面,且其厚度在10～30μm波动,与纳米压痕试验结果相近;ITZ摩擦系数由集料至沥青胶浆呈线性增加,达到最大值后趋于稳定;微米划痕试验测得的断裂韧度值与三点弯曲试验结果相近,且断裂韧度曲线可以较好地识别集料、ITZ和沥青胶浆三相介质,微米划痕试验可以相对简便有效地实现沥青混合料ITZ初步分析.     

金属材料的石墨烯强韧化

石墨烯材料以其优异的本征力学性能,被认为是新一代金属基复合材料中理想的增强体。特别是,由于调控石墨烯内禀缺陷的种类和含量可以较为简便地实现对其本征力学性能的精确"剪裁",使得石墨烯增强金属基复合材料具有广阔的发展空间。综述了近年来石墨烯增强金属基复合材料制备工艺与结构-性能关系的研究进展,并聚焦于石墨烯/金属之间界面的结构与性能。这不仅是因为在复合材料使役时,外加载荷是通过复合界面传递到石墨烯增强体的(即"承载效应"),也因为随着石墨烯的加入,在复合材料变形过程中石墨烯和金属基体内的位错发生复杂的相互作用,改变或影响了基体的变形机制,导致了额外的强韧化效果。最后,展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势,指出需要发展可放大的制备工艺,并深入研究实际使役条件下复合材料的力学行为和性能响应机制。     

铜基复合材料的构型多功能化

金属基复合材料(MMCs)由于其优异的性能,在空天、交通、电子、能源等领域的应用中具有不可替代的作用。随着科学技术的发展,单一高性能的金属基复合材料常不能满足越来越复杂的使役条件,亟需发展综合性能优异、多功能协同的新型金属基复合材料。然而,不同性能之间由于多种增强机制耦合,其解耦调控困难,使得它们呈现倒置关系。近年来,通过调控增强体在金属基体中的空间分布,即对复合构型开展研究,充分发挥复合材料的可设计性,最终实现金属基复合材料的多性能之间的协同,已成为该领域发展的重要趋势。本文在本研究团队前期关于金属材料构型化复合的研究基础上,以纳米碳/铜基复合材料为典型范例,对我们在该类新型材料研究中通过复合构型设计实现结构-功能一体化的最新进展,即"微纳砖砌"构型对强度-塑韧性-导电性能的协同进行了总结和介绍,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

超高导电铜基材料的研究现状与展望

超高导电铜是指导电性能优于国际退火铜标准的一类铜材料,其在机械、电子和电力等领域具有广阔的应用前景。综述了超高导电铜的研究现状,介绍了纯铜、铜合金和铜基复合材料3类超高导电铜体系,其中,最有望实现大规格超高导电铜的材料体系是在铜基体中加入碳纳米管或石墨烯等碳纳米材料。随后,指出了现阶段超高导电铜基复合材料制备存在的3个关键问题:良好的电学接触界面、优化复合材料的构型和实现碳纳米材料良好的结构/本征性能与均匀分散的协同。基于这3个关键问题,介绍了铸造、电解共沉积、化学气相沉积法、粉末冶金法等一系列有望制备超高导电铜基复合材料的方法,并总结了其优缺点。最后,对超高导电铜未来发展趋势进行了展望。     

聚合物热解法制备碳纳米管/铝复合粉末及其反应动力学研究

采用聚合物热解化学气相沉积(PP-CVD)法, 通过聚乙二醇(PEG)的原位热解提供碳源、柠檬酸(CA)和硝酸钴反应产生催化剂纳米粒子, 在微纳米级的片状铝粉基底上原位生长碳纳米管(CNTs)。通过实验和反应动力学建模研究了PP-CVD反应机理, 揭示了PEG热解气相成分和催化剂纳米粒子表面气-固反应对CNTs生长速率的影响规律。CO初始分压和反应温度提高, CNTs生长速率提高; H₂初始分压和催化剂密度提高, CNTs生长速率降低。模型预测的CNTs平均长度随反应温度和反应时间的变化趋势符合实验结果。因此, 本研究为进一步优化CNTs/铝复合粉末制备工艺提供了新的理论依据。     

集成电路领域铜基材料的应用现状及与石墨烯复合展望

大规模集成电路正朝着高密度、低功耗、微型化的趋势发展,对材料性能要求日渐提高。铜基材料凭借优异的力学性能和功能特性在集成电路及相关领域得到广泛应用。本文对铜基材料在引线框架、互连材料、键合丝、集成电路载体、热管理材料等方面的应用现状进行了介绍,并对石墨烯/铜复合材料在集成电路及相关领域中的应用前景进行了展望。石墨烯/铜复合材料能够综合铜和石墨烯的性能优势,表现出高强高导、超高导电、高导热低膨胀、化学稳定、抗电迁移等特性,有望为满足集成电路及相关领域对高性能铜基材料的迫切需求提供可能的解决途径。     

光谱学研究银纳米颗粒在玻璃中的生成规律

通过离子交换法将银离子引入白硅酸盐玻璃和绿硅酸盐玻璃,利用光致发光(photoluminescence-PL)和光吸收(optical absorption-OA)谱研究银离子的团簇化、成核和生长.由于白硅酸盐玻璃不含二价铁离子,因此,银纳米颗粒形成困难,颗粒体积分数非常低,以致样品中银纳米颗粒的共振吸收峰不明显.在这种条件下,样品中存在大量银离子和银的小原子团簇.在绿玻璃中,氧化铁含量较高,引入到玻璃中的银离子大部分被二价铁离子还原成中性银原子,通过热处理,银离子在玻璃中成核和生长.在相近的热处理条件下,绿玻璃有利于银纳米颗粒的生成.银纳米颗粒在形成过程中,消耗大量银离子,造成样品的发光强度逐渐降低.