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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2020年, 第34卷, 第11期 刊出日期:2020-11-25 上一期    下一期
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研究论文
含碳增强体镁基复合材料的制备和界面调控的研究现状及发展趋势
周海涛, 汪彦博, 肖旅, 孙京丽, 徐玉棱, 陈舸
材料研究学报. 2020, 34 (11): 801-810.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.109
摘要   HTML   PDF (9769KB)

镁基复合材料具有极强的设计性,有望满足航空航天、军工产品制造以及电子封装等领域对低密度、高强度和高刚度材料的需求。但是,现在镁基复合材料的性能还有许多问题需要解决,最突出的是增强体的均匀分散和界面问题。本文综述了镁基复合材料的组成及其各自的作用,分析了制约高性能镁基复合材料的增强体分散和界面优化以及目前镁基复合材料力学性能的局限性,展望了镁基复合材料的设计新思路和发展趋势。

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CsPbI2Br无机钙钛矿太阳能电池稳定性的研究进展
吴巧凤, 张富, 于月, 张萌, 于华, 樊栓狮
材料研究学报. 2020, 34 (11): 811-821.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.158
摘要   HTML   PDF (8877KB)

有机-无机杂化钙钛矿材料中易挥发的有机成分(MA+,FA+)用高耐热性无机金属铯离子(Cs+)取代,用其制备的太阳能电池具有优异的热稳定性。自2016年以来,以CsPbI2Br材料作为光活性层的无机钙钛矿太阳能电池(IPSCs)的光电转换效率(PCE)从9.84%提高到18.06%,但是IPSCs的稳定性问题仍然制约其商业化。本文总结和分析了影响CsPbI2Br IPSCs稳定性的因素,从制备工艺、离子掺杂、界面优化等方面评述了近年来IPSCs稳定性的研究进展,并展望了CsPbI2Br IPSCs的研究趋势和发展方向。

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电子束辐射对取向性聚醚醚酮性能的影响
丁仁浩, 曹丹, 许璐, 王自强, 李建喜, 马红娟
材料研究学报. 2020, 34 (11): 822-828.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.148
摘要   HTML   PDF (4338KB)

在室温空气气氛中用电子束(EB)辐照拉伸取向后的聚醚醚酮(PEEK)片,研究了辐射对取向性PEEK片材性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)和万能拉力机等手段测试了不同辐射吸收剂量对取向性PEEK片受力方向(平行方向)和垂直于受力方向(垂直方向)的结晶性能、热稳定性、力学性能和热收缩性能的影响。结果表明,在实验吸收剂量范围内,样品的结晶温度、熔融焓以及结晶度都随着吸收剂量的增加而减小;随着吸收剂量的增加样品的热稳定性降低;在空气气氛中辐照样品,其平行和垂直方向上的断裂伸长率、断裂应力均随吸收剂量的增加而减小;辐照后样品平行方向的热收缩率是垂直方向的2倍,在不同吸收剂量的条件下两方向的热收缩率都不变。

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用电沉积法制备纳米氧化锌/海藻酸钠复合膜
李辉, 潘捷, 曹凯元, 刘慧, 殷洁, 王艺峰
材料研究学报. 2020, 34 (11): 829-834.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.147
摘要   HTML   PDF (5828KB)

以海藻酸钠为稳定剂用水热法合成纳米氧化锌,再用电沉积法制备了纳米氧化锌/海藻酸钠复合膜。测试纳米氧化锌的粒径和化学结构、观察了复合膜的形貌并测试其性能。结果表明,纳米氧化锌/海藻酸钠复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抗菌性能,对亚甲基蓝染料有良好的光催化降解效应。

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多尺度功能性填料PVDF基纳米复合材料的制备和性能
陈林, 黄娇, 严磊, 郭怡, 林宏, 蔺海兰, 卞军
材料研究学报. 2020, 34 (11): 835-844.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.187
摘要   HTML   PDF (8326KB)

先以两种直径(50 nm,100 nm)的羟基化钛酸钡(BT)和两种长度(10~20 nm,20~40 nm)的酸化多壁碳纳米管(MWCNTs)为功能填料,进行液相反应制备四种BT/MWCNTs杂化纳米填料(分别记为BT-A/MWCNTs-B,其中A=5,10;B=1,2),再用熔融共混-压板成型技术分别将其与PVDF复合制备出BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料。使用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸性能测试和介电性能测试系统研究了多尺度功能性填料BT-A/MWCNTs-B对这种纳米复合材料的组织结构和结晶性能、介电性能和力学性能的影响。结果表明,与BT/PVDF和MWCNTs/PVDF体系相比,BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料具有更高的结晶度和热性能,BT-10的含量(质量分数,下同)为16%、MWCNTs-2的含量为5%的BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料其熔融温度可达173.8℃,比纯PVDF(159.6℃)提高了14.2℃,其结晶度可达43.1%。三相BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料比两相纳米复合材料具有更优异的介电性能,BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料100Hz下的介电常数为119,为纯PVDF的14倍,其介电损耗只有0.051。BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料的拉伸强度和弹性模量分别达到57.7 MPa和1226 MPa。

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回火温度对两相区退火海工钢组织和性能的影响
张翔云, 李激光, 严玲, 何煦泽, 郭菁
材料研究学报. 2020, 34 (11): 845-852.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.070
摘要   HTML   PDF (6511KB)

对690 MPa级海工钢进行“淬火+两相区退火+回火”三步热处理,研究了回火温度对其组织和性能的影响、分析了力学性能变化与组织演变和残余奥氏体体积分数之间的关系。结果表明:回火后实验钢的显微组织为回火贝氏体/马氏体、临界铁素体和残余奥氏体的混合组织。随着回火温度的提高贝氏体/马氏体和临界铁素体逐渐分解成小尺寸晶粒,而残余奥氏体的体积分数逐渐增加;屈服强度由787 MPa降低到716 MPa,塑性和低温韧性明显增强,断后伸长率由20.30%增至29.24%,-40℃下的冲击功由77 J提升至150 J。残余奥氏体体积分数的增加引起裂纹扩展功增大,是低温韧性提高的主要原因。贝氏体/马氏体的分解和残余奥氏体的生成,引起组织细化、晶粒内低KAM值位错的比例逐渐提高和小角度晶界峰值的频率增大,使材料的塑性和韧性显著提高。

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(氯异丙基)磷酸酯在蒙脱石表面吸附机理的模拟计算
刘珊珊, 兰艳花, 杨荣杰, 周智明
材料研究学报. 2020, 34 (11): 853-860.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.075
摘要   HTML   PDF (6490KB)

基于密度泛函理论研究了三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)与钠基蒙脱石(NaMMT)凝胶化的机理,在微观水平上建立TCPP和NaMMT的分子模型并计算了在无水和有水状态下TCPP在NaMMT的001表面以及晶层间的吸附参数。结果表明,TCPP在NaMMT的001表面和晶层间均能通过物理作用稳定吸附,钠离子有利于TCPP在NaMMT表面的吸附。在有水分子状态下TCPP与水分子在NaMMT表面协同吸附,水分子作为“桥梁”将TCPP与NaMMT表面连接起来,增强了它们之间的相互作用。实验结果亦表明,水分能明显提高TCPP与NaMMT的凝胶化速度。NaMMT与TCPP通过强相互作用自发溶胀形成物理交联结构,吸收大量的TCPP液体。水分增强了体系的相互作用,使交联网络更容易形成,从而加速凝胶化过程。

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宏量制备层状Ti3C2及其超级电容的性能
杨占鑫, 吴琼, 任奕桥, 屈凯凯, 张哲豪, 仲为礼, 范广宁, 齐国超
材料研究学报. 2020, 34 (11): 861-867.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.167
摘要   HTML   PDF (9587KB)

将钛粉、铝粉、石墨粉和少量锡粉混合,用原位烧结技术宏量制备高纯度前驱体材料Ti3AlC2,再以浓氢氟酸为刻蚀剂进行选择性刻蚀,改变刻蚀时间宏量制备出层间距可调节的层状剥离Ti3C2。使用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜分别表征了Ti3AlC2和Ti3C2的结构和层间距微观形貌,并对用Ti3C2制成的电极进行了电化学性能测试分析。结果表明,相比其它在相同条件下制备的电极其比容量大幅度提高,且具有良好的超级电容性能。

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Mo含量对CoCrFeNiMo高熵合金组织及耐蚀性能的影响
刘谦, 王昕阳, 黄燕滨, 谢璐, 许诠, 李林虎
材料研究学报. 2020, 34 (11): 868-874.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.269
摘要   HTML   PDF (5073KB)

高熵合金由于具有优异的机械性能及耐蚀性能在涂层工业领域备受关注。采用同步送粉激光熔覆技术在Q235钢表面制备了CoCrFeNiMox高熵合金涂层,研究了涂层的组织结构和耐蚀性能,并结合第一性原理计算分析了涂层耐蚀机理。研究结果表明:CoCrFeNiMo0.1、CoCrFeNiMo0.2高熵合金涂层是由fcc相组成,而CoCrFeNiMo0.3高熵合金涂层则由fcc相和σ相组成。合金的晶粒主要呈树枝晶,枝晶间富集Cr、Mo元素,枝晶内富集Co、Fe元素。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,CoCrFeNiMox高熵合金涂层具有优良的综合耐蚀性能;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减少,钝化区间变长,阻抗弧半径增大,电极反应阻力增强。通过第一性原理计算证明,涂层较高的耐蚀性能与表面致密的钝化膜形成密切相关。

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电沉积氧化锌纳米柱的带隙和近带边发射蓝移
汤洋
材料研究学报. 2020, 34 (11): 875-880.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.086
摘要   HTML   PDF (3826KB)

用电化学沉积方法制备了ZnO纳米柱阵列。在Zn(NO3)2基础电解液中加入新电解质并引入NH4NO3 和Ga(NO3)3,实现了对ZnO纳米柱阵列的带隙、近带边发射、斯托克斯位移、直径、密度等物理性质的设计和裁剪。可在63~77 nm操控纳米柱的直径。增加电解液中的Ga(NO3)3浓度,阵列的密度可降低到7.0×109 /cm2。新加入电解液中的盐类使ZnO纳米柱的带隙蓝移~50 meV并使光致发光图谱中的近带边发射蓝移53~73 meV以及斯托克斯位移蓝移23 meV,表明可对其非辐射复合进行抑制设计和裁剪。

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