铝硅酸盐无机聚合物转化法制备先进陶瓷材料研究进展

铝硅酸盐无机聚合物及其转化制备的陶瓷材料具有节能环保、制备温度低、耐热性能良好、热学性能可调控的优点,因此在航空航天、原子能、生物以及化工等领域具有广阔的应用前景.此外,随温度升高,铝硅酸盐无机聚合物会转变为辉石或榴石陶瓷,具有可调控的力学和热学性能;铝硅酸盐无机聚合物的低温成型特性也使得增强的种类选择非常广泛,并且可以很方便地引入.因此铝硅酸盐无机聚合物技术为低成本成型制备高性能陶瓷和陶瓷基复合材料提供了一种新工艺.本文综述了铝硅酸盐无机聚合物热演变、结晶动力学、显微组织结构演变、性能演化等方面的主要研究进展,并阐述了碳纤维强韧铝硅酸盐无机聚合物复合材料的陶瓷化过程和性能演化研究,指出了今后的发展方向.     

碳纳米管/碳纤维跨尺度界面增强体系构建的研究进展

伴随着国防工业、先进装备制造等领域的不断发展,人们对复合材料的应用要求不断提高.碳纤维增强复合材料因其具备高强度、轻量化、长寿命的特点,与该领域材料的使用要求产生了高度适配.但在实际应用过程中,碳纤维惰性表面与聚合物基体间的弱界面结合严重影响了复合材料优异性能的充分发挥.构建微尺度、多维度碳纳米管/碳纤维界面增强体系被认为是提高相间结合能力的有效技术手段.本文综述了化学气相沉积、电泳沉积、化学接枝、浸涂喷涂4种较为成功的构建路线,讨论了碳纳米管在碳纤维表面的差异化微观沉积形貌所对应的不同界面增强机理,探讨了界面增强体系对复合材料综合性能的影响,并对该体系未来的构建和研究方向进行了展望.     

力争下游——记上海2012“科技创新行动计划”的碳纤维复合材料项目

＂一代材料、一代产业.＂自20世纪60年代问世以来,碳纤维复合材料先是在航空航天、体育用品领域获得广泛应用,之后在新能源、汽车、交通、海洋、建筑以及其他工业部门快速普及.进入21世纪后,碳纤维复合材料在越来越多的领域取代金属及合金材料,成为国民经济及国防军工不可缺少的先进材料.根据目前的发展态势,碳纤维复合材料发展的好坏,已经关系到一个国家在制造业领域的国际地位.     

超常塑性Mg77Cu12Zn5Y6块体金属玻璃基内生复合材料

报道了一种具有超常塑性的Mg₇₇Cu₁₂Zn5Y₆块体金属玻璃(BMG)基内生复合材料, 该材料的压缩塑性和比强度分别为18.5%和4.31×10⁵ N·m·kg^-1, 是迄今为止在Mg基BMG复合材料中所获得的最高压缩塑性和比强度. 这些高性能源于由非晶基体与宽度小于500 nm的针状Mg基固溶体相组成的复合结构. 针状相本身具有应变强化作用, 它导致了多方向剪切带的形成, 有效地阻碍非晶基体中剪切带的扩展, 使复合材料形变过程中出现了明显的加工硬化现象.     

单/双壁碳纳米管-层状金属氧化物片层交织结构的三维纳米复合材料

将一维的碳纳米管与二维的片层材料组合形成多级有序的三维纳米结构材料, 可获得许多奇特的新性能. 目前将碳纳米管分散在基体中形成了多种复合材料, 发现其力学、电学、磁学、热学以及输运性能都呈现了显著的增强, 但是在基体中均匀地分散碳纳米管往往是材料组装过程中的核心问题. 发展有效可控的一维/二维材料有序组装方法是获得高性能材料的关键. 碳纳米管生长结束后, 在表面活性剂、生物大分子辅助下超声、剪切、搅拌等是其分散常用的方法. 如果能利用碳纳米管生长过程中借助特殊结构的催化剂及工艺对碳纳米管的排列及分散进行原位控制, 这样就有望一步获得碳纳米管高度分散、多级有序、高性能的三维纳米复合材料. .....     

AlN/碳纤维混合填充橡胶复合材料的导热性能

高导热橡胶复合材料由于其具有耐腐蚀、电绝缘等优点,被广泛应用于航空、航天、电子等需散热的工业领域中.在橡胶基体中填加高导热填料是提高复合材料导热性能的最有效、最常用的方法,通常采用单一填料如炭黑、金属粒子、碳纤维、碳纳米管等填充橡胶基体,但单一填料填充时往往需要高填充量来获得高导热性能,造成工艺复杂、生产成本高等问题.本文采用两种混合填料填充橡胶基体,考虑填充型复合材料的微观结构形态与填料空间位置的随机性,基于随机顺序添加算法与均匀化理论,建立球形氮化铝(AlN)和碳纤维(Nippon CN-90)混合填料填充复合材料的三维随机代表体积单元RVE(representative volume element)模型.运用ANSYS软件对其进行数值模拟研究,讨论了两种填料空间分布、体积配比以及填料含量对复合材料导热性能的影响.结果表明,由于碳纤维具有明显的取向性,混合填充复合材料各方向上的热导率表现出差异性,各方向热导率的平均值可宏观表征复合材料的热导率;球形AlN和碳纤维混合填充复合材料时,碳纤维对复合材料热导率起主导作用,复合材料热导率与填料体积配比大致呈线性增长关系;碳纤维填充体积分数一定时,球形AlN含量增加,复合材料热导率缓慢增大,球形AlN填充体积分数一定时,碳纤维含量增加,复合材料热导率迅速增大;混合填充可以在较低碳纤维体积分数情况下获得更高导热性能的复合材料.     

高性能轮胎用橡胶纳米复合材料的制备与性能

"节油、安全"的高性能轮胎已成为世界汽车轮胎的发展趋势.构成轮胎的橡胶复合材料中,胎面胶、钢丝圈垫胶和气密内衬层胶等高性能纳米复合材料是发展节油轮胎的关键材料.胎面胶是轮胎与路面直接接触的部分,要求具有低滚动阻力、高抗湿滑性能和优异的耐磨性;钢丝圈垫胶位于钢丝圈上端,起到填充和加强胎圈的作用;气密内衬层胶贴覆在轮胎内表面,起到保持轮胎气压的作用.本文主要介绍了近年来胎面胶用白炭黑/橡胶纳米复合材料、钢丝圈垫胶用针状硅酸盐/橡胶纳米复合材料、气密内衬层胶用黏土/橡胶纳米复合材料,以及含碳纳米管和石墨烯增强的新型橡胶纳米复合材料的制备方法、性能特点及应用状况,并对将来的发展进行了展望.     

开环聚合扩展了热塑性树脂的加工和应用

随着航空和空间技术的发展,对高强度、耐高温、耐冲击的高分子及其复合材料的要求越来越高而且日益迫切。发展高性能的聚酰亚胺,聚芳醚,聚碳酸酯,聚芳酯是解决这一问题的最有希望的途径之一。然而这一类高性能树脂极高的熔融粘度给加工及其复合材料的制备带来了极大的甚至无法克服的困难。突破传统的观念,先将合成高性能树脂的单体制备成低分子量的环状低聚物,再经过开环聚合制备这一类树脂证明是一条有效的途径。开环聚合同样可以用来制备聚酰亚胺,聚芳醚,聚碳酸酯类高性能树脂及其复合材料。虽然目前这项技术还     

“研判科技大势 引领创新发展”倡议书

科学前沿的拓展和学科的交叉融合往往孕育着颠覆性技术的产生与发展,成为催生和推进新一轮科技和产业变革的强大引擎.当前,我国科技发展正处于从"跟跑者"向"并行者"甚至"领跑者"转变的历史关头,因此,研判科技大势,明确科技创新的主攻方向和突破口具有非常重要的现实意义.开展科技发展大势的研判是中央对中国科学院学部的基本要求,也是中国科学院学部作为国家科技智库的基本职责.为了更好地体现学部作为国家最高学术机构的学术引领作用,2018年5月,中国科学院学部学术与出版工作委员会向全体院士发出倡议,希望全体院士充分发挥在科学布局、方向选择和学术评议中的引领作用,明晰学科发展战略研究相关工作的目标、立意和方法,立足科学前沿,围绕国家战略需求和经济社会发展需要,准确把握可能实现重大突破的领域方向,为建设世界科技强国不断做出前瞻性、战略性重大创新贡献.     

碳纳米管填充聚合物基导热复合材料的研究进展

电子器件的集成度不断提高,对相关的热管理系统提出了更高的要求.高导热材料在热管理领域起着重要的作用.高分子聚合物因其轻质、廉价、良好的绝缘性和加工性,已成为制备导热材料的热门选择.在聚合物中填充高导热的无机填料是提高导热性能的有效手段.碳纳米管是一种具有一维管状结构和优异热学性能的碳纳米材料,在填充型导热复合材料中具有广阔的应用前景.本文综述了以碳纳米管为导热填料提升聚合物基复合材料导热性能的可行措施,分析了碳纳米管的本征结构以及在聚合物基体中的分布状态对复合材料导热性能的影响.最后,总结了碳纳米管填充聚合物基复合材料研究中仍需解决的关键问题,并提出了未来研究方向.     

用碳作结构材料的前景

除了天然存在的石墨外,多数人造碳和石墨纤维,都是用煤焦油沥青之类的粘结剂和含碳物料(例如石油焦、炭黑和无烟煤)的混合物制成的。在碳-碳复合材料中,优质碳纤维沿着一定方向取向并固定在聚碳基体内。这样获得的材料的机械性能显著地扩大了它们的应用领域,这一领域一度受到多晶石墨性能不足的限制。     

勇攀天文研究新高峰建设世界一流天文台

正2021年,中国共产党喜迎建党100周年,中国科学院国家天文台(简称国家天文台)也迎来组建20周年.征程波澜壮阔,初心历久弥坚. 20年来,国家天文台在坚持面向世界科技前沿基础上,积极投身国家重大战略发展,坚持"民主办台、开放兴台、人才强台"发展战略和"出创新成果、出创新人才、出创新思想"总体目标,肩扛国家战略科技力量使命,全面、协调、快速、持续发展,取得了一系列重大创新成果,正建设成为世界一流的综合性天文研究机构.     

高导热膨胀石墨/硬脂酸定形相变储能复合材料的制备及储/放热特性

采用"熔融吸附-模压成型"的方法制备了膨胀石墨(EG)为多孔基体、硬脂酸(SA)为相变材料的EG/SA定形相变储能复合材料,通过微观形貌、热物性和热稳定性测试,分析了膨胀石墨的膨胀度对EG/SA定形相变储能复合材料的热性能影响规律,并通过加热/冷却实验对不同参数的定形相变储能复合材料的储/放热性能进行了分析比较.研究表明采用高膨胀度EG更有利于提高SA在EG多孔基体中的分布均匀性和储能复合材料的热导率,当EG质量分数为20%时其径向导热系数最高达19.6 W m~(-1)K~(-1),相比纯SA提高了110倍;EG的高膨胀度对SA相变过程中的液相封装具有明显的改善作用,高膨胀度EG为基体的定形相变储能复合材料具有很好的热稳定性;EG/SA定形相变储能复合材料的储/放热时间约为纯相变材料的1/8~1/4,具有高导热、无泄漏等优点.     

高岭土在光缆护套专用树脂中的制备工艺及性能研究

阐述了表面改性的高岭土与基体树脂聚乙烯通过熔融共混制备光缆护套专用树脂的成型工艺,并对其进行了性能表征,表明制得的树脂具有良好的力学和电性能.     

共沉淀法制备膨胀石墨基Ca_xZn_y(OH)_(2(x+y))太阳能化学蓄热复合材料

报道了通过共沉淀法制备膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合太阳能化学蓄热材料的过程和材料特征.以膨胀石墨为基体,将复合的Ca(OH)2和ZnO微粒加入到多孔基体中,制备出膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱仪、差热热重分析仪和X射线衍射仪对所制材料的形貌、吸附特性、复合尺度、热力学性能进行了分析测试.研究结果表明,所合成的材料大部分组分为Ca(Zn(OH)3)2,复合材料的晶体尺寸粒径在31.2~86.4 nm范围内,其脱水温度为151.38℃.     

中国桥梁技术的现状与展望

桥梁是交通设施互联互通的关键节点和枢纽工程,是国民经济发展和社会生活安全的重要保障,在化解传统产业产能过剩、推动战略新兴产业和第三产业发展、促进产业融合升级、拉动经济增长等方面发挥着重要作用.改革开放30多年来,中国桥梁在学习引进国外先进桥梁技术的基础上,走自主建设和创新发展之路,实现了跨越式发展,取得了一批自主创新成果,推动了中国桥梁由大国向强国的迈进,但在核心技术、材料、软件、装备、标准规范等方面与发达国家相比还存在一定差距.桥梁建养和安全长寿的巨大需求,以及工业化、信息化、智能化的发展趋势,均要求站在更高起点上审视中国桥梁技术发展,面向国家战略需求,坚持问题导向和需求导向,提出未来中国桥梁技术的发展方向和目标任务.本文总结了改革开放30多年来中国桥梁在建设技术、新结构与高性能材料、监测检测评估与管养技术、信息化技术、标准规范等方面取得的主要进展与不足,指出为了支撑国家重大发展战略、保障庞大桥梁安全长寿和实现桥梁强国梦,必须进一步提升中国桥梁技术创新水平,尽快实施以重点专项"智能桥梁(Intelligent Bridge)"为主题的"中国桥梁2025"科技计划,并通过组建"中国桥梁产业技术创新战略联盟"保障其顺利实施.     

自生纳米级TiN、AlN颗粒增强Al基复合材料的制备与形成机制

自反应原位复合材料由于其制备工艺相对简化、材料制造成本低、制成材料性能优异可控等优点而日益受到人们的重视。现在,自生金属基复合材料的研究主要集中在如何充分利用自生金属间化合物或陶瓷粒子的弥散强化作用,希望有足够体积分数细而硬的第二、第三相颗粒弥散分布于基体上,同时又能得到细化的基体组织。本文以通过气-液反应加快速凝固技术得到了纳米级TiN、AlN颗粒晶内增强铝基复合材料。     

清华大学材料学院纳米材料实验室

<正>致力于纳米材料的制备及其应用基础研究,目前主要从事石墨烯、碳纳米管等纳米碳材料的多维多尺度合成及能源/传感/环境应用技术开发。针对材料学科的发展特点,形成了"交叉"和"合作"的团队风格,建成了一支稳定、团结协作、富有开拓创新精神的学术团队。课题组现有教授1人、博士后3人、博士生10人、硕士生4人。与北京大学、国家纳米科学中心、美国麻省理工学院、美国特拉华大学、英国曼彻斯特大学、日本国立材料科学研究     

我国研制出有望替代塑料的仿生材料

塑料制品给现代生活带来便利,也造成环境污染.近期,中国科学技术大学俞书宏院士团队运用仿生结构设计理念,发展出一种被称为"定向变形组装"的新材料制造方法,将纤维素纳米纤维和二氧化钛包覆的云母片复合,制备出具有仿生结构的高性能可持续结构材料.     

基于碳纳米复合材料的乳液催化新技术研究进展

碳纳米材料具有大的比表面积、发达的孔结构和丰富的表面化学性质,可与各种无机纳米材料耦合/复合构筑新结构、高性能、表面物理化学性质可调的碳纳米复合材料并用于乳液催化领域.本文介绍了固体颗粒乳化机理,影响乳化体系的因素及基于固体颗粒构建的乳液催化体系的基本原理;综述了氧化物、氢氧化物、碳素材料及其碳纳米复合材料固体颗粒乳化剂的特点,及基于这些固体颗粒构筑的乳液催化新技术的研究进展;指出了目前乳液催化技术研究存在的问题,认为基于碳纳米复合材料作为固体颗粒乳化剂的乳液催化新技术,是未来催化技术的重要发展方向之一.