纤维改性粉煤灰基地聚物的强韧化机理研究

为明确木质素纤维在循环流化床粉煤灰基地聚物(circulating fluidized bed fly ash based geopolymer, CFBG)中的强韧化机理，文章通过添加偏高岭土和少量的电石渣，借助电子式万能材料试验机、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、红外光谱、工业CT及分子模拟，对不同木质素纤维掺量(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)的地聚物进行力学特性、结构及微观形貌测试，分析不同木质素纤维掺量对CFBG强韧化机理的影响。结果表明：当木质素纤维掺量为0.3%时，CFBG抗折强度和断裂韧性达到最大值，分别为18.6 MPa、9.6 MPa·m^1/2;随着木质素纤维掺量增加，地聚物抗压强度和断裂韧性呈上升趋势；掺入木质素纤维可促进地聚物中莫来石晶相、类沸石晶相及C-S-H凝胶的生成，显著改变地聚物的结构；木质素纤维的掺入可降低地聚物表面孔隙，改变地聚物破坏形式，延长裂缝的扩展路径。研究结果可为促进工业固废高附加值资源化利用提供理论依据。     

静电纺丝工艺参数对含纳米银的明胶纳米纤维形态结构的影响

采用88%甲酸溶液作为溶剂,用静电纺丝及紫外光还原制备了含纳米银颗粒的明胶纳米纤维,利用扫描电镜和透射电镜研究了纤维的形貌,分析了明胶质量分数、硝酸银加入量、电压、收集距离对纤维平均直径及形态的影响.结果表明:纤维的平均直径随着明胶质量分数的增大而增大,随着电压、喷丝头与接收屏之间距离的增大而减小;在加入1%～6%硝酸银的范围内,纤维平均直径为94～165 nm,随着硝酸银加入量的增多,纤维平均直径减小,在纤维表面附着有纳米银颗粒,平均粒径为9～20 nm;当硝酸银加入量≥8%时,溶液的可纺性变差.     

溶胶凝胶法制备莫来石纤维及莫来石晶化的动力学研究

以异丙醇铝、硝酸铝和正硅酸乙脂为原料,通过溶胶凝胶法制备了可纺的莫来石前躯体溶胶,异丙醇铝和硝酸铝的最佳摩尔比为4:1.凝胶纤维在1 200℃煅烧1 h,得到了表面光滑、直径均匀的莫来石纤维.采用Kissinger方程和Ligero方程计算,得到莫来石晶化的活化能分别为993.5 kJ/mol和1 014.2 kJ/mol.     

静电纺聚胺醚纳米纤维的形貌与性能

介绍了一种热塑性环氧树脂——聚胺醚,研究了氯化锂(LiCl)的质量分数、聚胺醚质量分数等工艺参数对静电纺聚胺醚纳米纤维形貌和纤维直径的影响.通过对扫描电镜图(SEM)和纤维直径的分析,可以得出:LiCl使聚胺醚具有可纺性,且随着LiCl加入量的增加,可纺性得到提高,纤维直径随着LiCl质量分数增加而增大;热失重分析(TGA)表明聚胺醚纳米纤维的热稳定性随着LiCl质量分数的增加而提高;聚胺醚纳米纤维具有良好的表面浸润性.     

氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响

通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和能谱探针研究了单斜晶型氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响.结果表明:当氧化锆质量分数＜25%时,氧化锆对刚玉-莫来石基体骨架有充实作用;氧化锆质量分数增加到35%左右时,基体骨架被氧化锆晶粒瓦解,处于一种过渡态;氧化锆质量分数超过40%后,氧化锆晶粒会堆集成串珠链状,并与基体主晶相共同交织成一种新的结构骨架,但新骨架仍较松散.氧化锆晶体的马氏体相变导致了刚玉-莫来石复相材料产生微裂纹,裂纹密度与氧化锆加入量有并增趋势.     

残留溶剂对连续莫来石纤维干法纺丝的影响

以干法纺丝制备连续莫来石纤维,研究残留溶剂质量分数在纺程上的变化以及甬道温度、纤维直径对其影响.实验结果显示:沿平行纺丝线方向,残留溶剂质量分数的变化分为3个阶段,变化最快的阶段在距离喷丝板1m长度范围内,残留溶剂质量分数变化量占全程变化总量的60%～63%;沿垂直纺丝线方向,溶剂蒸发分为2个阶段,通过计算机模拟得到了残留溶剂在纤维横截面上的分布曲线.相同实验条件下,纺丝甬道温度升高30℃,残留溶剂质量分数降低2%～3%;纤维直径增大30μm,残留溶剂质量分数减少1%～2%.在实验范围内,最佳纺丝甬道温度为80℃,最佳纤维直径为80～90μm.     

高镁水泥制备及其膨胀性能

制备MgO质量分数分别为6%、9%、12%和15%的高镁水泥,通过扫描电镜(SEM)、扫描电镜/能谱联合仪(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)等检测方法和膨胀性试验分析MgO质量分数对熟料煅烧和净浆膨胀性能的影响.结果表明:随着MgO质量分数增加,熟料煅烧时液相量增加,熟料密实度提高.当熟料中MgO质量分数为12%时,养护温度由20 ℃增加到38 ℃,试件90 d龄期膨胀率由0.120%增加到0.244%;38 ℃养护时,掺入35%粉煤灰的试件90d龄期膨胀率由0.244%降至0.070%.当MgO质量分数高于12%时,尽管存在粉煤灰的抑制作用,但高镁水泥依然能产生一定膨胀,可以有效地补偿混凝土的温降收缩.     

微晶粒Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的制备与性能

以TiO2-MgO为烧结助剂、聚丙烯酰胺为分散剂,制备3种增韧A l2O3体系:纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、纳米t-ZrO2颗粒-ZrO2纤维。经测试体系物理与力学性能、XRD和SEM分析,探讨烧结温度、纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、烧结助剂加入量对相对密度、抗折强度、断裂韧性及微观结构的影响。结果表明:烧结温度对材料物理与力学性能的影响很大,ZrO2纤维没有明显增韧效果,体系的增韧主要依靠纳米t-ZrO2颗粒,纳米t-ZrO2颗粒在基体中同时存在晶间和晶内分布,加入质量分数5%的纳米t-ZrO2颗粒使微观结构更加致密和晶粒细化。烧结温度为1 600℃,纳米t-ZrO2颗粒质量分数为5%,烧结助剂m(TiO2)∶m(MgO)为1∶0.4时,复相陶瓷体系综合性能最佳,其相对密度和抗折强度分别是98.7%、274.82MPa、断裂韧性达到7.32 MPa.m1/2。     

Sn对Mg-Al-Sn-Zn系海水电池用镁阳极材料组织及电化学性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜和结合能谱仪研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法和排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电化学性能.结果表明:合金元素Sn的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn未溶相.Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位和析氢率,当Sn质量分数为1%时镁合金阳极的放电电压和电流效率最大.析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为20mA.cm-2时电流效率最高,可达82.28%.腐蚀产物主要成分为MgO和Al2O3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行.     

Ni对MF/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在不同烧结温度下,研究不同掺量Ni对莫来石纤维(MF)/Al2O3复合材料力学性能的影响规律,借助SEM和EDS等测试手段,分析Ni的掺入使MF/Al2O3复合材料力学性能改善的机理。结果表明,当Ni质量分数=12.5%,烧结温度为1 450℃时,Ni-MF/Al2O3复合材料抗弯强度为870.769 MPa,断裂韧性为9.51 MPa.m1/2,韦氏硬度达到11.59 GPa,相对密度为92.5%;Ni和莫来石纤维对复合材料的复合增韧效果,主要表现为金属塑性变形穿晶断裂和细化晶粒,纤维拔出、脱黏,烧结温度高时Al2O3晶粒细小,显微结构更为致密。     

CaO-SiO_2-MgO-10%Al_2O_3-5%TiO_2体系液相线的实验测定

针对CaO-SiO_2-MgO-Al2O3-TiO_2体系等温线等热力学数据的缺失等问题,采用热丝法(SHTT)熔化析晶性能测定仪对CaO-SiO_2-MgO-10%Al2O3-5%TiO_2五元渣系相图中MgO质量分数分别为5%,10%和15%特定成分下渣系的熔化温度进行测定,得到不同MgO质量分数下温度随碱度的变化规律,并依据同一初晶区内组分与熔化温度的热力学函数关系拟合得到该渣系1 250,1 300和1 350℃下的液相线。将本实验测定的渣系相图信息与文献中相同相图区域进行对比。研究结果表明:采用热丝法熔化析晶性能测定仪测定渣系温度并绘制等温线的方法是可行的。     

异丙醇溶液对单晶硅太阳能电池表面织构化的影响

对晶向为(100)的p型单晶硅片进行表面刻蚀,制作减反射绒面.在质量分数为3%的氢氧化钠溶液中分别加入不同质量分数的异丙醇溶液,在温度为80℃、时间为40 min的条件下对单晶硅片进行刻蚀.实验结果显示,加入质量分数为8%的异丙醇溶液刻蚀的硅片表面形貌最好,在波长为700～900nm范围内能够获得较低的反射率,最佳反射率为10.42%.保持实验条件不变,在氢氧化钠-异丙醇混合液中分别加入不同质量分数的碳酸钠溶液,对单晶硅片进行刻蚀.实验结果显示,加入质量分数为0.5%的碳酸钠溶液对制作绒面的反射率影响不大,加入质量分数为0.3%的碳酸钠溶液使制作绒面的反射率大大提高,不利于制作绒面的形成.     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

Pt掺杂纳米Ni-Pt/C的制备及其电催化氧化甲醇性能

采用溶胶凝胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池阳极的Ni基双金属Ni-Pt/C催化剂(Pt的质量分数为5%),采用循环伏安法测试了催化剂电催化氧化甲醇的活性,并用XRD、TEM和XPS表征了金属粒子的微观形貌、晶型、表面元素,以考察催化剂制备过程中还原剂用量等工艺条件对纳米金属微观形貌及甲醇电氧化性能的影响。结果表明,所制得的Ni-Pt金属粒子直径为4~6 nm,属面心立方(fcc)晶型,粒子表面的Pt、Ni原子数比高于其内部;随着还原剂用量的增加和煅烧温度提高,催化剂活性呈先增高后降低的变化趋势,最佳还原剂用量为理论值的1.2倍,最佳煅烧温度为400℃,Ni、Pt前驱体同时加入制得的合金型Ni-Pt催化活性最高。     

N,N-二甲基乙酰胺对苎麻纤维处理的研究

为降低苎麻纤维结晶度,改善其柔软性能,采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)对苎麻精干麻进行溶胀降晶处理,并研究了处理工艺对苎麻纤维的力学性能与柔软性能的影响.结果表明:随着DMAc质量分数的增加、处理时间的延长和处理温度的升高,苎麻纤维的断裂强度呈下降趋势,断裂伸长率和断裂回转数呈增大趋势,纤维变得柔软;DMAc质量分数为20%、处理时间为2h、温度为80℃为较佳工艺;较佳工艺下处理的苎麻纤维表面粗糙且有裂痕,纤维结晶度由80.73%降至70.36%;NaOH预处理可提高DMAc对苎麻纤维的处理效果,但NaOH质量分数宜控制在5%以内.     

凝胶体系中温度对草酸钙晶体生长的影响

在凝胶体系中系统研究了温度对CaOxa晶体生长的影响.首先,温度影响CaOxa晶体的晶相组成.随着温度从67℃降低至7℃,COM晶体的质量分数从100%减少至47%,二水草酸钙(COD)晶体质量分数从0增加至53%,COD的质量分数对温度的倒数(1/t)具有线性关系;第二,温度影响CaOxa晶体的形貌.随着温度降低,拉长六边形状的一水草酸钙(COM)晶体逐渐减少,蔷薇花状COM聚集体质量分数增加,而COD晶体则从四方锥形变为十字形晶体;第三,温度影响CaOxa晶体的生长速率.随着温度降低,CaOxa的生长速度减小.     

碳气凝胶的微结构控制

探索新型纳米多孔材料碳气凝胶的微结构控制,研究常压条件下纤维增强型碳气凝胶的制备,以及催化剂浓度、质量分数、纤维表面特性、溶胶注入纤维前的老化时间等制备参数对其微结构的影响.通过扫描电镜（SEM）、孔径分布和电阻率测量等测试手段,发现可通过制备参数实现碳气凝胶从纳米到微米量级的控制.     

铝颗粒对乙醇胺凝胶性能的影响

采用乙醇胺、琼脂糖胶凝剂、含能颗粒铝制备系列燃料凝胶。利用量热仪、离心机、旋转流变仪等仪器考察了胶凝剂和铝颗粒添加量（质量分数）对凝胶热值、离心稳定性、流变性的影响；通过扫描电镜对铝、琼脂糖颗粒及凝胶微观形态进行了表征。结果表明：当铝颗粒质量分数为30%时，相较于纯凝胶，乙醇胺凝胶体积燃烧热提高了22.2%，离心析液率从26.5%下降到9.8%，稳定性大大增强；铝颗粒能够与凝胶相结合增强凝胶的网络结构、增加松弛时间和储能模量。     

钙在镁合金熔炼中的阻燃机理

熔炼了钙的质量分数为0.5%~5.0%,铝的质量分数为9.0%的10种镁合金,研究了Ca的加入对合金阻燃效果的影响.分别取定量的10种合金在700℃的高温下进行氧化增重的测量,并对合金表面的氧化形貌进行了观察.实验结果表明:镁合金加入钙后,其表面在高温下生成了CaO及少量MgO的复合致密氧化膜,这层氧化膜隔绝了空气,阻止了镁的燃烧;当钙的质量分数为3.5%时,可起到良好的阻燃效果.     

铝钙复合物对福建低灰熔点煤灰的影响

选取龙岩(LY)和上京(SJ)两种福建低灰熔点煤,利用灰熔点测定仪研究氧化铝、氧化钙及铝钙复合物对两种煤灰熔融温度的影响规律.研究结果表明:加入Al_2O_3(4%～18%,质量分数,下同)可以一直提高灰熔点,加入CaO(2%～8%)使灰熔点降低.但LY灰、 SJ灰中添加较多Al_2O_3后再加少量CaO可使灰熔点比对应只加Al_2O_3的高,表现出铝钙协同作用.通过XRD和SEM-EDX分析煤灰在高温下的矿物转化行为、表面微观形貌及化学组成,研究铝钙协同作用对低灰熔点煤的影响规律及其机理.结果发现:加入氧化铝后,煤灰在高温下生成的耐熔矿物莫来石是提高灰熔点的主要因素;加入较高含量的氧化铝和少量的氧化钙后,灰中先生成莫来石矿物,其中的氧化钙则会生成钙长石;在有莫来石存在时,钙长石与莫来石一起导致其熔融温度升高,从而提高灰熔点.