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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2015年, 第29卷, 第1期 刊出日期:2015-01-20 上一期    下一期
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纳米纤维素/阳离子聚合物复合三维组织工程支架的性能*
唐爱民,刘远,赵姗
材料研究学报. 2015, 29 (1): 1-9.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.293
摘要   HTML   PDF (8473KB)

将纳米纤维素分别与高阳离子度的丙烯酸类、乙烯胺类聚合物复合, 制备出三维多孔组织工程支架并通过SEM观察了支架的形貌结构, 研究了高阳离子度的丙烯酸类、乙烯胺类聚合物的相对分子质量和用量对支架孔隙结构的影响; 用图像处理软件对采集的支架截面SEM图进行处理, 通过统计计算获得支架孔隙率数据, 建立了一种基于SEM图像快速测定支架孔隙率的新方法; 最后测定了支架的保水值。结果表明: 本文制备的纳米纤维素三维组织工程支架的孔隙率均大于90%。用图像处理得到的孔隙率与用液体置换法测得的孔隙率数值接近, 误差低于5%, 表明用图像处理方法测定的孔隙率可靠。纳米纤维素三维组织工程支架有很高的保水值(>200%), 调整阳离子聚合物的种类和用量可调控其孔隙率和保水值, 得到适合组织细胞培养的纳米纤维素三维组织工程支架。

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常压空气等离子体对连续纤维的在线改性*
贾彩霞,陈平,王乾,王静,任荣
材料研究学报. 2015, 29 (1): 10-16.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.140
摘要   HTML   PDF (1917KB)

采用常压空气介质阻挡放电(DBD)等离子体技术, 分别对PBO、Armos和Twaron 3种高性能连续纤维进行了在线改性处理。使用X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、单丝拉伸强度(SFTS)和层间剪切强度(ILSS)等手段对比分析了纤维化学组成、物理形貌与粗糙度、拉伸性能以及纤维增强复合材料界面粘结性能的变化。结果表明: DBD改性后3种纤维表面的氧、氮元素含量以及粗糙程度均增加, 其增强的复合材料ILSS分别提高了18.6%, 10.2%和24.8%。但是3种纤维的表面氧、氮含量增加程度以及受刻蚀程度却有显著的差异。这可能与纤维的分子构成和耐热性能有一定的关系, 综合影响了DBD对复合材料界面粘结性能的改善。同时, 在纤维表面及其复合材料界面性能明显改善的等离子体处理条件下, 纤维的SFTS没有明显的下降。

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陶瓷颗粒表面镀铜对陶瓷颗粒增强铁基复合材料性能的影响*
曹新建,金剑锋,张跃波,宗亚平
材料研究学报. 2015, 29 (1): 17-24.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.240
摘要   HTML   PDF (5996KB)

在不同类型和尺寸的陶瓷颗粒表面化学镀铜, 研究了镀铜对陶瓷颗粒增强铁基复合材料力学性能的影响。结果表明: 对于不同粒度的陶瓷颗粒, 需要调整络合剂柠檬酸纳的加入量以制备出质量合格的镀铜层。在碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)和氮化钛(TiN)三种陶瓷颗粒表面镀铜, 都能改善相应的铁基复合材料的机械性能。对于拉伸强度最高的SiC颗粒增强铁基复合材料, SiC颗粒镀铜后性能提高的幅度不是最大; 而TiN颗粒镀铜后, TiN颗粒增强铁基复合材料拉伸强度的提高最大。这个结果表明, 铁基复合材料的界面缺陷是决定性能的关键。研究还发现, 强化粒子的含量比较高时镀铜对性能的改善更显著。镀铜使性能改善的机理是, 铜在界面处呈现包敷形貌, 当粒子团聚接触时能提供粒子间的金属连接。显微组织观察表明, 镀铜后界面缺陷显著减少。

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钎焊用薄铝层铝/钢复合带材的临界压下量*
李龙,陈鑫,高闯,张小军,周德敬,凌亚标
材料研究学报. 2015, 29 (1): 25-31.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.317
摘要   HTML   PDF (5337KB)

通过钎焊后拉剪实验得到了不同压下量下铝/钢复合界面的结合强度, 用扫描电镜观察了不同压下量下的铝/钢复合材料拉剪断口的形貌, 并用能谱仪分析了拉剪断口上的元素。根据拉剪强度并结合断口形貌, 定义了钎焊用冷轧4A60铝/08Al钢复合材料的最小复合压下量为35%, 稳定复合压下量为50%。

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Mg-B2O3-TiO2系的自蔓延高温合成机理*
王明远,李俊寿,武小娟,李苏,赵芳
材料研究学报. 2015, 29 (1): 32-38.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.228
摘要   HTML   PDF (6512KB)

根据对Mg-B2O3-TiO2体系的热力学计算结果, 对反应的顺序做出初步判断; 然后用Cu楔块燃烧波淬息法分析SHS反应各区域产物的组成及形貌变化, 研究了晶体的合成和生长机理。热力学计算结果表明: 在反应过程中首先由Mg还原B2O3得到B和MgO, 其次Mg还原TiO2得到Ti和MgO, 最后B与Ti结合生成TiB2。对于在反应过程中的中间产物, 生成Ti3O5、Ti2O3、TiO的可能性依次降低。实验结果表明: 在燃烧中心由于反应较完全, 没有产生中间产物; 反应次中心和边缘的温度仍然较高, 有少量的Ti2O3、TiO; 在燃烧底部因温度较低反应不完全, 因而有少量的Ti3O5, 实验结果与热力学分析结果吻合。在反应过程中MgO先形核长大, 部分TiB2附着在MgO上形核, 随着温度的升高形成了细小的颗粒; 部分TiB2在粗大的MgO之间独立形核, 生长成典型的六角晶型; TiB2的生长机理属于L-S机理, B和Ti交互富集生成了典型的六角晶型。

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Ba4In2O7的自蔓延燃烧合成及其光催化性能*
张钦库,姚秉华,彭超,孙路康
材料研究学报. 2015, 29 (1): 39-44.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.286
摘要   HTML   PDF (900KB)

以Ba(NO3)2和In(NO3)3为起始物, 以甘氨酸为燃料, 用自蔓延燃烧合成法制备四方晶系Ba4In2O7, 用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS) 和氮气吸附-脱附等温线(BET)等手段对样品进行表征, 研究了合成条件对产物的形成和性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解模型, 研究了焙烧温度(T)、焙烧时间(t)、钡铟摩尔比(Ba/In)、甘氨酸与金属离子摩尔比(G/M)和RhB初始浓度对样品光催化性能的影响。结果表明, 在T=800℃、t=1 h、Ba/In= 2∶1和G/M=2∶1条件下合成的Ba4In2O7具有四方晶系结构, 纯度高, 光催化活性优异。用高压汞灯(125 W)辐照3 h可将5 mg/L的RhB溶液有效降解, 其脱色率达到96.5%, 降解过程服从一级动力学模型。

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用等离子体处理-连续浸渍法制备银-玻璃纤维复合材料*
路平,陈晓,杨明
材料研究学报. 2015, 29 (1): 45-50.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.238
摘要   HTML   PDF (5060KB)

将等离子体处理和连续浸渍法相结合, 制备了一种界面结合良好的银-玻璃纤维复合材料。SEM、AFM和XRD等结果表明, 银在玻璃纤维表面包覆均匀, 具有良好的综合性能。与传统化学镀方法比较, 该制备工艺新颖、简单。玻璃纤维经氧等离子体处理后, 其表面活性羟基通过多重相互作用对银展现出强的吸附能力。镀层厚度可由简单的浸渍提拉时间调节。而且, 与传统镀银工艺相比, 该工艺制备的银-玻璃纤维复合材料表面银颗粒的活性较高。基于银良好的抗菌性和抗感染性, 该类银-玻璃纤维复合材料在广谱抗菌方面具有潜在的应用价值。

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磁控溅射制备非晶铟镓锌氧化物薄膜的电学性能研究
曹明杰,赵明,庄大明,郭力,欧阳良琦,李晓龙,宋军
材料研究学报. 2015, 29 (1): 51-54.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.333
摘要   HTML   PDF (675KB)

采用中频交流磁控溅射法制备非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜, 用XRD、XRF、Hall测试等手段进行表征, 研究了溅射电流、氧气流量等工艺参数对其电学性能的影响。结果表明, 制备出的IGZO薄膜均为非晶结构, 成分与靶材基本一致, 电学性能对溅射电流不敏感, 而氧气流量的改变可显著影响薄膜的载流子浓度和Hall迁移率。随着氧气流量的增加, 薄膜的载流子浓度先增加后减小, 而Hall迁移率随着载流子浓度的提高而增加。透过率随着氧气流量的增大先提高然后稳定在90%以上。

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B掺杂对SmFe10Mo2合金的结构及磁性的影响*
孙乃坤,杜胜杰,郭杰
材料研究学报. 2015, 29 (1): 55-59.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.231
摘要   HTML   PDF (1362KB)

用电弧熔炼法制备SmFe10Mo2及SmFe10Mo1.5B0.5母合金锭, 将其均匀化退火后用球磨法制备SmFe10Mo1.5B0.5纳米晶合金粉末, 研究了B掺杂对SmFe10Mo2块体合金和球磨对SmFe10Mo1.5B0.5纳米粉末的相结构和磁性的影响。结果表明, B掺杂后合金的ThMn12相结构不变, 居里温度由270℃提高到334℃; 合金成分不均匀导致热磁曲线出现两个相变点。SmFe10Mo1.5B0.5合金经球磨处理0.5 h后Mo大量析出, 1∶12相明显减少; 随着球磨时间的增加α-Fe析出并形成非磁性的Mo2FeB2相, 使内禀矫顽力明显减小, 且其饱和磁化强度随着球磨时间的增加呈现先增大后减小的趋势。球磨0.5 h的纳米合金粉末永磁磁性能最佳: Ms=55Am2/kg, iHc=0.2T。

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在不同pH值模拟酸雨溶液中纯铜的腐蚀行为*
钟万里,聂铭,梁永纯,马元泰,李瑛
材料研究学报. 2015, 29 (1): 60-66.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.457
摘要   HTML   PDF (3474KB)

使用电化学阻抗(EIS)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)等手段, 研究了纯铜在不同pH值模拟酸雨溶液中的腐蚀行为。结果表明, 在不同pH值的模拟酸雨溶液中纯铜的阻抗谱特征有很大差异, 说明纯铜有不同的腐蚀机制。XPS分析结果表明, 在模拟酸雨溶液的pH值为3时纯铜表面主要生成Cu2O, pH值为5时表面主要生成CuO, pH值为6时表面生成Cu2O和CuO的混合物。O2和H+共同影响纯铜的腐蚀历程, 在低pH值环境中腐蚀的控制步骤是溶解氧通过双电层的扩散, H+的存在起促进作用。随着pH值的升高H+的促进作用逐渐减弱, 纯铜的腐蚀主要受氧的去极化过程控制。

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表面处理对碳纤维及其复合材料性能的影响
易增博,冯利邦,郝相忠,薛向军,郭玉雄
材料研究学报. 2015, 29 (1): 67-74.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.322
摘要   HTML   PDF (5050KB)

用去离子水超声、浓硝酸浸泡、浓硝酸超声等对碳纤维进行表面处理, 研究了表面处理对碳纤维的微结构、表面化学组成、相结构、复丝拉伸强度、以及改性碳纤维增强环氧树脂复合材料的结构和力学性能的影响。结果表明: 硝酸氧化和超声处理对碳纤维表面进行了有效改性, 其中硝酸处理使碳纤维表面粗糙度和含氧官能团数量显著增大, 超声处理使碳纤维获得良好的分散性并使碳纤维比表面积和含氧官能团增加。硝酸氧化与超声空化相结合强化了碳纤维表面的氧化和刻蚀作用, 从而增强了碳纤维与树脂基体界面之间的“机械锚定”和化学键合作用, 使碳纤维与树脂之间的界面结合强度得以有效提高, 从而显著提高了复合材料的力学性能。

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镍钴锰/钛酸锂电池体系的热稳定性*
伍科,冯丽华,陈满,刘邦金,平平,王青松
材料研究学报. 2015, 29 (1): 75-80.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.284
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使用C80微量量热仪测试钛酸锂电池主要材料的热稳定性, 分析了正负极的热分解及其与电解液的反应热特性和电池体系的反应热特性。结果表明, 在镍钴锰三元正极材料与电解液共存时, 在升温条件下经历2次放热过程, 总反应热为-526.0 Jg-1, 反应活化能为273.8 kJmol-1; 在Li4Ti5O12负极材料与电解液共存时, 在升温条件下经历4次放热过程, 总反应热为-291.5 Jg-1, 反应活化能为61.8 kJmol-1。钛酸锂全电池体系的放热反应历程表现为正负极与电解液共存体系反应过程的叠加, 热失控的触发主要是负极与电解液的热反应引起, 而热失控的主要热量来自正极与电解液的放热反应。

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