通过分析骨涎蛋白和牙本质基质蛋白的功能域, 设计合成了一种非胶原蛋白模拟多肽E8DS (EEEEEEEEDSESSEEDR), 引入胶原蛋白仿生矿化体系, 共同调控磷酸钙晶体的矿化过程。圆二色谱和红外光谱分析结果表明, 多肽E8DS可与钙离子和胶原分子通过静电作用相结合。使用稳态凝胶系统对多肽E8DS的分析结果表明,
E8DS具有很强的调控钙磷盐矿化的能力。多肽的加入有助于胶原纤维的分子组装, 增加了形核位点, 促进了磷酸钙在胶原纤维表面矿化, 使胶原纤维的矿化程度明显提高。

研究了一种无铼镍基单晶高温合金在1223 K、不同应变速率(5×10-4s-1、1×10-3s-1、5×10-3s-1、1×10-2s-1)条件下的低周疲劳行为。结果表明: 在四种应变速率条件下, 合金均表现出循环稳定。随着应变速率的增加, 合金的疲劳寿命逐渐增加, 且其半寿命稳定滞后回线环内面积逐渐减少, 表明低应变速率合金更容易积累蠕变塑性变形。疲劳裂纹源均萌生于试样表面, 随着应变速率的增加, 疲劳过程中产生的塑性变形越来越少, 疲劳裂纹扩展区的面积逐渐增大。低应变速率时, 较大的塑性变形导致合金取向发生明显的偏转, 诱发多滑移系开动进而形成位错网; 反之, 高应变速率时, 合金没有产生明显的塑性变形, 只有单一方向的位错塞积形成位错束。

将不同铝含量的聚铝硅氮烷前驱体在氮气保护下1200℃裂解, 再在1400--1800℃高温处理, 制备出非晶Si--Al--C--N。采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和透射电子显微镜分别表征前驱体的结构、Si-Al-C-N的析晶特性、自由碳的微观结构, 研究了铝含量、析晶温度和保温时间对非晶Si--Al--C--N析晶性能的影响。结果表明:
具有不同铝含量的非晶Si--Al--C--N在1400℃处理后仍为非晶状态, 但发生组份偏析形成自由碳; 在1500℃出现纳米级β--Si3N4和α--Si3N4晶体; 在1600℃α--Si3N4转变为β--Si3N4,并析出微量α--SiC和2H--SiC/AlN固溶体型晶核; 在1700℃除β--Si3N4外,还析出大量2H--SiC/AlN固溶体和部分α/β--SiC晶体,铝含量最低的Si--Al--C--N陶瓷中的β--Si3N4消失; 在1800℃,只含有β--SiC和2H--SiC/AlN固溶体晶体, 但是发生了相分离并分别形成富AlN和富SiC固溶体区。铝含量的增加有利于晶体析出和晶体数量的增加。非晶SiAlCN在1500℃开始析出纳米晶,在1800℃处理后析出的晶体仍为纳米晶。高共价键非晶SiAlCN的高温析晶过程, 是一个主要由热力学控制的过程。

使用冰滴为致孔剂制备表面大孔、内部孔洞相连的新型壳聚糖(HPCS)支架, 将其与聚乳酸复合制备出三维蜂窝状孔洞结构的复合支架(THCP)。对HPCS和THCP进行了表面形貌、力学性能、细胞相容性等方面的表征, 并与常规冻干法所制备的壳聚糖(CS)海绵进行了对比。结果表明, 在HPCS海绵表面均匀分布着大而开放的孔洞, 大孔内部形成相互贯通的小孔, 在THCP复合海绵内部形成了相互贯通的蜂窝状结构。THCP支架的力学强度比纯壳聚糖支架有明显的提高, 其细胞活性及细胞增殖指数等都明显优于HPCS及CS海绵。因此, 对壳聚糖拓扑结构的这种设计不仅弥补了常规冻干支架的缺陷, 提高了细胞相容性, 还将表面图案化改性应用延伸到了三维尺度。

以褐煤为原料, 分别采用煤焦油、可溶淀粉和聚丙烯酰胺(PAM)作粘结剂, 制备了用于变压吸附(PSA)分离CH4和N2混合气体(CH4/N2)的三种颗粒活性炭GAC--C、
GAC--T和GAC--P, 对样品的表面官能团和孔结构进行表征, 研究了粘结剂对活性炭PSA分离CH4/N2性能的影响。结果表明: 粘结剂的种类和用量对样品分离效果影响较大, GAC--T的PSA分离CH4/N$_{2}$的性能最好。粘结剂用量(粘结剂与煤粉的质量比)为0.15--0.20时, GAC--T可将CH4浓缩28\%左右; GAC--C、GAC--T和GAC--P表面含氧官能团含量的关系排序为GAC--T>GAC--C>GAC--P, 而三者的孔结构范围则为10--30 nm、2--10 nm和0.4--2 nm, 相差较大; 样品碱性表面含氧官能团的含量越高越有利于CH4/N2的PSA分离; CH4/N$_{2}$分离效果受微孔的影响较大, 0.4--0.7 nm的微孔是造成GAC--C、GAC--T和GAC--P分离效果差异的主要因素。

以硫酸钪为母盐, 尿素为沉淀剂, 采用微波加热方式合成了水合碱式碳硫酸钪前驱体。用差式扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)、红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)分析了加热过程中前驱沉淀物的物相变化。采用高温煅烧和高能微波辐照两种方法制备了Sc2O3粉体。结果表明, 将前驱沉淀物分别在1000℃煅烧3 h和在900℃微波辐照20 min, 均制备出高纯、超细、粒度分布窄、分散性好、近似球形的Sc2O3纳米粉。

使用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备在Si衬底上生长多层Ge量子点, 用双晶X射线衍射(DCXRD)、拉曼光谱(Raman)等手段表征在不同条件下快速热退火的Ge量子点材料的组分、应力等特性, 研究了快速热退火对多层Ge量子点晶体质量的影响。结果表明: 随着退火温度的升高, 量子点中Ge的组分下降, 量子点应变的弛豫程度加剧。在1000℃退火20 s后, 量子点材料已经完全弛豫。

以Mg(OH)2粒子稳定的Pickering乳液液滴为模板, 通过偶氮二异丁腈引发苯乙烯聚合, 制备出含水Mg(OH)2/聚苯乙烯复合材料。用扫描电子显微镜观测了复合材料的形貌, 用氧指数仪测定了复合材料的氧指数。结果表明, Mg(OH)2/聚苯乙烯复合材料中存在平均直径为155 μm的孔洞, 能够包裹一定质量的水。随着聚合温度的提高, 复合材料的含水量下降。 含水复合材料由于具有水和Mg(OH)2的双重阻燃作用, 氧指数显著高于Mg(OH)2/聚苯乙烯复合材料, 但力学性能有所下降。

使用双辊薄带铸轧机制备磷含量(质量分数)高达0.15%的耐候钢薄带, 研究了退火时间对其组织性能的影响。结果表明, 退火时间为40 min时, 可获得细小的铁素体+珠光体组织。在本文的退火时间内耐候钢薄带的屈强比均小于0.8, 加工硬化指数均大于0.2。随着退火时间的延长, 其抗拉强度呈缓慢下降趋势, 屈服强度先下降后基本保持不变。明确了局部出现细晶组织的原因。

通过调控水和乙二胺溶液的组份控制产物的形貌和结构, 制备了铋纳米线和铋纳米片, 研究了组份变化对产物形貌结构的影响, 并依此提出了乙二胺模板效应以及由乙二胺引起的从动力学向热力学转换控制晶体生长的生长机制。铋纳米线的体膨胀系数随着温度的升高减小, 并在一转变温度(455℃左右, 低于块体的转变温度)变为负值。

开展了固溶处理后TWIP钢Fe--23Mn--2Al--0.2C的拉伸实验, 研究了应变速率对其拉伸变形行为的影响。结果表明, 当应变速率在2.97×10-4--1.49×10-1s-1范围内变化时, 钢的屈服强度没有明显变化, 随着应变速率增大, 抗拉强度稍有降低, 延伸率明显减小。当应变速率较低时, 其加工硬化速率随着真应变呈现三个阶段的变化趋势; 随着应变速率的提高, 加工硬化速率随着真应变的变化趋势由三个阶段变为两个阶段。 随着应变速率和真应变的增大, 钢的加工硬化指数随之增大。对于不同的应变速率, 实验钢变形时均形成高密度的形变孪晶, 且随着应变速率的增大, 形变孪晶束的宽度减小。

在Gleeble 1500热模拟机上进行大变形等温压缩实验, 研究了23Co13Ni11Cr3Mo钢的高温变形行为。结果表明: 流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增大, 在高温、低应变速率下动态再结晶软化效应显著, 在温度为1000℃、应变速率为0.001 s-1时流变应力下降29.6%。23Co13Ni11Cr3Mo钢在温度为1000--1100℃、应变速率为0.01--1 s-1范围内锻造,其动态再结晶充分发生, 晶粒细小, 随变形参数波动变化平缓。根据实验结果建立了峰值流变应力模型及稳态晶粒尺寸模型, 其预测值与实验值吻合得比较好。

使用水基羟基磷灰石(HA, Ca5(PO4)3OH)浆料, 用冰模板法制备定向层状多孔HA陶瓷, 研究了浆料中HA陶瓷颗粒含量和冷端温度的影响。结果表明: 随着浆料中HA陶瓷颗粒含量的提高, 浆料的粘度值增大, 层状多孔结构的层厚度相应增加, 孔道层间距减小甚至消失, 多孔材料的抗压强度从1.4 MPa提高到5.7 MPa, 孔隙率从76.2%降低到44.2%。降低冷端温度使片层状结构的层间距从大约20 μm减小到3--5 μm, 陶瓷层厚度从2--3 μm增大到15--20 μm。

研究了Ti600钛合金在700--1000℃范围内的氧化行为。结果表明, Ti600的100 h氧化动力学近似遵循抛物线--直线规律, 氧化激活能为224 kJ • mol-1。Ti600试样在700℃氧化100 h后其表面形成了致密的氧化皮, 而在高于700℃氧化100 h后氧化皮出现多层结构并开始剥落, 氧化皮主要由金红石型TiO2和α--Al2O3组成。Ti600试样在700--1000℃氧化后, 氧化皮下方的氧扩散区(ODZ)形成了多层结构,随着氧化温度的升高和氧化时间的延长, ODZ区的厚度和氧在ODZ的溶解度随之提高。

在不使用引发剂和还原剂条件下, 用超声辐射工艺双原位合成了纳米钯镓/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合物。XRD和UV--Vis显示, 超声还原生成的单质钯和超声粉碎的单质镓在PMMA基体中不是简单的物理分散, 而是在生成钯镓合金Ga$_{5}$Pd/PMMA复合物的同时既有纳米钯又有纳米镓与PMMA形成复合物; XPS表明, 镓失去了部分外层电子, 一部分流向钯生成合金Ga5Pd; 一部分与聚合物酯基中的氧配位产生相互作用。TEM结果表明, 正是由于纳米金属与聚合物之间的相互作用, 在相界面处PMMA形成了各向异性有序结构。

用化学共沉淀法制备均匀、细小、高活性的Y型平面六角铁氧体前躯体粉体, 将前躯体在600--1050℃煅烧后在1000℃烧结, 并对烧结样品进行表征, 研究了热处理对Ba2Co0.6Zn1.0Cu0.4Fe12O22(Co2Y)铁氧体性能的影响。结果表明, 前躯体的颗粒粒度分布集中, 粒径大小约为3 μm。在较低温度(900℃)煅烧的样品能形成纯相Y型平面六角铁氧体; 其比饱和磁化强度随着煅烧温度的升高而增大, 对应磁环的起始磁导率先降低后增大; 在900℃煅烧的样品σs≈17.262 A• m2• kg-1、Hc≈5.146 kA•m-1, 频率为100 MHz, 其μ i≈3.7、Q≈13.4。

使用具有不同非平衡度的磁控管直流磁控溅射技术沉积CrNx镀层, 并用Langmuir探针诊断、高斯仪测量、Ansys软件模拟等手段进行表征, 研究了磁场非平衡度对溅射等离子体的空间分布状态以及CrNx镀层的微观结构、硬度及摩擦性能的影响。结果表明: 低非平衡度磁控管(K为2.78)将多数离子束缚在靶材表面大约6 cm范围内, 而对于高非平衡度磁控管(K为6.41)则在此区域没有类似的高密度等离子体存在。随着磁场非平衡度的增大, CrNx镀层的厚度递增,物相结构也从Cr+Cr2N依次向Cr+Cr2N+CrN和Cr2N+CrN转化, 且镀层的平整度和致密性随之明显改善。同时, CrNx镀层的硬度随着非平衡度的增大而提高, 摩擦系数则随之减小。

采用乙二醇溶剂热法, 以蔗糖为碳源, 制备了橄榄石型纳米级LiFePO4/C复合正极材料, 对其物相、形貌、结构、成分和性能进行了表征。结果表明, 所制备的纳米LiFePO4/C的形貌为棒状, 直径约为100 nm, 结晶度高、分散性好。LiFePO4的粒径细化和掺碳有利于提高LiFePO4正极材料的电化学性能, 其首次充放电比容量(0.1 C)分别为166 mAh•g-1和164 mAh•g-1, 充放电电压平台分别为3.45 V和 3.40 V; 在5 C大倍率放电下, 经过20次循环, 其比容量保持率为95.4%。

采用PdCl2溶液浸渍--焙烧--还原的方法制备出载钯硅藻土(Palladium/Kieselguhr, 简称Pd/K), 对其进行物相分析、形貌观察、吸放氢PCT以及吸氢动力学测量, 研究了1000次和2000次热致吸放氢循环后的储氢性能。结果表明, 热致循环前后Pd/K的吸放氢PCT曲线基本相同, 吸氢量稍有降低, 动力学性能明显提高。热致循环后Pd/K表面的钯颗粒发生明显粉化, 1000次和2000次热致循环后粉化率(<150 μm)分别为0.21%和3.98%。

采用化学镀制备了Pd/Sn石墨电极, 用扫描电子显微镜观察了改性后石墨电极试样的微观组织, 用能谱仪确定石墨电极的表面成分, 用循环伏安法及电化学阻抗研究了石墨电极的甲醇氧化电催化性能。结果表明, Pd/Sn以球状颗粒存在于石墨电极表面, 没有出现明显的团聚。峰电流密度与电势扫描速率平方根呈线性关系, 电极上甲醇氧化和中间产物氧化反应速率都随着测试电位的升高而加快。