纳米碳化聚合物的制备、性质及应用

纳米碳化聚合物作为一种新型的碳纳米材料引起了人们广泛的关注。纳米碳化聚合物具有独特的核壳结构（sp2/sp3组成碳核,聚合物链、官能团构成壳）,学者们通过调控反应条件以获得预期的纳米碳化聚合物结构,并将其广泛应用于生物成像、传感器、催化、发光二极管、铜基复合材料等领域。本文分析讨论了纳米碳化聚合物的结构、合成方法、形成机理、主要性质及应用,介绍了该同素异构体在材料、尤其是粉末冶金材料中的最新研究成果,最后对纳米碳化聚合物未来的发展进行展望。     

纳米碳材料在耐火材料上的研究进展

由于纳米碳材料具有优异的力学性能、稳定的化学性能和热稳定性,因此纳米碳材料迅速成为广大研究者的研究热点并在诸多领域显示出广阔的应用前景。目前,纳米碳材料在耐火材料中的应用已取得了诸多的科研成果。文中总结了利用纳米碳材料改善耐火材料力学性能的研究成果,介绍了在耐火材料中引入纳米碳材料的方法,比如直接添加法和原位生长法。对比了不同引入纳米碳材料方法的优缺点。并对纳米碳材料在耐火材料行业的应用前景与发展趋势进行了展望。      

聚合物/蒙脱石纳米复合材料的研究进展

聚合物/蒙脱石纳米复合材料是矿物材料与高分子工程技术交叉、融合的结晶,近十年来已成为研究热点之一。由于其结构、形态等与常规聚合物复合材料存在差异,使其具有更优异的物理力学性能、耐热性和气体液体阻隔性能等,在橡胶、塑料等领域已经获得初步应用并显示出巨大的潜在应用前景。本文对聚合物/蒙脱石纳米复合材料的种类、制备和应用研究现状进行了综述,指出了聚合物/蒙脱石纳米复合材料研究中存在的问题和应努力的方向。     

机械力化学技术研究进展

金属和无机非金属粉末在高能球磨过程中受到强烈的机械力作用，组织不断细加、内部缺陷不断增加，导致材料体系自由能大幅度提高，在球与粉末颗粒碰撞的瞬间可以诱发固-固、固-液和固-气态化学反应。利用这种工艺被称之为机械力化学，可广泛用于制备纳米晶材料、复合纳米材料、纳米粒子、弥散强化材料、高分子聚合物以及进行矿物、废物处理和金属精炼。深入讨论了机械力化学过程的原理、特点及其应用。     

碳纳米球的制备研究

研究提供以脱铁蛋白(apo-ferritin)为材料,采用生物模板技术制备出的一种新型纳米碳质材料--碳纳米球及其制备方法.与国际上的研究热点碳纳米管相比,空心碳纳米球结构特殊,比重小(1.3 g/cm3)、比表面积(＞600 m2/g)大,丰富的纳米尺度空隙.空心碳纳米球在储氢、锂离子负极材料等领域应具有类似于碳纳米管的潜在的巨大应用前景.     

表面纳米化诱导GCr15钢渗碳体溶解行为研究

高能机械球磨表面纳米化过程中发现表面纳米晶层内渗碳体发生溶解现象,采用TEM、三维原子探针和穆斯堡尔谱对渗碳体的溶解进行了表征。TEM观察结果表明,在纳米化的最表层平均晶粒为10 nm,在选区电子衍射花样中没有发现渗碳体的衍射环,表明渗碳体可能发生溶解。三维原子探针分析表明,表面纳米化处理后,铁素体中的碳含量为0.75at%,是基体铁素体碳含量的100倍,表明表面纳米化过程中渗碳体发生了溶解,通过穆斯堡尔谱分析结果表明,渗碳体的溶解量约为47%。表面纳米化过程中渗碳体的溶解可分为三个阶段：①诱导阶段,在表面机械研磨的最初5 min,渗碳体的溶解分数仅为0.4%;②溶解阶段,在表面纳米化处理的5-30 min,渗碳体大量溶解,其体积分数由14.6%降低到8.4%;③饱和阶段,当处理时间达到30 min以上,渗碳体的体积分数基本保持不变。     

直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂的非碳载体

在直接甲醇燃料电池中,铂基材料是最常用的甲醇电化学氧化催化剂,而载体对催化剂颗粒的分散、活性以及耐久性有着显著的影响。所述文献中的载体材料被主要分为金属、过渡金属氧化物和导电聚合物载体3大类。虽然碳材料仍然占据着催化剂载体研究的中心位置,但这3类非碳载体已经显示出自身的一些优势。与碳材料相比,一些过渡金属氧化物和导电聚合物载体更加耐腐蚀、具有更好的物理和化学稳定性,就未来发展而言,过渡金属氧化物和导电聚合物载体尚需新的合成方法以进一步提高其比表面积,多孔和纳米结构化将是合成制备的一个目标。另外,与聚电解质复合的多孔结构已是导电聚合物载体发展的一个明显趋势,而金属-载体间强相互作用则可成为进行过渡金属氧化物载体研究和探索的一个指导。相对而言,金属载体的探索和研究发展较晚,其较为突出的一个优势是易于获得单层/亚单层的超低Pt载量,因可得益于现有的各种金属纳米结构制备方法金属载体研究将会有快速的发展。     

低温微正压碳热氮化法制备微纳米Mo(C,N)粉末

金属Mo的碳氮化物对改善金属基复合材料的结构性能起到重要作用,而Mo(C,N)固溶体综合了金属及碳氮化物的性能,其改善复合材料结构的效果优于单纯的Mo_2C或者MoN粉末。本研究采用机械合金化技术和微正压碳热氮化法,低温下制备微纳米Mo(C,N)固溶体粉末。利用热重分析–示差扫描量热法(thermogravimetric analysis–differential scanning calorimetry,TG–DSC)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析考察机械力及氮化条件对粉体结构及粒度的影响。结果表明:MoO_2粉末和碳粉经9 h高能球磨后,机械力足够使粉末细化,同时能够增加界面能和缺陷,以提供MoC–N化学吸附向微纳米Mo(C,N)固溶体粉末转变所需的激活能,并借此改变Mo原子表面电子的不饱和性,结合微正压N_2气气氛,促使混合粉末在碳化阶段Mo与N有效键合;最终,在N_2气压力0.2 MPa、850℃下制备出了Mo(C,N)微纳米类球形粉末;碳氮化温度低,有效地降低了能耗,节约了成本,有重要的工业应用前景。     

碳纳米纸复合材料的拉伸应变协同性

由于碳纳米纸与复合材料具有良好的界面结合性能,以及良好的导电导热性能,因此可以被用于复合材料的全寿命健康监测.本文制备了碳纳米纸及其传感器,以及在不同位置嵌入碳纳米纸传感器的复合材料,并进行拉伸加载卸载测试.获得了碳纳米纸传感器电阻变化率随传统应变片测得的复合材料层合板应变的变化趋势,拟合得到了碳纳米纸传感器的应变传感系数,阐明了复合材料在变形时的协同性,证明了碳纳米纸传感器可以用于复合材料的拉伸疲劳损伤监测.      

机械合金化纳米晶材料研究进展

综述了机械合金化制备纳米晶材料的研究进展，重点介绍了高强度铝合金，铜合金，难熔金属化合物，金属储氢材料，复相烯土永磁材料等几类机械合金化纳米晶材料的制备与组织性能，指出了机械合金化技术在纳米晶材料制备方面的优势及应用前景。