以炭黑为原料温和条件下液相生长碳(质)微带

以炭黑为原料,在温和条件下的无水乙醇相中,培养出从根本上不同于炭黑粒子聚集体结构的微米尺寸的带状结构碳(质)新型材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、电子衍射对新材料结构进行了表征。研究结果表明：在温和条件下的有机溶剂中以炭黑为原料制备出形态与结构完全不同于炭黑的带状晶体结构新型碳(质)材料,统计结果显示碳(质)微带的厚度约为1～5μm,宽度约为5～30μm,长度可达数毫米。     

不同还原程度煤显微组分堆垛结构表征

采用X射线衍射法(XRD)对变质程度、煤岩组分相近但还原程度不同的平朔煤(较强还原性)、神东煤(较弱还原性)的镜质组和惰质组的堆垛结构特征进行表征,试图揭示还原程度对煤中不同显微组分堆垛结构的影响.结果表明,平朔惰质组与平朔镜质组相比较,前者的芳香微晶结构单元较大,芳香层片在空间的排列更规则,芳香度较大,即支链微晶含量较少;神东惰质组芳香微晶的尺寸和规整度均优于神东镜质组,但两者的芳香度却非常相近;平朔镜质组与神东镜质组的微晶结构参数基本接近;神东惰质组与平朔惰质组的差异主要表现为前者具有较少的芳香层数和较低的芳香度.高度无序组分即无定形碳的含量:平朔镜质组明显大于其惰质组,神东镜质组略大于其惰质组,神东镜质组略高于平朔镜质组,但神东惰质组明显高于平朔惰质组.较弱还原性神东煤的惰质组表现出具有相对较低的芳香度及较多的无定形碳,说明其含有较多的活性成分,神东惰质组的这种特性可能与其含有较多的半丝质体有关.     

经过预处理后柴油机颗粒物氧化活性的变化

为评价常用的通过热重分析方法计算动力学参数的准确性,在不同发动机工况下采集了不同种类的柴油机颗粒物,在N₂氛围中进行了预处理,通过分析颗粒物预处理前后微观形态、结构参数的变化,间接评价预处理过程对颗粒物活性、反应动力学计算结果的影响. 80%负荷采集的原始颗粒和微粒聚集体样品的微观形态由洋葱状变为壳核结构,且原始颗粒的粒径显著减小,100%负荷采集的原始颗粒的微观形态变化不明显;三种颗粒物样品经过预处理后微晶的层间距均大幅度减小,且80%负荷下采集的原始颗粒减小程度最大. 80%负荷下采集的微粒聚集体和100%负荷下的原始颗粒的微晶平均长度略微增大,曲率增加显著,而80%负荷下原始颗粒的微晶长度增加较为显著,曲率略微减小.经过预处理后,颗粒物的氧化活性显著降低,间接表明经过预处理的柴油机颗粒物的动力学参数与原始颗粒物的参数有一定差异.      

炭化压力对中间相沥青焦微观结构的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜对中间相沥青焦的微观结构进行了研究。结果表明:中间相沥青在常压下炭化后,其偏光组织结构以小域组织为主,高压下炭化后以流线型组织为主。在SEM和低倍TEM下,中间相沥青焦为层片状结构,随炭化压力的增加,焦炭中的孔隙由大小不均的大孔变为孔径较均一的小孔。在HRTEM下,中间相沥青焦的微晶很大,内部的晶格条纹排列很规整,是一种长程有序的晶体结构。     

溶剂对抽提所得油砂沥青中沥青质结构的影响

分别采用甲苯、环己烷和石油醚抽提处理油砂,对所得油砂沥青中的沥青质进行元素分析、平均相对分子质量测定及13C-NMR分析,结合分析结果,采用Chemwindow软件推测并绘制出沥青质的平均结构单元模型。研究结果表明,不同溶剂抽提得到的沥青质结构明显不同,虽然各溶剂所得沥青质的脂肪碳含量相差不大,芳香碳的含量也只是略有差异,但分子的不饱和性相差较大,表明沥青质的结构差别较大。此外,沥青质中杂原子的含量、平均相对分子质量的大小也有较大差别。     

PODE2-4掺混正庚烷/甲苯燃烧碳烟颗粒理化性质影响研究

为研究一种聚甲氧基二甲醚(PODE_2-4)掺混正庚烷/甲苯混合燃料对碳烟颗粒理化性质的影响，搭建了同轴射流反扩散火焰燃烧平台，采用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)和热重分析仪(TGA)对颗粒样品进行分析。结果表明：随着PODE_2-4由0掺混至30%,碳粒子直径逐渐向小粒径方向偏移，平均粒径逐渐下降，颗粒内部微晶曲率平均值逐渐增大，微晶长度则呈相反趋势，且减小幅度逐渐增大；一阶拉曼光谱中代表晶格内部缺陷和无序结构的D峰与代表石墨稳定结构的G峰的积分强度之比逐渐增加，石墨化程度降低，无序程度增大；质量损失速率峰值温度、起始氧化温度、燃尽温度和表观活化能均呈下降趋势，颗粒反应活性增强。分析结果表明，PODE_2-4可作为燃料添加剂改变碳烟颗粒微观结构，进而增强其氧化活性，该研究可为实际工程应用中PODE_n与柴油掺混燃烧并促进DPF再生提供一定的理论参考。     

利用AFM研究炭黑的微观分散

炭黑在橡胶中的分散程度对其补强性能的发挥至关重要,工业生产中用光学显微镜获得的胶料图像仅能判别炭黑粉团的聚集程度,表征混炼工艺是否合格。探究不同炭黑在橡胶中的微观分散程度,有助于从纳米尺度搞清楚炭黑分散程度对炭黑补强性能的贡献。使用原子力显微镜(AFM)获取硫化胶片截面的微观相图,表征出炭黑在橡胶中的分散程度,从分散程度角度解释了不同粒径和结构炭黑的补强性和耐磨性的差异。选取最具代表性的五种炭黑为原料,定量表征炭黑聚集体在天然橡胶中的分散程度,统计评价分析炭黑在橡胶中的聚集体尺寸分布和间距分布。结果发现:(1)炭黑原生粒径越小其炭黑微观分散程度越好;(2)N115粒径最小,在胶料中分布最均匀导致其补强性能最佳,但是粒径太小混炼困难;(3)N300系列炭黑在橡胶中,结构程度对炭黑微观分散程度的影响较小,但随着结构的增高,其补强性能更好。     

多弧离子镀制备的耐事故燃料包壳铬涂层晶粒结构研究

本文通过从几十微米到几埃的多尺度表征展示了多弧离子镀制备铬涂层的详细结构.经XRD, SEM, FIB, TEM和HRTEM表征，结果显示该涂层是一种多重结构，包括表面上的微米级颗粒、缺陷带钉扎的微米或次微米级液滴、以堆垛层错为晶界的柱状晶、以刃位错和螺型位错为区分的微晶、位错末端的原子畸变以及原子排列无序化的区域.这些结构通过改变涂层的结晶度，影响了晶格常数、表面粗化和FIB溅射裂纹.此外，通过分析HTEM照片，确定了这些堆垛层错和位错的类型.最后，讨论了沉积参数对这些晶粒结构的影响.     

量子化学从头计算法计算石墨微晶中碳原子的净电荷

采用从头计算法在RHF/STO-3G水平上对石墨微晶中不同位置碳原子的净电荷进行量化计算;研究碳原子的净电荷与炭材料的微观结构变化规律;根据石墨的结构与成键特征,将石墨表面的碳原子分为边缘碳原子与基平面碳原子.研究结果表明：在单碳层及含多层碳的石墨微晶中,不同位置碳原子的净电荷数差别较大;基平面碳原子的电子云密度较小,均带部分正电荷;部分边缘碳原子的电子云密度较大,净电荷为负.随着平行于碳层的微晶尺寸La及垂直于碳层的微晶尺寸Lc的增大,边缘碳原子中电子云密度最大的碳原子所带的负电荷增加.     

哈法亚油田原油沥青质沉积趋势预测及分析

为了研究哈法亚油田沥青质的沉积趋势,对哈法亚油田三种不同油藏原油进行四组分分离,利用胶体体系稳定性定量计算方法预测了沥青质的沉积趋势,并采用元素分析、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(1H-NMR)等分析手段对其沥青质分子结构进行了表征,探索了沥青质分子结构与沉积趋势的内在联系。研究结果表明：哈法亚油田原油沥青质有沉积的趋势,且样品A胶体不稳定指数较大,其沥青质较容易沉积。三种沥青质的结构参数存在差异,分子量、芳香度和芳香缩合度从样品A沥青质、样品B沥青质、样品C沥青质依次减少,而氢碳比(H/C比)依次增大。沥青质聚集体的稳定性与沥青质分子结构特征密切相关,H/C比值较低以及分子量、芳香度、芳香缩合度较高的样品A沥青质具有更大的稳定能,其沥青质沉淀的可能性也较大。     

磁控溅射沉积镓掺杂氧化锌薄膜的微观结构性质研究(英文)

采用磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积镓掺杂氧化物透明导电薄膜样品,通过X-射线衍射仪的测试表征及其定量分析研究了薄膜样品的结晶性质和微观结构性能.结果表明,所沉积的样品均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)择优取向生长特性,其晶格常数、晶面间距和Zn-O键长等参数与标准值一致.当膜厚为570 nm时,薄膜样品的(002)织构系数和晶体尺寸最大、晶格应变和位错密度最小,具有最好的晶体质量和微观结构性能.     

塔里木盆地基性岩“球粒”特征及成因研究

通过塔里木盆地野外采样的玄武岩典型杏仁体和钻井取芯的基性岩"球粒"的岩相学和碳、氧同位素地球化学对比分析,对塔里木盆地基性岩"球粒"特征及成因进行了研究。综合分析表明,"球粒"和杏仁体虽然宏观特征相近,但在微观特征和碳、氧同位素组成上具有明显的差异:"球粒"不具环带结构,边部重结晶作用明显,同一样品不同"球粒"的δ13C和δ18O相差较大;杏仁体普遍具环带结构,结晶颗粒较大,同一样品不同杏仁体的δ13C和δ18O较为接近。岩相学特征和碳、氧同位素地球化学特征均表明基性岩中的"球粒"是岩浆捕掳沉积碳酸盐岩围岩碎块而成的,与典型杏仁体的次生矿物充填气孔成因明显不同,因而推测钻遇的基性岩为侵入岩,相关层系并非一定发生过火山活动。     

塔里木盆地基性岩“球粒”特征及成因研究

通过塔里木盆地野外采样的玄武岩典型杏仁体和钻井取芯的基性岩“球粒”的岩相学和碳、氧同位素地球化学对比分析,对塔里木盆地基性岩“球粒”特征及成因进行了研究.综合分析表明,“球粒”和杏仁体虽然宏观特征相近,但在微观特征和碳、氧同位素组成上具有明显的差异:“球粒”不具环带结构,边部重结晶作用明显,同一样品不同“球粒”的δ13C和δ18O相差较大；杏仁体普遍具环带结构,结晶颗粒较大,同一样品不同杏仁体的δ13C和δ18O较为接近.岩相学特征和碳、氧同位素地球化学特征均表明基性岩中的“球粒”是岩浆捕掳沉积碳酸盐岩围岩碎块而成的,与典型杏仁体的次生矿物充填气孔成因明显不同,因而推测钻遇的基性岩为侵入岩,相关层系并非一定发生过火山活动.     

伊拉克H油田原油沥青质沉积趋势预测及分析

为了研究伊拉克H油田沥青质的沉积趋势,对伊拉克H油田三种不同油藏原油进行四组分分离,利用胶体体系稳定性定量计算方法预测了沥青质的沉积趋势;并采用元素分析、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(1H-NMR)等分析手段对其沥青质分子结构进行了表征,探索了沥青质分子结构与沉积趋势的内在联系。研究结果表明:伊拉克H油田原油沥青质有沉积的趋势,且样品A胶体不稳定指数较大,其沥青质较容易沉积。三种沥青质的结构参数存在差异,相对分子质量、芳香度和芳香缩合度从样品A沥青质、样品B沥青质、样品C沥青质依次减少,而氢碳比(H/C比)依次增大。沥青质聚集体的稳定性与沥青质分子结构特征密切相关,H/C比值较低以及相对分子质量、芳香度、芳香缩合度较高的样品A沥青质具有更大的稳定能,其沥青质沉淀的可能性也较大。     

国Ⅵ GDI汽油车颗粒物排放特性与微观形貌特征

试验研究了国Ⅵ GDI汽油车WLTC(world light vehicle test cycle)循环的颗粒物质量和固态颗粒物数量排放特性以及颗粒物微观形貌特征。结果表明,该车颗粒物质量与固态颗粒数量排放均低于国Ⅵ法规限值;固态颗粒数量累积呈3段变化形态,0～300s、600～800s与1 500～1 800s的累积量显著大于其他时间段。冷机起动时颗粒数量较多,仅有0～300s的累积量已大于热机起动时颗粒物数量总累积量。颗粒物主要由基本碳粒子堆积形成,形状不规则。基本碳粒子由大量微晶碳层组成,内核无序而外壳有序;重叠时有的形成大颗粒物,有的形成大碳粒子,基本碳粒子直径、碳晶长度等特征参数呈单峰分布;与GDI(gasoline direct injection)汽油机台架试验结果比较,整车试验基本碳粒子直径、碳晶长度和曲率分布相对集中且数值相对较小。     

中间相沥青基C/C复合材料的微观结构与断裂韧性

使用偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及单边缺口梁弯曲法,研究了中间相沥青基C/C复合材料的微观结构与断裂韧性。研究结果表明:中间相沥青基体碳在偏光显微镜下呈现出较强的光学活性。在扫描电子显微镜和透射电子显微镜下呈片层条带状结构,晶格条纹排列规整,择优取向度很高,基体/纤维的界面为"裂纹型"界面。材料特有的微观结构可以提高其断裂韧性,在载荷-位移曲线中表现为载荷先下降后仍继续增大,而后为台阶式下降。材料呈现出假塑性断裂特征,断裂韧性达到12.29 MPa·m~(1/2)。     

基于原子力显微镜的薄膜涂层界面观测及其变形特性

提出了一种基于原子力显微镜的纳米材料弹性模量的测试方法，并应用原子力显微镜对薄膜涂层材料界面微观结构进行高倍观察，定量分析界面相的存在对界面弹性变形的影响.研究结果表明，实验样品为柔性界面；界面相具有晶界型纳米相的微观分布，该微观结构有助于缓解并阻止裂纹的产生，从而增强了纳米涂层材料的承载能力.从微观尺度上探索了界面相效应对材料弹性变形的影响.     

复合碳源包覆对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用固相合成法在惰性气氛下合成了LiFePO₄/C复合正极材料,采用比表面积（SSA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及电化学测试等手段对合成样品进行了结构表征和性能测试;考察了采用蔗糖、柠檬酸、蔗糖与炭黑掺杂、蔗糖柠檬酸与炭黑掺杂等不同碳源对最终复合正极材料性能的影响。结果表明,当采用蔗糖柠檬酸与炭黑的复合碳源时,正极材料在碳含量相近的情况下比表面积得到了控制,粒度分布和振实密度没有明显的变化,0-1C比容量达154mAh/g,1C比容量达到了142mAh/g;但是采用复合碳源,材料的初始内阻和极化程度有所增大。     

Yb：YAG微晶玻璃的制备与光谱特性

在1 300℃下熔制了Yb3＋离子掺杂高折射率PbO-Y2 O3-Al2 O3-SiO2系统玻璃,并在1 050℃进行了微晶化热处理.利用XRD,光学显微镜和荧光光谱仪分别分析了微晶玻璃的相变、微观结构和光谱特性.研究表明：玻璃经1 050℃热处理后析出了单一相的YAG晶体,晶粒尺寸在40 μm左右且分布均匀;2 mm厚样品光透过率为80％;Yb3＋离子在热处理后择优进入了YAG晶格,Yb：YAG微晶玻璃的荧光光谱显示了Yb3＋离子2 F5/2→2F7/2的能级跃迁.     

复合添加炭黑对低碳铝碳材料显微结构与性能的影响

以板状刚玉颗粒、活性氧化铝微粉、Si粉为主要原料,以N220或N990炭黑为碳源,以热固性酚醛树脂为结合剂,在埋炭条件下制备低碳铝碳材料,研究添加不同炭黑对所制得试样显微结构、抗折强度及热震稳定性的影响。结果表明,添加N220炭黑有利于促进材料的致密化和有效发挥纳米炭黑粒子对热应力的吸收作用,降低热冲击对材料结构的破坏,而添加N990炭黑有助于改善铝碳材料的孔结构,有利于试样在高温下形成长径比更大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能;复合添加N220、N990炭黑能提高低碳铝碳材料试样的强度和抗热震性。材料热震后的抗折强度为7.44 MPa、残余强度保持率为53%~62%。