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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2018年, 第32卷, 第10期 刊出日期:2018-10-20 上一期   
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研究论文
氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用
王娜, 陈俊声, 王树伟, 张静
材料研究学报. 2018, 32 (10): 721-729.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.597
摘要   HTML   PDF (4902KB)

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。

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脲醛树脂包覆聚硫密封剂微胶囊的制备和性能
王璇, 金涛, 王浩伟, 廖圣智, 杨怀玉
材料研究学报. 2018, 32 (10): 730-736.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.579
摘要   HTML   PDF (1526KB)

以脲醛树脂为壁材、聚硫密封剂为芯材,采用原位聚合制备出聚硫密封剂微胶囊,并使用红外光谱、扫描电镜等手段表征了微胶囊的结构和形貌。为了研究微胶囊化过程对密封剂固化胶膜力学性能的影响,将聚硫密封剂微胶囊与一定比例的硫化剂均匀混合分别制备成标准螺母试件或胶膜试片,依据相关标准系统考察了聚硫密封剂包覆前后破坏力矩、拆卸力矩和拉伸性能以及硬度的变化。结果表明,基于脲醛原位聚合可制备出形貌规则、粒径均一、表面相对粗糙、包覆膜致密的聚硫密封剂微胶囊,与未包覆密封剂相比包覆后聚硫密封剂胶膜的力学性能大幅度提高。

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基于FBG在线监测的环氧树脂封装材料的固化过程
高琳琳, 张雷达, 王庆林, 叶慧, 万国顺, 姜明顺, 贾玉玺
材料研究学报. 2018, 32 (10): 737-742.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.551
摘要   HTML   PDF (1242KB)

使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感器实时在线监测电子封装用液态环氧树脂固化过程中的温度和应变,以及在同一模具内相同水平高度、不同位置处(FBG传感器所测)的温度和应变随固化时间的演变,研究了环氧树脂用量对树脂固化过程中温度和应变演变的影响。结果表明:在环氧树脂固化过程中模腔内同一水平高度、不同位置处的应变-时间曲线和温度-时间曲线有很好的一致性,说明在环氧树脂的固化过程中温度和应变响应与水平位置无关;同时,在FBG传感器埋入位置固定的前提下,树脂固化过程中的温度最大值和树脂完全固化后的最终残余应变都随着环氧树脂用量的增加而增大。

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过饱和Al-20%Si合金Si相的析出粗化动力学
胡钟鹏, 江峻, 廖福锦, 王连登, 朱定一
材料研究学报. 2018, 32 (10): 743-750.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.139
摘要   HTML   PDF (5235KB)

使用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究了过饱和Al-20%Si合金压铸板在450~550℃热处理过程中组织结构的演变规律和Si相的析出和粗化动力学。结果表明:在高压快速凝固和细化、变质的多重作用下,Al-20%Si合金生成了Si相尺寸细小(Si相平均尺寸<1 μm)的非平衡凝固畸变组织;在退火过程中,α-Al基体的晶格畸变程度有所缓解;Si相的粗化扩散机制接近体扩散控制(粗化指数n接近3),粗化激活能为69.59 kJ/mol;退火温度对粗化速率常数有显著的影响,对粗化指数的影响不明显;在退火初期,随着保温时间的延长合金的抗拉强度呈下降趋势而伸长率呈上升趋势,保温时间超过90 min后抗拉强度和伸长率趋于稳定。

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组织不均匀性对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响
申澎洋, 唐建国, 叶凌英, 段程雄, 邓运来
材料研究学报. 2018, 32 (10): 751-758.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.708
摘要   HTML   PDF (7713KB)

使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段检测轨道交通用6005A-T5铝合金的微观组织并进行晶间腐蚀试验,研究了6005A铝合金挤压型材的组织不均匀性及其对晶间腐蚀(IGC)抗性的影响。结果表明:6005A-T5铝合金的挤压型材表现出明显的表层粗晶特征,表层的晶粒尺寸大部分大于100 μm,第二相粗大且分布稀疏,晶界基本上是大角度的(95.6%);心部晶粒基本上小于50 μm(99.8%),第二相细小且沿挤压方向呈链状分布,有较多的小角度晶界。保留粗晶层的试样其抗晶间腐蚀性能较好,最大腐蚀深度为37.08 μm;去除粗晶层试样其抗晶间腐蚀性能较差,最大腐蚀深度为459.28 μm。更少的晶界和更稀疏的晶界析出物,是6005A铝合金挤压型材表层粗晶的抗晶间腐蚀性能优于内层细晶的主要原因。

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Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2核-壳结构纳米颗粒的逐层构建及其光催化性能
丛日敏, 于怀清, 罗运军, 李蛟, 王卫伟, 李秋红, 孙武珠, 司维蒙
材料研究学报. 2018, 32 (10): 759-766.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.580
摘要   HTML   PDF (3943KB)

以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为模板和隔离层采用水热法逐层构建了Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2和Fe3O4/PAMAM/TiO2核-壳结构纳米颗粒,用HRTEM、EDS、XRD、SQUID和UV-Vis等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,这两种颗粒具有完整清晰的核-壳结构,磁核与壳层均由尺寸小于5 nm的颗粒聚集而成,具有超顺磁性和较高的MB吸附率。PAMAM隔离层降低了Fe3O4核与TiO2壳接触面积,但是残留在界面处的微量Fe2+电子向壳层迁移,导致壳层能隙变窄、吸收光谱红移以及迁入电子与壳层光生空穴复合,使Fe3O4/PAMAM/TiO2的催化活性降低。Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2中更厚的PAMAM隔离层和ZnO层阻隔了Fe2+电子向TiO2层迁移,并且ZnO/TiO2界面异质结构有利于光生电子-空穴对的分离,界面的新电子态使颗粒吸收光谱进一步红移,提高了对可见光的利用率和催化活性。5次磁性回收循环使用后,Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2的磁性回收率和MB降解率分别为93.8%和90.8%。

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Fe催化硅藻土碳热还原反应制备3C-SiC及其机理
王军凯, 张远卓, 李赛赛, 葛胜涛, 宋健波, 张海军
材料研究学报. 2018, 32 (10): 767-774.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.533
摘要   HTML   PDF (5660KB)

以工业硅藻土和液态酚醛树脂为原料,以硝酸铁为催化剂前驱体,采用催化碳热还原反应方法制备了3C-SiC粉体,采用XRD、SEM和TEM分析了产物的物相组成和显微结构,研究了反应温度、催化剂用量和保温时间对合成3C-SiC粉体的影响。结果表明:1) 当添加1.0%(质量分数)的Fe作催化剂在1400℃反应3 h后即可合成纯相的3C-SiC;相比之下,不使用催化剂时在相同条件下3C-SiC的产率只有15%;2) 所合成的3C-SiC颗粒的粒径大部分为纳米级,少量为亚微米级;3) 基于密度泛函理论的计算结果表明,催化剂Fe促进了Si-O键的断裂。

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高致密高包覆率银包铜粉的制备和性能
武博, 朱晓云, 曹梅, 龙晋明
材料研究学报. 2018, 32 (10): 775-781.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.578
摘要   HTML   PDF (3543KB)

采用复合化学镀方法制备高致密、高包覆率的银包铜粉,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、管式高温烧结炉和数字欧姆表表征了银包铜粉的物相组成、表面形貌、抗氧化性和导电性。结果表明:当在铜粉表面化学镀银时,在镀液中添加适量的纳米Ag制备的银包覆层致密性好、包覆率高,镀覆效果比未加纳米Ag时的好,银包铜粉具有良好的抗氧化性和导电性。

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聚合物电解质中导电物质含量对准固态电池光电性能的影响
张丹妮, 刘洁, 马飞阳, 杨光本, 刘峡霞, 李恒慧, 李望南, 梁桂杰
材料研究学报. 2018, 32 (10): 782-790.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.545
摘要   HTML   PDF (1387KB)

将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚环氧乙烷(PEO)共混用作胶凝剂,制备 (PEO-PVP)/LiI/I2凝胶电解质并组装成准固态敏化太阳电池。研究了电池中导电物质的含量对电解质的导电性能和TiO2/电解质界面的电子复合动力学的影响,以及电池光电性能的变化规律。结果表明,随着导电物质含量的提高TiO2上光生电子与电解质中I3-之间的复合电阻和复合反应因子逐渐减小,复合反应更加容易进行,使电池的开路电压(Voc)逐渐降低。随导电物质含量的提高电池的短路电流(Jsc)先增大后减小,其原因是:当导电物质含量(质量分数)较低(<15%)时Jsc受电解质的导电性能控制,导电物质含量提高引起的电导率增大使Jsc值增大;当含量较高(>15%)时电池中较大的暗电流(j0)成为影响Jsc的主导因素,导电物质含量提高引起的j0值增大使Jsc值相应减小。随着导电物质含量的提高电池的光电转化效率(η)先增加后减小,并在含量为15%时达到最佳值5.6%。

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树枝状介孔氧化硅核/壳复合微球的合成和表征
左长智, 陈杨, 陈爱莲
材料研究学报. 2018, 32 (10): 791-800.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.746
摘要   HTML   PDF (6522KB)

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板、以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、三乙醇胺为催化剂、正己烷为有机油相,使用油水两相体系实现树枝状介孔氧化硅(Dendritic mesoporous silica, D-mSiO2)在实心氧化硅(Solid silica, sSiO2)微球表面的连续均匀包覆,制备出具有核/壳结构的sSiO2/D-mSiO2复合微球。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和氮气吸附/脱附等手段表征了样品的结构。FESEM和TEM结果表明,在复合微球的氧化硅壳层中有大量的放射树枝状开放介孔,其孔道垂直于内核表面呈辐射状,改变TEOS用量可调控包覆层的厚度。小角衍射的结果显示,这种类型的树枝状介孔孔道的有序性比较差,孔道的平均孔径分布在7~9 nm。随着搅拌速率(50~500 r/min)的提高,D-mSiO2壳层厚度(5~60 nm) 呈先增大后减小趋势。还讨论了树枝状介孔氧化硅核壳复合微球的形成机制及其影响因素。

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