关键词： 聚合物磷酸镁水泥复合材料   工作性能   力学性能   同步热分析   T_(2)谱   微细观孔隙结构  

摘要： 利用电解锰渣(Electrolytic manganese residue,EMR)可减缓聚合物磷酸镁水泥复合材料水化速率、延长凝结时间、改善微细观结构等特点,通过宏观物理力学性能、工作性能,结合微观手段XRD、SEM、TG-DTG及NMR等测试手段研究EMR掺量对聚合物磷酸镁水泥早期宏观和微细观孔隙结构性能影响机制。结果表明:加入EMR后能够改善浆体的工作性能,提升后期强度并有效细化孔隙结构;掺加2wt%EMR的28 d抗压强度值达到49.5MPa,3wt%、4wt%掺量强度明显降低;水化产物除了长细条树状鸟粪石(Struvite,MgKPO_(4)·6H_(2)O&MgNH_(4)PO_(4)·6H_(2)O)和原料中片块状MgO外,Mn元素参与反应形成含锰化合物,水化产物相互搭接形成致密微细观结构细化了孔隙;TG-DTG曲线中在100℃出现明显的吸热峰对应鸟粪石的吸热脱水现象,质量损失率为13.299wt%;掺加EMR的试件出现3个吸热峰,包括Mn(OH)_(2)和Mn_(3)(PO_(4))_(2)·3H_(2)O失去结合水的过程;核磁共振弛豫时间T_(2)谱弛豫时间会滞后,孔径在过渡孔和毛细孔的分布范围较大,总孔隙度随掺量增大而降低,渗透率先减小后增大,1wt%和2wt%掺量的复合材料主要以凝胶孔和过渡孔分布,大孔分布面积较少,内部结构较密实,渗透率低,束缚流体饱和度高,自由流体饱和度较低。

关键词： 石墨烯   镁基复合材料   压缩力学性能   分子动力学   位错  

摘要： 镁(Mg)作为轻质金属材料,因其塑性不足及高温下力学性能下降等缺点限制了其应用.石墨烯(Gr)因其比表面积大、强度高等优点可以作为一种理想增强材料与金属镁复合,从而提升材料的力学性能.本文采用分子动力学(MD)方法对石墨烯/镁(Gr/Mg)复合材料在不同压缩条件下的力学性能进行研究.结果表明,单晶Mg在不同晶向下压缩表现出强烈的各向异性特征.引入Gr使得Mg基体中难以启动的滑移系因晶粒细化作用而被激活,应力得到释放,孪生变形机制难以开启.位错和孪生等缺陷在Gr界面附近形核增殖,载荷有效传递至Gr,提升了复合材料塑性阶段的平均流动应力.此外,Mg基体对Gr的约束限制了Gr的褶皱和弯曲,使材料韧性增强,Gr/Mg复合材料沿Z轴[0 0 0 1]晶向压缩的应变达0.35时,Gr仍未断裂.Gr/Mg复合材料中位错运动到Gr表面无法继续贯穿,抑制了Mg基体的破坏.压缩荷载作用下,Gr/Mg复合材料中位错线的增加有助于抵抗压缩塑性变形.Gr/Mg复合材料的屈服应力、屈服应变及塑性变形阶段的平均流动应力随着Gr层数增加而增大,且Gr处于分离状态时,Gr/Mg复合材料的屈服应变更大.在10K~600K温度范围内,Gr/Mg复合材料的弹性模量和屈服应力随着温度升高而降低.而应变率对Gr/Mg复合材料的弹性模量和塑性变形阶段的平均流动应力影响不明显,但增大应变率可以提高复合材料的屈服应力和屈服应变.

关键词： 改性沥青   复合材料   性能分析   微观机理  

摘要： 为了开发一种排水路面所用高黏改性沥青,利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、胶粉、硫黄粉复配制备一种高黏复合改性沥青(HVMA-4),将常见的3种高黏改性沥青作为对照组进行对比。通过零剪切黏度试验、动态流变试验以及弯曲流变试验分别评价HVMA-4复合改性沥青以及对照组的黏度性能、高温性能和低温性能,并用红外光谱和扫描电镜对复合改性沥青的结构和微观形貌进行分析。结果表明:HVMA-4的高温流变性能最好,在68℃时,HVMA-4较HVMA-1、HVMA-2、HVMA-3分别提升93.9%、82.1%和68.8%。HVMA-4抗车辙能力表现更为突出,低温抗裂性能以及抗永久变形能力更强。微观结果表明,3种改性剂在沥青中分布均匀并形成三维网状结构,HVAM-4的形成既有物理变化也有化学变化,沥青分子间的稳定性得到提高。

关键词： 超级电容器   MnO_(2)   碳气凝胶   电极材料   复合材料  

摘要： 采用溶胶-凝胶法,利用可溶性淀粉制备碳气凝胶基体,并通过水热反应将MnO_(2)纳米结构在碳气凝胶(CA)表面原位生长,制得了MnO_(2)/CA复合电极材料,并对该复合材料进行了结构和形貌表征以及电化学性能测试.结果显示,MnO_(2)/CA复合材料相比于纯相的MnO_(2)有着更好的电化学性能.样品M15CA(原料中KMnO 4与CA以15∶1的质量比复合得到的样品)在1 A/g的电流密度下比电容可达202 F/g,电流密度从1 A/g增加至10 A/g时比电容保持率为77.4%,在10 A/g下经过10000次循环后比电容保持率为88.6%.复合材料性能的提升主要归因于CA高的导电性,其与MnO_(2)复合后电极的转移电阻显著降低.另外,CA的三维多孔网络结构有效防止了MnO_(2)的团聚,使得电极材料与电解液更加充分接触、反应活性位点增多.

关键词： 环氧树脂   复合材料   沿面放电   陷阱分布   电痕破坏  

摘要： 超/特高压输电线路复合绝缘子运行环境恶劣,运行过程中承受着电、热、力多场耦合作用,加之复合绝缘子芯棒环氧树脂材料自身热导率低,致使局部积累的热量难以快速消散,极易引起复合绝缘子异常发热,导致其绝缘过早失效。因此制备具有高导热性能环氧树脂对提升复合绝缘子可靠性,并延长其使用寿命具有重要意义。文中选取微、纳米BN粒子作为导热填料,制备了不同微米、纳米掺杂比例下环氧树脂复合材料,测试了不同微纳掺杂下环氧树脂复合材料的电、热性能,获得了复合材料沿面放电及电痕破坏特性,并分析了微纳米氮化硼粒子掺杂对环氧树脂电、热性能提升的作用机理。结果表明,微纳米氮化硼粒子的掺杂可以有效提升环氧树脂复合材料的热导率,提高沿面放电起始及闪络电压,增强环氧树脂复合材料的表面耐电痕性能。

关键词： 化学电源基础与应用   产教融合   BOPPPS教学模式   教学改革   人才培养  

摘要： “化学电源基础与应用”是中南大学新能源材料与器件专业的核心骨干课程,是一门以电池基础理论为核心、以解决实际问题为终极目标的应用性课程。在当前新能源产业发展迅猛的市场背景下,将产教融合深入运用到课程教学中,对于新能源材料与器件专业人才培养及社会发展具有深远影响。将产教融合理念与BOPPPS教学模式紧密结合,精心设计教学内容及教学过程,优化考核评价体系,提升了课程教学效果并有效达成教学目标,体现出明显优于传统教学模式的教学效果。

关键词： 园林工程建设   新型材料   复合材料   工程质量   生态效益  

摘要： 随着社会的发展与科技的进步,新型材料在园林工程建设中的应用日益广泛。本研究从园林工程特点出发,分析了其对建设材料的特殊需求,并介绍了复合材料、生态材料、智能材料等常用新型材料及其在园林工程中的应用。通过实例分析,发现新型材料的使用不仅能满足园林工程需求,降低工程成本,提高工程质量,还能提升园林环境的生态效益。最后,研究提出了对未来园林工程新型材料使用和研发的建议,展望了新型材料在园林工程建设中的应用前景。这项研究对于证实新型材料在园林工程建设方面的巨大优势,为我国园林工程建设提供了有益的参考材料。

关键词： 铜/钢复合   激光熔覆   δ相  

摘要： 采用激光增材技术制备了铜/钢复合材料,对该复合材料的合金层、界面、基体显微组织进行了表征,对铜合金层及界面力学性能与摩擦性能进行了检测。结果表明:激光熔覆所导致的细晶强化与镍元素向铜合金层的扩散使得铜合金层表现出优异的力学性能,这归因于镍元素在铜锡合金中的存在生成了复杂的三元相,晶粒细化削弱了锡的偏析,同时晶界的增多使δ相分离,连续粗大的δ相的消失转变为晶内与晶界零散析出。制备的铜/钢复合材料合金层抗拉强度平均值为502.3 MPa,屈服强度平均值为356.6 MPa,伸长率平均值为11.05%,断面收缩率平均值为8.55%,弹性模量平均值为106.863 GPa,剪切强度平均值为450.9 MPa,铜合金界面结合强度为549.7 MPa,摩擦系数介于0.786~0.846。

关键词： 木材   UiO-66-NH_(2)/wood   甲醛   吸附  

摘要： 以巴沙木为载体,通过溶剂热法在木材管道内原位生成UiO-66-NH_(2)/wood复合材料;以甲醛为降解目标,对复合材料的甲醛吸附性能进行研究。并借助XRD、FT-IR、SEM和热重分析表征手段探讨了材料结构对吸附动力学的影响。结果表明,以木材为载体制备的UiO-66NH_(2)/wood复合材料的比表面积和孔径尺寸为木材的2倍,且其在200℃以下热稳定性较UiO-66-NH_(2)材料有明显提高,UiO-66-NH_(2)/wood复合材料对甲醛有良好的吸附性能,在100 min内对甲醛最高吸附效率为95.64%,其对甲醛的吸附过程符合准二级动力学模型,主要表现为物理吸附,经颗粒内扩散模型分析,其甲醛的吸附过程以内部扩散为主。

关键词： 聚酰亚胺(PI)纤维   等离子体改性   复合材料   界面   环氧树脂  

摘要： 针对聚酰亚胺(PI)纤维低表面能及PI纤维/环氧树脂复合材料界面性能差的问题,采用大气等离子体处理技术对PI纤维进行表面改性,以处理时间为变量,研究大气等离子体表面处理对PI纤维表面结构及PI/环氧树脂复合材料界面性能的影响。通过SEM研究等离子体处理对PI纤维表面介观形貌及其复合材料破坏模式的影响,采用动态接触角及丝束横向拉伸强度测试对等离子体处理前后的PI纤维与环氧树脂的浸润效果及界面性能进行表征,选取弯曲强度及层间剪切强度作为PI纤维增强复合材料力学性能考察项目。结果表明:大气等离子体表面处理能够改善PI纤维与环氧树脂的浸润及界面结合状态,处理时间为6 min的PI纤维丝束横向拉伸强度为16.05 MPa,提升近21%;PI/环氧树脂复合材料弯曲及层间剪切强度的增幅分别达36.41%及38.85%。大气等离子体改性能够对PI纤维表面形貌进行重构,优化PI纤维与环氧树脂复合效果,将PI纤维增强复合材料的破坏模式由界面破坏转变为纤维表面及皮层破坏。