页岩有机质纳米力学性质研究进展

 页岩有机质纳米尺度下的力学行为目前不够明确且利用常规实验仪器无法准确获得，表征其纳米尺度下的力学性质，对于搭建微观-宏观岩石力学模型和实现高效水力压裂是极具现实意义的。基于近年国内外关于页岩有机质纳米力学性质表征等方面所取得的研究进展，总结了目前常用的表征技术、力学性质主要特征及主控因素。综合结果表明，纳米压痕和原子力显微镜是目前表征纳米力学性质常用的技术与方法，两者在精度、分辨率、设备技术等方面都存在各自的优势或缺陷；目前有机质纳米力学性质的测定主要集中在弹性模量和硬度，成熟度和温度在不同程度上改变着有机质的内部结构，从而改变其力学性质；提出了“多尺度”“多技术”“多角度”“多学科”等工作设想与建议。     

渗碳体形态对高碳珠光体钢组织及性能的影响

为研究SWRS82B钢不同条件下进行的大过冷工艺所形成的渗碳体形态对珠光体亚结构组织及性能的影响,制定相关热处理工艺:将试样在880℃奥氏体化15 min后,以70,100,200℃/s的冷速过冷到300℃等温3~15s,之后升温至珠光体区等温1min,最后快冷至室温.通过SEM和TEM观察,以及MTS拉伸试验机得到的数据,结果表明,在过冷时间为3s的前提下,随着冷速的增长,渗碳体由完整片层状发生不同程度的碎化.在200℃/s时,渗碳体已经大面积碎化,并发现大量的纳米级渗碳体,抗拉强度表现为先降低后升高,伸长率持续升高.当冷却速度为70℃/s时,随着过冷时间的延长,抗拉强度和伸长率都表现为先降低后增大的特点.纳米渗碳体随着过冷时间的延长开始减少,到达15s时,开始出现了贝氏体组织.     

膨润土负载纳米铁去除水中甲基橙的研究

采用了液相还原法制备膨润土负载纳米铁,分别考察了膨润土、纳米铁和负载纳米铁对1L、100mg/L的甲基橙溶液的去除率,并探讨了时间、pH值、投加量、温度等对负载纳米铁去除水中甲基橙的影响.结果表明:在投加量为1.00g/L、60r/min、30℃、pH为6.00的条件下,负载纳米铁去除水中甲基橙在前20 min时效果最...     

调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在室温下合成了具有纳米调制周期的TiB2/TiAlN多层膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、纳米力学测试系统和多功能材料表面性能实验仪分析了调制比对TiB2/TiAlN纳米多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:大部分多层膜的纳米硬度和弹性模量值均高于两种个体材料混合相的值,在调制比为t ...     

纳米尺度碳的微结构及电化学性质

采用高分辨透射电镜、X射线衍射表征了3种不同纳米尺度碳的石墨碎片微结构及其石墨化程度,并采用线性扫描、交流阻抗方法对由纳米尺度的碳粒制备电极的电化学性质进行了研究.结果发现:随纳米尺度碳粒石墨化度的减小,石墨碎片卷曲形态的清晰度增加,对应电极对甲醇的电化学氧化能力增强,氧化峰电流及电容值增加.由此认为:石墨碎片的卷曲和石墨化属于两种不同形式的碳原子有序化,二者均可对纳米尺度碳粒的电化学性质产生影响.     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

Fe3O4-SiO2-Polypyrrole纳米核壳颗粒的制备及其吸附性能

制备了一种高磁响应的Fe₃O₄-SiO₂-Polypyrrole纳米复合核壳颗粒, 并成功应用于水相体系中重金属离子Cr₂O₇²⁻的吸附研究. 分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱仪(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)对产物的结构、形貌与磁性能进行了表征, 结果揭示, 核壳复合吸附材料由400 nm大小的Fe₃O₄多晶球簇内核、100 nm厚度的非晶SiO2壳层以及外层聚吡咯材料组成, 其饱和磁化强度为43.5 emu/g. 通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)研究了其对重金属离子的吸附性能, 按照Langmuir等温吸附模型计算的饱和吸附量为35.52 mg/g. 证明对于Cr₂O₇²⁻离子, 该核壳结构纳米材料是一种性能良好、可高效磁分离的吸附材料.     

基于FIB和TEM的纳米材料中界面分层破坏的实验方法研究与应用

本文针对三维尺寸均处于纳米量级的材料与结构中常见的界面分层破坏问题,利用聚焦离子束技术(FIB)和透射电子显微镜(TEM)开发设计了一套研究纳米材料中界面端部裂纹启裂行为的实验方法.采用FIB成功从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中切割制备出了由硅基体(Si)和200 nm厚铜薄膜(Cu)及1000 nm厚氮化硅层(SiN)构成的纳米悬臂梁试样.利用高精度微小材料加载装置,在TEM中对该试样进行加载实验,并原位观测了不同试样中Cu/Si界面端部裂纹启裂的行为.通过对启裂瞬时Cu/Si界面上临界应力分布的有限元分析发现,不同尺寸试样中的界面上法向应力与剪切应力均集中在距界面端部100 nm的范围内,且临界法向应力远大于剪切应力.对应力分布的进一步分析则发现,距界面端部5 nm区域内的法向应力场控制着Cu/Si界面的分层破坏过程,可用于表征界面分层破坏的局部控制准则.     

硫化纳米零价铁去除水溶液中铀的机理

研究了铀溶液初始pH、HCO－₃质量浓度和硫化纳米零价铁(sulfidized nano-scale zerovalent iron,SnZVI)投加量对SnZVI去除铀的动力学过程的影响,并通过SEM、XRD和XPS阐明SnZVI去除铀的机理。球形SnZVI颗粒直径为100~200 nm,比表面积为43.5 m²/g。SnZVI颗粒中含有Fe和FeS,且Fe(0)和Fe(Ⅱ)含量超过80%。SnZVI去除铀的动力学过程符合准一级动力学模型。增加SnZVI投加量,反应后溶液中铀质量浓度低于0.05 mg/L,但是pH升高及HCO－₃质量浓度增加导致SnZVI去除铀的速率降低。SnZVI去除铀的负荷达到2 452.92 mg/g,且反应后颗粒中约85%的铀为U(IV)和U(V)。研究结果表明,SnZVI可通过表面官能团的吸附作用及Fe(0)的还原作用快速分离水溶液中的铀。     

ZrC／ZrB2纳米多层膜的结构和机械性能研究

选择ZrC和ZrB2作为个体层材料．利用超高真空射频磁控溅射系统,在室温条件下制备了ZrC,ZrB2及一系列具有纳米尺寸的ZrC／ZrB2多层薄膜．通过XRD,SEM和表面轮廓仪以及纳米力学测试系统,分析了调制周期和工作气压对多层膜生长结构和力学性能的影响．结果表明：多层膜的界面清晰,调制周期性较好,大部分多层膜的纳米硬度和弹性模量值都高于两种个体材料混合相的值,在调制周期为27．5nm,气压为0．8Pa时,多层膜体系的硬度、应力以及弹性模量值均达到最佳,多层膜机械性能改善明显与其调制层结构和工作气压相关．