纳米颗粒对陶瓷材料力学性能的影响

纳米材料是当今社科研究的热点,对陶瓷材料采用纳米颗粒复合的方法可大大改善其力学性能。本文介绍了纳米复合陶瓷的各种强韧化机理,简述了其制备工艺,对纳米复合陶瓷的内在强韧化机理和最佳制备工艺作了进一步探索。同时给出了我们的部分分散实验结果。     

纳米SiC颗粒复合对Al2O3_ZrO2陶瓷材料力学性能的影响

研究了纳米SiC颗粒复合对Al2O3—ZrO2陶瓷材料力学性能影响的两个因素，即ZrO2的相变强韧化和纳米SiC颗粒的弥散强韧化。实验发现，处于晶界的纳米SiC颗粒，有松弛晶界应力的作用，使得样品中在室温下保留的四方相含量减少，ZrO2的相变强韧化作用减小，但纳米SiC颗粒在晶界处对裂纹的钉扎作用又改善了材料的力学性能。如果两个因素能协调作用，将会使强韧化效果增大，反之则会降低。     

纳米复相陶瓷材料

据中科院上海硅酸盐研究所近日介绍,这种纳米复相陶瓷材料的强度、韧性,以及降低电阻率等方面的性能均达到国际水准。由于这种陶瓷是用几种陶瓷复合而成,并添加了具有磁性、电性、光性能的其他材料,因而它既拥有结构陶瓷的力学性能,又具备功能陶瓷的特殊功能。     

微/纳米无机颗粒对聚氨酯-环氧树脂基复合材料性能的影响

通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯-环氧树脂复合材料,研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响,进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明:相比微米颗粒,纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,降低层间剪切模量,同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量(质量分数)为2%时,所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56MPa,相比添加前提高约88%和74%,所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4~8℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.     

纳米陶瓷材料及其在化机中的应用前景

从纳米技术的基本概念出发综述纳米陶瓷材料的性能、制备方法及其应用前景。     

Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料力学性能的影响

为了改善ZrO2陶瓷材料的综合力学性能,探讨了添加不同粒径和含量的Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料微观结构和力学性能的影响.采用真空热压烧结工艺制备了ZrO2纳米复合陶瓷材料,烧结温度为1 450℃,热压压力为30MPa,保温1h.结果表明:微米Al2O3粉末的体积分数为10%时,ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料的抗弯强度最高,可达743MPa;添加纳米Al2O3粉末对材料的韧性提高明显,最高可达11.37MPa.m1/2,但不同粒径的Al2O3粉末对材料的硬度影响则不明显,材料的硬度随Al2O3含量的增加而增加.     

纳米颗粒变质剂对高铬铸铁组织和性能的影响

为提高高铬铸铁的韧性和耐磨性能,以15Cr Mo2Cu1为研究对象,研究纳米颗粒变质剂对高铬铸铁组织、硬度、韧性、耐磨性的影响。对变质处理前后高铬铸铁的硬度和韧性进行实验。结果表明:铸态未变质的组织中,M7C3型碳化物粗大,变质处理后,碳化物尺寸变小,形状由粗大板条状变为小块状;热处理后,变质高铬铸铁硬度平均值可达HRC64.15,冲击平均值可达12.7 J/cm2,提高了耐磨性。     

CuO纳米颗粒对鲤鱼的急性毒性作用研究

随着纳米材料的广泛应用,纳米颗粒可以通过许多途径进入水生生态系统并对其中的生物产生潜在的影响,最终对人类的健康产生危害。CuO纳米颗粒对水生生物食物链上主要的代表生物均有毒性。CuO纳米颗粒(10nm)对鲤鱼的96h急性毒性作用研究表明,CuO纳米颗粒对鲤鱼的毒性随浓度的增加而增加,但其毒性作用不明显。鲤鱼暴露于CuO纳米颗粒之后会发生行为异常,主要表现在浮力控制异常、活性降低和粘液分泌增加。     

无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜纳米颗粒特性研究

高聚物-无机纳米杂化材料具有优良的力学和电学性能,本文采用溶胶-凝胶工艺制备了无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜,利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱分析仪,研究了杂化薄膜的微观结构、相结构及分布,并对纳米颗粒的特性进行了讨论.结果表明,薄膜中含有两种纳米颗粒Si O2和Al2O3,颗粒尺寸约5nm～40nm,其中Si O2颗粒尺寸较小,以非晶团簇形式存在.在高能电子束照射下,Si O2颗粒容易分解;Al2O3颗粒结晶则较稳定.     

纳米ZnO对PET的力学性能影响

在PET中添加不同质量分数的纳米ZnO粒子,通过原位聚合反应得到纳米ZnO/PET复合材料.利用力学性能测试仪研究了该复合材料的力学性能,并利用透射电子显微镜对比观察了复合材料中纳米颗粒的分散情况.讨论了不同质量分数的纳米ZnO粒子对PET的力学性能影响.简单阐述了纳米ZnO粒子增强增韧PET材料的机理.     

纳米压痕法测量纳米晶金属Cu薄膜力学性能的研究

采用纳米压痕法测量了不同厚度（180～1000nm）的纳米晶Cu膜的硬度和弹性模量.结果表明,Cu膜硬度与厚度的关系类似于Hall-Petch关系,而弹性模量与厚度无关,其值相比块体粗晶Cu下降了约20%,分析位移-载荷曲线发现晶粒尺寸越大的Cu膜其位移跳跃现象越明显.另外,对于不同厚度的Cu膜其临界剪切应力的范围约在3.02～4.07GPa之间,基本接近粗晶Cu的理论剪切强度,位错塞积依然是其塑性变形的主要机制.     

聚氨酯/纳米碳酸钙弹性体的制备与力学性能研究

采用一步法以PTMEG，BDO，TEA，TDI为原料，选用n—CaCO3合成了PU／n—CaCO3弹性体，并考察了BDO，TEA，NCO／OH，n—CaCO3的含量对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明，纳米碳酸钙对聚氨酯弹性体的力学性能有一定提高。粒度分析与SEM测试表明，纳米粒子在本研究体系中的分散程度不理想。     

纳米碳管增强复合材料界面特性对力学性能影响的数值分析

假设纳米碳管与树脂基体之间存在一薄层界面,以纳米碳管、界面和基体组成的三层柱体复合材料特征体积单元为研究对象,采用纳-微观均质化理论方法分析界面的模量、体积比、排列方式等的变化对纳米碳管增强复合材料力学性能的影响,所得结果与多相经典平均Mori-Tanaka法进行比较.结果清晰显示了界面模量、体积比的变化对纳米碳管增强复合材料力学性能的影响,有效地区分了含界面纳米碳管在不同排列方式下的力学性能,为纳米碳管增强复合材料力学性能的设计和优化提供计算依据.     

铜纳米颗粒吸收光谱特性研究

采用蒸汽冷凝法制备了10～100nm的铜纳米颗粒,然后将纳米铜分散在水溶液中,通过重力沉降法得到一系列不同尺度的铜纳米颗粒溶液．用光栅光谱仪检测其透射光谱,并进行分析处理．结果表明,不同尺寸的纳米铜颗粒均有2个吸收峰,峰值波长分别在450nm和610nm左右,并且随着铜纳米颗粒尺度的减小,吸收峰向短波长移动．纳米铜颗粒的光吸收谱中出现的双峰结构,我们认为来自于其特有的表面等离激元吸收峰．     

低碳钢组织与力学性能关系

从钢的强韧化理论入手,逐一分析了低碳钢中各组织因子与力学性能的关系,并在Hall-petdh关系式的基础了,结合低碳钢生产的特点,通过定量的热模拟实验研究,回归分析得到了低碳钢组织与力学性能间的基本关系式.     

低碳钢组织与力学性能关系

从钢的强韧化理论入手,逐一分析了低碳钢中各组织因子与力学性能的关系,并在Hall-petdh关系式的基础了,结合低碳钢生产的特点,通过定量的热模拟实验研究,回归分析得到了低碳钢组织与力学性能间的基本关系式.     

FePt@Au纳米颗粒的可控制备

磁性纳米颗粒在生物医药方面的许多应用都要求在小尺度下仍具有高的磁性能。FePt纳米颗粒具有高的饱和磁化强度和高的磁晶各向异性,用有良好生物相容性的Au作表面包覆,形成核壳结构的FePt@Au纳米颗粒成为生物医药领域的首选研究对象。介绍用化学热分解法,制备尺寸均匀的、立方形貌的FePt纳米颗粒作籽晶,之后分散到溶液中再热分解乙酸金制备FePt@Au核壳结构颗粒。通过透射电镜(TEM)观测到包覆Au后颗粒尺寸长大,并且对单个颗粒进行了能谱分析(EDS),结果表明,制备出来颗粒同时包含Fe、Pt、Au元素,证明所制备的颗粒具有FePt@Au的结构。对所制备的FePt@Au纳米颗粒的结构研究表明,Au原子在方形颗粒表面的不均匀形核是形成复合结构的主要生长机制。     

纳米CaCO3粒子对PMMA材料动态力学性能的影响

利用DMTA技术研究了纳米CaCO3粒子对PMMA材料动态力学性能的影响:纳米CaCO3粒子对PMMA材料的储能模量、阻尼和力学状态转变点有明显影响,有助于提高PMMA材料高温段动态力学性能和扩大力学状态稳定区间.这表明用动态力学热分析技术这一新的表征手段,能更有效地表现出纳米粒子对聚合物基动态力学性能影响的规律和效能.     

纳米颗粒对CO_2存储作用的实验研究

化石能源的消费导致大量CO_2排放到大气中,为降低对环境的影响,实施CO_2地下埋存被认为是当前最有效和最具可行性的方式。实验借助先进的CT扫描技术,研究岩心在被纳米颗粒溶液饱和后,CO_2在其中的流态特征及饱和度变化。实验表明:CO_2在被纳米颗粒溶液饱和的岩心中波及面积大,指进速度慢,说明岩心在被纳米颗粒溶液饱和后,存储CO_2的能力大大增强,存储效果更明显。     

ZrSiN纳米复合膜的显微结构、力学性能和强化机理

利用磁控溅射方法,采用不同成分的ZrSi复合靶,在单晶硅基底片上沉积不同Si含量的ZrSiN纳米复合膜.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和纳米压痕仪等表征测试方法研究了Si含量对ZrSiN纳米复合膜微观结构和力学性能的影响.结果表明：随着ZrSiN薄膜中Si含量的增加,薄膜结晶程度先升高后降低,同时薄膜硬度和弹性模量先上升后下降;当Si与Zr的原子比为1∶24时,ZrSiN薄膜的硬度和弹性模量达到最大值31.6 GPa和320.6 GPa,此时ZrSiN薄膜内部形成Si₃N₄界面相包裹ZrN纳米晶粒的纳米复合结构;Si₃N₄界面相呈结晶态协调邻近ZrN纳米晶粒间的位向差,并与ZrN纳米晶粒之间形成共格外延生长,表明ZrSiN纳米复合膜的强化来源于ZrN纳米晶粒和Si₃N₄界面相之间形成共格外延生长界面.