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2011年, 第25卷, 第6期 刊出日期:2011-12-25
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具有固--液转变的磁性Fe3O4纳米流体的制备、结构及性能
檀雨默 张爱波 郑亚萍 兰岚 陈伟
材料研究学报. 2011, 25 (6): 561-565.
Fe3O4纳米粒子与离子型改性剂N, N-二癸基-N-甲基-N-三甲氧基硅正丙基氯化铵进行接枝反应, 再采用反离子脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的长链阴离子交换Cl-, 在Fe3O4纳米粒子表面得到具有阴、阳离子双电层结构的表面处理层, 制备出了无溶剂Fe3O4纳米流体。分析结果表明, 表面处理层已成功地接枝在Fe3O4纳米粒子表面, 改性的Fe3O4纳米粒子呈单分散, 其损耗剪切模量G''明显大于储能剪切模量G', 并具有明显的流体行为, 室温下存放一年状态稳定, 流动性良好。
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EDTA吸附特性及其对α半水脱硫石膏晶形的影响
彭家惠 瞿金东 张建新 邹辰阳 陈明凤
材料研究学报. 2011, 25 (6): 566-572.
用扫描电镜、显微红外、紫外吸收光谱、X光电子能谱等研究了乙二胺四乙酸(简称EDTA)在α半水石膏表面的吸附特性, 从晶体生长角度分析了EDTA的调晶机理。结果表明: EDTA在α半石膏表面吸附为化学吸附, 其吸附等温线符合Langmuir方程, 最大吸附量为15.2 mg/g, 吸附层厚度6.5 nm; EDTA改变了α半水石膏晶体生长习性与形貌, 晶体在c轴生长被抑制, 晶形有长棒状转变为短柱状, 且晶体尺度增大;EDTA调晶效果对pH值较敏感, EDTA在中性区间调晶效果最佳。EDTA通过羟基与Ca2+的络合作用选择吸附在α半水石膏(111)面, 抑制其c轴方向生长, 使晶体沿c轴方向生长的比较优势被削弱甚至逆转, 导致α半水石膏晶体生长习性和形貌发生变化。
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单壁碳纳米管负载Pt基二元金属催化剂对甲醇和乙醇氧化的电催化性能研究
董红周 董立峰
材料研究学报. 2011, 25 (6): 579-584.
用单壁碳纳米管(SWCNT)作为载体制备得到Pt, Pt--Fe, Pt--Co和Pt--Ni催化剂, 并用循环伏安法和电化学阻抗谱法研究各催化剂对甲醇和乙醇氧化的电化学催化性能。对于甲醇和乙醇的氧化, Pt--Fe/SWCNT, Pt--Co/SWCNT和Pt--Ni/SWCNT电催化活性依次增强,抗中毒性能依次减弱。与Pt/SWCNT催化剂相比, Pt--Ni/SWCNT对甲醇氧化的电催化性能更强,是很好的直接甲醇燃料电池催化剂材料; 而对于乙醇的氧化, Pt/SWCNT具有更高的电催化性能。
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糠醇树脂的开环热裂解机理研究
季慧玲 蒋南 王继刚
材料研究学报. 2011, 25 (6): 585-590.
基于密度泛函理论, 利用Gaussian 03程序包, 通过QST2(Quadratic Synchronous Transit)和IRC(Intrinsic Reaction Coordinate)方法, 研究了糠醇树脂单呋喃环片段在有H$_{2}$O分子和无H$_{2}$O分子参与两种情况下的开环反应路径, 同时分别在B3LYP/6--31G**和QCISD/6--31G**水平下计算开环过程中的能量变化,并结合Mulliken电荷的变化来解析反应机理。结果表明: 对于有H2O分子参与的开环反应, 呋喃环上O原子将与H2O分子形成氢键; 在H2O诱导影响下, 呋喃环上C--O的结合弱化直至断键, 最终导致呋喃环的开环和形成链式饱和酮结构, 此过程只需经历一个过渡态就完成了开环。在无H2O分子情况下, 主要是通过呋喃环相邻脂肪链上产生的烯丙基H自由基迁移至呋喃环上的C原子而促成开环。根据H自由基与呋喃环上O原子的距离不同, 无H2O分子条件下的开环将呈现出两种途径:当H自由基与O原子较近时, 则先与O原子相结合。伴随着O原子的电负性增加, 环上C--O键断开, 呋喃环开环并得到以烯醇和连二双键为结构特征的中间体。该结构不稳定, 羟基上的氢原子将再次迁移, 并最终得到链式不饱和酮结构。当H自由基与O原子较远时, 则可直接迁移至呋喃环上的C原子, 并导致C--O键断裂和呋喃环开环。在B3LYP和QCISD水平下的活化能比较显示, H2O的存在有利于开环裂解。有H2O参与时的开环反应活化能分别为299.29 kJ/mol和343.25 kJ/mol; 而无H2O时, 反应路径1的活化能分别为312.3 kJ/mol和353.11 kJ/mol; 反应路径2的活化能分别为354.24 kJ/mol和378.82 kJ/mol。因此, 降低H2O的含量, 有助于延缓糠醇树脂的开环裂解。
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TiO2掺杂对Na-β"-Al2O3性能的影响
魏晓玲 杨晖 沈晓冬
材料研究学报. 2011, 25 (6): 597-601.
以薄水铝石、氧化镁、碳酸钠为起始原料, 采用传统的固相反应法并添加0.5%--2%的TiO2促进烧结, 制备出高致密度的Na--β''--Al2O3电解质, 并对不同TiO2添加量样品的相组成、微结构、力学性能以及电性能进行表征。结果表明, 添加TiO2所得Na--β''--Al2O3材料的相纯度高于96%; 未添加TiO2的烧结试样结构疏松, 存在大面积孔缺陷, 而添加TiO2的试样显微结构均一, 颗粒排布紧密, 晶粒生长完善, 致密度明显提高。添加TiO2可以显著提高材料的弯曲强度; 添加TiO2使致密烧结体的钠离子电导率有大幅度提高, 其原因是高致密度减小了材料的晶界电阻。
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脉冲偏压幅值对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和性能的影响
魏永强 田修波 巩春志 杨士勤
材料研究学报. 2011, 25 (6): 630-636.
采用电弧离子镀的方法, 通过改变脉冲偏压幅值在M2高速钢表面制备了TiN/TiAlN多层薄膜, 研究了脉冲电压幅值TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和性能的变化。随着脉冲偏压幅值的增加, 薄膜表面的大颗粒数目明显减少。EDX结果表明, 脉冲偏压幅值的增加还引起Al/Ti原子比的降低。TiN/TiAlN多层薄膜主要以(111)晶面为择优取向生长, 随着脉冲偏压幅值的增加, 峰值强度逐渐增强, 晶粒尺寸在8 nm~14 nm。制备的TiN/TiAlN多层薄膜的硬度都超过36 GPa, 是M2高速钢基体硬度的3.9倍以上, 膜基结合力均达到60 N以上。摩擦磨损测试结果表明, TiN/TiAlN多层薄膜具有良好的抗磨损性能。
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轧制温度和累积应变对累积叠轧焊AZ31镁合金板材组织和性能的影响
詹美燕 李春明 张卫文
材料研究学报. 2011, 25 (6): 637-644.
通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和力学性能检测, 研究了AZ31镁合金在不同温度和累积应变条件下累积叠轧后的微观组织和力学性能。结果表明: 晶粒尺寸随累积叠轧温度降低和累积应变增加而减小; 经过3道次的ARB变形后, 晶粒细化不再显著, 但是组织均匀性得到改善。300℃以上的ARB变形对AZ31板材的强度和延性均有一定程度的改善。随着累积叠轧温度上升, 抗拉强度略有下降, 断裂延伸率提高。随着累积叠轧道次增加, 力学性能的变化趋势较复杂, 可归因于叠轧焊温度和累积应变对晶粒尺寸、织构、界面焊合质量等综合影响的结果。350℃--ARB3表现出最佳的综合力学性能, 抗拉强度和断裂延伸率分别达到277 MPa和20.56%。退火使板材抗拉强度和断裂延伸率均得到不同程度的改善, 最佳的退火工艺为300℃×30 min。
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Cu部分代Co超细硬质合金研究
吝楠 吴冲浒 张端锋 江垚 贺跃辉
材料研究学报. 2011, 25 (6): 667-672.
基于Cu与Co相同的晶型结构和相似的原子结构, 采用共沉淀方法, 制备Cu部分代Co的WC--10Co硬质合金, 研究Cu对材料的组织和力学性能的影响。实验结果表明, 通过Cu--Co共沉淀方式将Cu加入粘接相中, 形成Co(Cu)固溶体, 在液相烧结过程中Cu均匀地分布在Co中, 可以降低WC在粘接相中的溶解度, 有效阻碍WC颗粒的溶解再析出, 抑制WC晶粒的长大, 提高硬质合金的硬度。Cu的添加还可以使粘结相产生固溶强化, 提高硬质合金的抗弯强度。当Cu的质量添加量为1.5{\%}时, 硬质合金综合力学性能得到提高, 合金硬度由无Cu时的HRA92.6提高至HRA93.2, 抗弯强度由2150 MPa提高至2490 MPa。
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