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关键词： 水泥基复合材料   聚合物   仿生增韧   “砖-泥”结构   数值模拟  

摘要： 为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理.结果表明,相较于传统水泥的脆性断裂模式,仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征,包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等.基于有机聚合物的多尺度桥接-伸展效应,仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象,体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制.仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上,将水泥基体的韧性提高179.45%,可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径.

关键词： 供应链   供应者   贸易规模   消费需求   关键矿产   材料制备技术   上游资源   探明储量  

摘要： 中国在关键矿产供应链的地位无论是资源储量、开采加工能力,还是消费需求和贸易规模,中国都称得上是关键矿产大国。中国的稀土、钨、钼、铟、镓、锗、石墨的探明储量居世界前列,是国际市场的重要供应者,但铜、铝、镍、锂、铬、钴、铂、钾盐的储量不足,高度依赖进口。从关键矿产供应链来看,中国在上游资源端总体上处于劣势地位,在中游加工精炼环节产能巨大,具有明显优势,在下游先进材料制备技术、工艺.

关键词： 锂离子电池   硅负极   石墨烯   复合材料   制备  

摘要： 阐述了硅负极在充放电过程中的失效机制,以及硅负极失效对电极整体的影响。石墨烯的加入能有效提升硅的循环稳定性和倍率性能,综述了各种硅/石墨烯复合材料制备方法的原理及取得的研究进展,主要包括高能球磨法、热还原法、化学气相沉积法、静电自组装法、喷雾干燥法和水热法。针对硅/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料在规模化应用中存在的不足进行了展望。

关键词： 聚醚醚酮   树脂基复合材料   研究进展   制备技术   医疗领域  

摘要： 随着科学技术的进步和人们健康意识的提升,植入性医疗器械被越来越广泛应用于临床。聚醚醚酮复合材料因具有低影像学干扰、轻质高强、模量更接近人体组织、动态负载性能优异、耐腐蚀以及耐磨等特点,在医疗领域应用前景广阔。本文重点介绍了注塑成型、3D打印成型和预浸料热压成型三种聚醚醚酮复合材料制备技术的基本原理、国内外研究及其在医疗领域中的应用进展,比较了不同制备技术的优缺点和适应性。同时,提出了聚醚醚酮复合材料在医疗应用中所面临的问题与挑战。希望未来相关研究深入开展,促进我国医用材料水平的发展和植入性器械的更新换代,提高患者身体健康水平,改善生活质量。

关键词： 银行授信   材料制备技术   积分制   绿色环保   石墨烯   变现   仲恺高新区   产业化  

摘要： “我们主要开展绿色环保石墨烯功能材料制备技术研发和产业化工作。随着业务规模不断扩大,公司急需增资扩产。借助惠州仲恺高新区企业创新积分制平台,我们成功获得银行授信1000万元。”近日,广东一纳科技有限公司(以下简称一纳科技)总经理王建兴告诉记者,“公司2022年产值达2500万元。在企业创新积分制平台的帮助下,2023年产值再创新高。”

关键词： 钇铁石榴石铁氧体   介电常数   铁磁共振线宽   环行器  

摘要： 钇铁石榴石铁氧体材料因其具备较高的电阻率、较小的铁磁共振线宽和较低的介电损耗,在微波铁氧体器件领域得到了广泛的应用。因为5G通信的发展和国家对于6G通信的布局,通信基站数大幅增加,微波铁氧体器件正呈现小型化和集成化的发展趋势。根据微波铁氧体器件设计理论,铁氧体介电常数越高,器件的体积越小,然而,传统的钇铁石榴石铁氧体介电常数相对较低,而高介电常数的钇铁石榴石铁氧体因为铁磁共振线宽过大且工艺稳定性较差,是近年来大家关注的热点。因此如何制备具有高介电常数小线宽的钇铁石榴石铁氧体材料,已经成为满足微波铁氧体器件小型化发展需求的关键难题。 首先,本文研究了Bi3+取代量对于钇铁石榴石铁氧体性能的影响。随着Bi3+取代量的逐渐增加（x=0.4-1.6）,钇铁石榴石铁氧体的介电常数从16.67急剧上升至31.78,然而,当取代量过大时,样品中会出现Bi Fe O3另相,样品的饱和磁化强度降低,铁磁共振线宽升高。 其次,本文研究了V5+、In3+、Zr4+、Sn4+等离子取代对钇铁石榴石铁氧体性能的影响。随着V5+取代量增加（x=0-0.65）,饱和磁化强度从2076 Gs下降至1007Gs,样品的铁磁共振线宽表现出较好的稳定性。当采用In3+、Zr4+、Sn4+取代Fe3+时,随着取代量的上升,饱和磁化强度升高,但当取代量大于一定值时,饱和磁化强度开始降低。铁磁共振线宽方面,适量的八面体位离子取代可以降低铁磁共振线宽,但当取代量过大时,铁磁共振线宽反而会增大。 接着,本文研究了制备工艺中预烧温度及二磨时间等工艺参数对钇铁石榴石铁氧体性能的影响。过低的预烧温度会导致预烧粉料的活性太高,烧结过程中固相反应不充分,样品气孔率上升,预烧温度770℃的样品气孔率高达2.87%,而其余样品气孔率相对较低,预烧温度830℃时降至1.62%。二磨时间的延长可以极大程度上降低样品的气孔率,但是随着二磨时间的延长,其对样品性能的提升逐渐减小。 最后,基于制备的高介小线宽钇铁石榴石铁氧体设计了一款适用于4-8 GHz的双Y结微带线环行器,优化后的环行器在4.5-7.5 GHz电压驻波比小于1.2,相对带宽大于40%。当频率等于7.2 GHz时回波损耗和隔离度均大于60 d B,插入损耗小于1 d B,与基于常规钇铁石榴石铁氧体材料设计的环行器对比,体积减小约55%,验证了高介电常数钇铁石榴石铁氧体材料对于微波铁氧体器件小型化的重要作用。

关键词： 材料制备技术课程   教学改革   互动式学习   实验教学   混合式学习  

摘要： 材料制备技术是材料类专业的一门重要的专业基础课程，主要研究多种材料的合成和制备工艺，内容丰富，实践性强，教学难度大。为提高教学质量，本文总结了包括互动式教学、实时反馈、案例分析、小组讨论、教学追踪，以及在线教育与混合式学习在内的一系列教学改革措施。多种模式协同配合，显著提高了学生的学习兴趣和课程满意度。

关键词： 发泡混凝土   循环流化床粉煤灰   发泡方式   力学性能  

摘要： 作为世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在我国能源消费中占有重要地位。循环流化床燃烧作为清洁燃烧技术的推广和使用,在提高煤炭资源清洁高效利用的同时,也带来了大量的煤炭副产物。 本研究以循环流化床粉煤灰为硅质材料,电石渣为钙质材料,制备发泡混凝土。通过单一因素变量法,探究水泥掺量、水灰比、聚羧酸减水剂和硬脂酸钙稳泡剂等参数对发泡混凝土的影响,结合流变、XRD、FTIR等表征确定最佳工艺参数,并探究了蒸压养护与水热养护下水化产物的区别。探究了常压发泡、负压发泡、加压发泡下对试块力学性能、孔结构及保温性能的影响,并采用BCR连续提取法研究制品重金属浸出及赋存形态。主要结论如下: 常压条件下探究发泡最佳工艺参数:通过优化工艺参数得到常压下制备发泡混凝土的最佳条件为:水泥掺量5%、水灰比0.89、减水剂1.5‰、稳泡剂2%,此条件下制备的试块密度为590 kg/m3,抗压强度为2.4 MPa。通过SPSS软件对各因素与试块性能相关性进行分析可知,水泥与试块性能正相关,而水灰比与试块性能负相关,稳泡剂只与试块密度存在显著负相关性。对比蒸压养护与水热养护下水化产物的区别,发泡混凝土试块中均存在石英相和石膏相,以及部分试样碳化生成的方解石。蒸压养护的水化产物主要为高温高压下生成的水石榴子石与托贝莫来石,水化产物与C-S-H凝胶交织联结构成致密结构,为试块提供强度,而水热养护的水化产物以钙矾石为主。 探究发泡方式对试块性能的影响:负压发泡与加压发泡通过影响浆体受力情况改善试块性能。与常压发泡相比,负压发泡使孔隙峰值降低且峰值孔径向左偏移,真空度增加至0.04 MPa可以提高少害孔与无害孔的占比,减小多害孔与有害孔占比,最优条件下发泡混凝土密度为569 kg/m3,抗压强度1.9 MPa,导热系数符合相关标准B05要求。加压发泡使得浆体收到向下的压力,试块密度与强度显著提升。压力值为20 N时,试块密度为686 kg/m3,抗压强度为4.1 MPa。由MIP可知,加压发泡抑制料浆发气,降低孔隙率,1μm处孔径峰值向右偏移,多害孔占比降低,有利于提升试块性能。 制品的重金属探究:经过水化反应的固定作用,试块中的C-S-H凝胶等水化产物可以吸附重金属离子,使得制品重金属溶出量较原料有所下降。制品中As、Cr、Zn主要以残渣态形式存在,自然条件下不易释放,对环境直接危害性较小;Cd、Cu、Pb重金属元素主要以可还原态和可氧化态为主,对环境有潜在的风险。与常压发泡相比,负压发泡和加压发泡的试块可氧化态含量降低,残渣态含量增加,有利于减少对环境的危害。

关键词： 快硬UHPC   工作性能   力学性能   耐久性   微细观结构  

摘要： 水泥混凝土作为建筑领域广泛应用的材料,为我国城市化进程奠定了坚实基础。然而在使用周期内混凝土结构面临着严峻的稳定性挑战,外界环境的各种不利影响因素加速其各项性能退化,进而引发建筑物损伤破坏。这一普遍现象促使国内外学者对水泥混凝土修补材料进行了大量研究。传统修补材料能实现快速硬化与早期强度发展,但在长期强度稳定增长与耐久性能方面却显现出明显不足。超高性能混凝土(UHPC)是一种具有创新性的水泥基复合材料,材料本身优异的性能可以满足绝大多数工程需求,但UHPC若作为修补材料,相对较长的凝结时间成为制约其发展的主要因素。鉴于上述背景,研发出一种兼具快凝快硬特性与超高性能的新型混凝土材料,不仅能够显著提升修补效率与效果,还能有效延长结构的使用寿命,满足未来建筑领域对高性能、长寿命材料的需求。 本文主要围绕纤维增强UHPC修补材料制备技术及试验研究展开。通过响应面优化法和最紧密颗粒堆积理论对纤维和早强剂PRIORITY的配比进行了优化,制备出具有高前期强度和优异力学性能的快硬UHPC修补材料,并对其工作性能、力学性能、耐久性及微细观水化等进行性能评价与分析,主要研究内容和结论概括如下: (1)在快硬UHPC中掺入钢纤维对UHPC流动度影响较小,随着钢纤维掺量的增加UHPC的流动度逐渐降低,但FCS组30min后流动度依旧能保持初始流动度的效果。随着PRIORITY掺量的增加快硬UHPC初始流动度逐渐升高,当PRIORITY掺量10%时快硬UHPC初始流动度开始下降,快硬UHPC30min流动度随着PRIORITY增加逐渐降低,同时FCE3组30min已经水化发热失去流动度;FCSE组在钢纤维与PRIORITY作用的相互抵消之下,复掺组流动度也大于基准组,FCS2E2组流动度超过FC组10.7%。钢纤维的掺入对快硬UHPC凝结时间的影响较小,PRIORITY的掺入明显降低了快硬UHPC的凝结时间。钢纤维的掺入在UHPC中分散其干缩应力,减轻局部应力集中,故降低了快硬UHPC的自收缩;掺入PRIORITY提升了快硬UHPC的收缩率,钢纤维及PRIORITY耦合作用下自收缩较基准组略有提升。 (2)研究了PRIORITY掺量、钢纤维掺量等对UHPC力学性能的影响,利用响应面法分析结果得出最优组配比:即钢纤维掺量为4%,PRIORITY掺量8%,水胶比为0.22。通过对最优组配比进行试验验证,得出FCS2E2组2h抗压强度为52MPa,2h抗折强度可达12MPa,28d抗压强度可持续发展到100.0MPa以上。掺加钢纤维的FCS组的抗压强度每个龄期阶段都大于基准组FC,28d龄期FCS1、FCS2、FCS3组抗压强度分别高出了FC组18.8%、29.3%、31.7%。随着钢纤维掺量的增加,快硬UHPC的抗折强度和抗压强度逐渐增大。随着PRIORITY掺量的增加,UHPC的力学性能呈现先增加后降低的趋势,其中掺入8%PRIORITY的UHPC力学性能最优。同时随着钢纤维的掺入快硬UHPC粘结抗折强度降低,随着钢纤维及早强剂PRIORITY掺量的增加使粘结抗折强度越高。 (3)通过对快硬UHPC进行0-100次冻融循环,对冻融循环作用后的UHPC试块,进行了外观形态、质量损失率、抗压强度损失率和相对动弹性模量的试验与分析。快硬UHPC随着冻融循环次数的增加,混凝土的表面和边角出现剥落的现象愈加明显。试验过程中冻融循环25次时,快硬UHPC的质量基本上都是呈现增加的趋势,当冻融次数在50次、75次、100次,快硬UHPC的质量损失率与冻融次数呈正相关现象。从相对动弹性模量来看,单掺PRIORITY快硬UHPC的相对动弹性模量比基准组FC的高。通过冻融试验,评估了快硬UHPC的耐久性,结果表明材料在经历多个冻融循环后仍保持较低的质量损失率和较高的相对动弹性模量,表现出优异的抗冻性能。 (4)通过利用工业CT扫描技术,对快硬UHPC的细观结构进行了分析。结果显示,纤维的掺入有效改善了混凝士的孔隙结构,减少了孔隙率,提高了材料的密实度,从而提升了其力学性能和耐久性。PRIORITY的掺入促进了水化反应,微观观察生成大量C-S-H凝胶,改善了界面过渡区,提高了砂浆与骨料之间的胶结程度,抑制了侵蚀产物的生成,水化生成的特定形态(如片状、针状)晶体结构相互交织,编织成一个强健的支撑网络,表现为较强的力学性能。

关键词： 硼泥   氯氧镁水泥   发泡剂   耐水性   表面活性剂  

摘要： 硼泥是生产硼砂过程中所伴随产生的固体废弃物,含有丰富的镁、硅元素,具有很高的资源化利用潜力。本研究以硼泥的资源化利用为初衷,旨在通过酸浸硼泥,利用其中有用元素,以低能耗、低成本的方式制备出高附加值的低配比氯氧镁水泥,并进一步应用于发泡氯氧镁水泥保温材料中。首先以Mg2+浸出量为指标,优化了酸浸过程中的最佳液固比与反应时间,并深入分析了酸浸混合物的化学成分。然后结合力学性能和软化系数,确定了制备低配比氯氧镁水泥的最佳配比,同时详细探讨了酸浸混合物在其中的作用机理。最后还对多种发泡剂进行了综合评估与复配,成功选出了适用于低配比发泡氯氧镁水泥的复合发泡剂,并深入探讨了泡沫掺量对发泡水泥性能的影响。这一创新的处理方法不仅提高了硼泥中有用元素的利用率,还大大提升了低配比氯氧镁水泥的推广价值,为硼泥的资源化利用开辟了新的途径。主要研究结果如下: （1）常温条件下,以1:1稀释盐酸酸浸硼泥的最佳条件为2.5 mL/g的液固比,5 h的反应时间,此时Mg2+浸出率为10.5%。以此条件酸浸后,酸浸渣的主要产物为无定形SiO2,还有少部分未反应完全的表面粗糙镁的橄榄石。 （2）当MgO/MgCl2摩尔比为2.2,加水量为0 g,酸浸渣掺量为40 wt%时,性能最好,抗压强度可达到37.61 MPa,浸水28d软化系数为0.85。以此条件制备的低配比氯氧镁水泥,最终强度相为呈板条状的5相晶体,而并非易水解的3相晶体。硅溶胶与M-S-H凝胶起到协同作用,共同提高力学性能,改善耐水性。 （3）在对发泡剂的发泡能力研究当中,发现十二烷基硫酸钠（K12）具有最高的发泡倍数,质量分数为1.0%时,发泡倍数可达24倍。利用K12制备的低配比发泡氯氧镁水泥,孔隙分布均匀,没有连通孔的产生,物理性能更好。另外通过对比实验发现添加0.5%的明胶（GA）具有更好的发泡能力和稳泡能力。同时制备的发泡低配比氯氧镁水泥具有较高的抗压强度,而且容重更低,孔隙形状近似于球形,非常契合轻质高强的理念。在性能参数上,其导热系数可达到0.1032 W/（m·K）,抗压强度可达2.6 MPa。最后在探究泡沫掺量的影响时,发现在同一级别容重下,孔隙形态接近球形的占比越高,力学性能越好。综合考虑实际生产和行业规范,认为泡沫掺量为4～6 mL/g MgO时为宜。