聚酰亚胺基石墨膜的制备、高温结构演变及其导热性能研究

目的系统研究聚酰亚胺(PI)膜在高温碳化、石墨化过程中的微观结构演变,以及PI膜厚对石墨膜结构和导热性能的影响机制。方法采用二步法制备2种不同厚度的PI薄膜,对其进行高温碳化、石墨化和压延处理,并系统研究薄膜高温结构演变规律和及其导热性能。结果涂布法制备出的PI膜膜厚分别为32、67.5μm,经1000℃碳化后,薄膜从无序结构转变无定形碳,并在2800℃高温石墨化过程中转变为高度有序的层状石墨结构,经压延工艺处理后,其石墨膜厚度分别为17、40μm,压延工艺减少了石墨膜疏松孔洞和片层间间距,显著提高了石墨膜面内导热系数。结论在一定范围内,薄膜越薄,越有利于杂质元素脱除和提升石墨化程度。所制得的17μm石墨膜面内热导率可达1465 W/(m·K)。     

聚合反应时间对聚酰亚胺基碳膜结构和性能的影响研究

目的 系统研究前驱体聚合反应时间对PI膜及其碳化、石墨化后薄膜结构和性能的影响规律。方法 通过调整聚合合成聚酰胺酸(PAA)溶液过程中的反应时间,制备石墨膜前驱体聚酰亚胺(PI)原膜,将不同工艺条件下制得的PI膜进行碳化、石墨化处理,得到高导热率石墨膜。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱仪和LFA激光闪射仪对制备的PI膜、碳化膜及石墨膜的微观结构和热导率进行检测。结果 随聚合反应时间的延长,PI膜酰亚胺化程度和石墨膜的石墨化程度及导热性能先增高、后降低。反应时间为3 h时,制得的石墨膜结构致密,石墨片层取向性好,导热性能最好,热导率可达765.2 W/(m.K)。结论 PI膜前驱体聚合反应时间显著影响PI膜酰亚胺化的程度和有序度,进而影响石墨膜的定向性和导热性能。     

Ni-Co-P/EG复合材料制备及其电磁性能研究

研究了利用化学镀在膨胀石墨表面及内部孔结构制备Ni-Co-P非晶态合金镀层的方法,探讨了合金镀层对膨胀石墨电磁性能的影响。结果表明,Ni-Co-P/EG材料电磁屏蔽效能明显提高,Ni-Co-P/EG材料电磁屏蔽效能均高于50 dB,最高达到69 dB。     

复合蓄热材料的制备及性能测试

本文采用膨胀石墨(EG)作为载体,以不同比例月桂酸与棕榈酸的混合酸为相变蓄热材料来制备混合饱和脂肪酸/膨胀石墨复合材料,制备过程中采用超声震荡处理来使材料均匀混合吸附。然后,通过差式扫描量热仪(DSC)对复合蓄热材料的蓄热性能进行了分析,从而表明该复合材料在配比为1.5:1(月桂酸:棕榈酸)时的蓄热性能良好,在实验样品制备完成后通过肉眼对样品的观察能够得复合相变材料无泄漏的结论。     

超高温陶瓷改性碳基/陶瓷基复合材料的多尺度构筑与性能研究进展

从复合材料的多尺度结构构筑出发,简述了超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的制备方法及其优缺点。综述了均质和非均质结构超高温陶瓷改性碳基、陶瓷基复合材料的结构设计、制备工艺、力学性能和烧蚀性能。提出设计开发低成本、短周期新工艺以及与现有工艺的有机结合以制备出更高综合性能要求的复合材料,是未来的主攻方向。从材料结构设计上,指出未来努力的重要方向。     

空间粒子辐射环境下石墨膜力学性能的演变规律

目的将石墨膜置于9×10^5~9×10^7 rad(Si)总剂量下获得辐射改性石墨膜材料,探讨空间粒子辐射作用下石墨膜拉伸强度的演变规律。方法采用SEM、XRD、煅烧分析及XPS等手段分析石墨膜的结构及成分。结果石墨膜为有序堆积的层状结构,层间距为0.3355 nm,碳的质量分数高达99.75%,挥发分的质量分数为0.04%,灰分的质量分数为0.21%,XPS只检测到C1s及O1s峰。石墨膜的平均热膨胀系数为负值,且其峰值仅为-1.33×10^-6/℃,具备出色的结构稳定性。空间粒子辐射环境模拟试验表明,随着辐射剂量的升高,石墨膜的拉伸强度逐渐衰减,在更高剂量辐射下,石墨膜的拉伸强度趋向稳定。通过Raman光谱仪对辐射石墨膜结构的分析,揭示了力学性能的演变机理。结论辐射石墨膜的拉伸强度与其缺陷含量有很大的相关性,未经过辐射的原始石墨膜的缺陷含量最低,其拉伸强度最大,随着石墨膜的缺陷含量逐渐增多,其拉伸强度逐渐降低。     

对称正渗透膜制备及膜性能表征

文章以聚乙烯醇、氧化石墨烯、间苯二胺和均苯三甲酰氯为制膜材料,采用溶液浇注法制备对称正渗透膜,考察各物质含量对膜性能的影响,并对膜进行结构表征和性能测试。结果表明,当以去离子水为原料液,2 mol/L硫酸镁溶液为汲取液时,所制备正渗透膜通量为3.5 LMH,盐反向通量为9.8 gMH。同时,SEM和通量测试表明所制备正渗透膜呈无支撑层的对称结构,可以避免内浓差极化对通量造成的影响,且具有较高的抗污染性能。     

树脂及其复合材料在导弹中的失效机理

首先明晰了环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂化学结构与性能之间的内在关系,详细总结了上述树脂及其复合材料在飞行器中的应用情况、存在的主要问题以及改进方向。结合实际应用场景,基于自由基反应机理和扩散理论,重点阐述了环境条件(如温度、湿度、氧气含量、光照)等因素对材料老化以及性能退化的影响机制。从材料的化学结构和物理性能2个层面,结合仪器表征和分子模拟,全面介绍了导弹用复合材料失效的检测与评价方法以及各自优缺点。最后,展望了导弹用树脂及其复合材料性能改进的主要方法、失效机理的有效研究手段。     

聚醚砜纳滤膜的制备及改性研究进展

聚醚砜是一种性能优异的纳滤膜材料,具有耐热、耐压、耐燃、耐辐射、抗酸、抗氧化、抗溶剂、生物相容性好等优点,应用前景十分广阔。文章重点介绍了相转化法、共混法、荷电法、复合法等聚醚砜纳滤膜制备方法,以及表面涂覆、材料共混等物理改性方法和膜材料本体改性、膜表面接枝改性等化学改性方法,阐述研究现状,并予以评价,同时提出探索新的制膜及改性方法,降低膜成本,提高制膜过程中的环境友好性,是聚醚砜纳滤膜制备及改性的重要发展方向。     

PVA/TiO_2复合薄膜长期光催化过程中的耐用性评价

利用冷冻-解冻法制备了具有较高光催化活性的PVA/TiO_2复合薄膜,长期实验结果显示,冷冻-解冻次数对复合薄膜的光催化性能、材料耐用性以及纳米TiO_2包埋效率有明显影响。相比冷冻-解冻1次和3次的复合薄膜,冷冻-解冻5次得到的复合薄膜在长期实验中的光催化速率更高,包埋TiO_2的损失量更少,膜重量和膜厚度的变化也更小。结合电镜、红外、热重和结晶度数据阐明了纳米TiO_2在PVA载体上固定化作用,以及冷冻-解冻次数影响复合薄膜光催化性能和薄膜耐用性的原因。     

阳极氧化在铝合金表面粘接技术中的应用综述

铝及其合金以优良的特性而被广泛地应用于建筑、交通、机械制造等领域,作为结构材料需要进行粘接的场合也越来越多。铝合金构件在粘接前需进行表面预处理以提高其表面的粘接性能。介绍了阳极氧化在改善铝合金表面粘接性能方面的应用,并对其特点、成膜机理、膜层结构及粘接性能等进行了综述。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

轻质高强多功能点阵夹层结构研究进展

根据材料类型和点阵结构,对点阵夹层结构进行了分类简述,并从静态、动态力学性能上,分析了各类点阵夹层结构的优缺点。简要叙述了设计过程中,综合考虑材料、结构以及功能等影响因素,针对不同使用工况的要求,可对各影响因素进行匹配设计,以实现传热特性、电磁波屏蔽特性、声学特性等不同的功能性需求。然后介绍了复合点阵夹层结构(嵌锁组装、模具热压成形、穿插编织)和金属点阵夹层结构(冲压成形、挤压线切割、拉伸网折叠、搭接拼装、熔模铸造以及增材制造)的主要制造工艺。最后提出如何将设计因子与多目标进行匹配及优化设计,是轻质高强点阵夹层结构的重点研究方向,轻质高强点阵夹层结构将朝多材料及多结构复合方向发展,开发新的制造工艺,提高费效比,是点阵夹层结构材料需解决的问题。     

生物炭孔径结构-氮缺陷与四环素降解的相关性

制备了具有不同孔径结构和氮缺陷的生物炭材料,通过吸附、过硫酸盐高级氧化(催化)两种反应体系获得的动力学数据,结合氮气吸脱附测试、X射线光电子能谱、拉曼光谱、电子顺磁共振测试等表征手段,系统并深入分析了孔径结构-氮缺陷与典型抗生素污染物(盐酸四环素)降解的相关性.结果表明,孔径结构中与降解过程线性相关性最大的是介孔面积,相关系数(R²)高达0.9804,其次是总比表面积.而元素中与降解过程线性相关性最大的为氮元素,特别是石墨氮(R²为0.9766)及吡啶氮(R²为0.9596).此外,吸附、催化两个反应体系中孔径结构的相关性规律基本一致,但氮元素,尤其是石墨氮和吡啶氮,在催化体系中的R²大于吸附.通过淬灭实验、电子顺磁共振测试、线性扫描伏安法及拉曼测试等分析发现,该催化过程主要是以单线态氧为主的非自由路径.本研究为过硫酸盐高级氧化系统中生物炭基催化材料的制备明确了思路:对于盐酸四环素这类抗生素的降解可制备具有高介孔面积、高比表面积及富氮元素,特别是石墨氮及吡啶氮的生物炭材料.     

海洋环境下金属材料在多场多相作用下的空蚀研究进展

首先介绍了目前空蚀的几种损伤机制,其中空化气泡以冲击波和微射流形式作用于材料表面,并导致损伤的机械作用占主要地位。在此基础上,总结归纳了影响海洋环境下金属材料空蚀的影响因素及相关研究进展,将因素按照环境外因与材料性质内因进行划分,系统分析了各种因素对空蚀损伤的作用趋势和机制,明确了各因素间存在协同效应。最后,提出了今后空蚀研究的发展方向,如调控温度、盐度等各种环境因素,进行空化气泡产生、长大、溃灭及能量释放过程的机制研究;也可以从材料性质入手,设计合成具有优良表面性能和力学性能的新材料等,对如何减少海洋工况下的空蚀损伤的科学研究和工程应用具有一定的参考和指导意义。     

废旧农膜的回收再生利用技术

废旧农膜的回收利用是关系到农业可持续发展的重要课题。通过对废旧农膜回收利用的几种主要途径的原理和特点的分析，指出了目前我国农用塑料薄膜的回收利用应以回收再生利用为主要发展方向，进一步论述了农膜的再生利用技术方法和前景，试验结果表明：将废旧农膜再生成塑料颗粒或农膜是值得肯定的一种有利可图的方案。     

Preparation of nanoparticles with an environment-friendly approach

Developing various approaches for preparing high performance materials has long been topics and tasks both for scientists and for engineers.Despite that many methods have been developed for preparing nanomaterials,developing simple and environment-friendly ways for preparing nanomaterials is very attractive.A simple approach of synthesizing Fe3O4 nanoparticles by arc-discharge submerging in water was reported.The results showed that by this method Fe3O4 nanoparticles can be synthesized in large scale.The as-prepared Fe3O4 nanoparticles exhibit uniform spherical shape and their diameters varied with arc-discharging parameters.The experimental results showed that the size of the synthesized Fe3O4 nanoparticles can be controlled through adjusting the processing parameters.Since no vacuum system has been used,the synthesizing process is greatly simplified.In addition,only cheap deionized water and industrial iron bar are used and no pollution or harmful by-products are found in the synthesis process.It indicated that the present approach is a simple,low-cost and environment-friendly for preparing nanoparticles.