TiO2热控涂层激光辐照特性研究

目的 探究激光辐照前后TiO2热控涂层的结构和性能变化。方法 采用空气喷涂方法分别制备单层TiO2热控涂层（简称单层TiO2涂层）和双层TiO2-ZrO2热控涂层（简称双层TiO2-ZrO2涂层）,分析激光辐照后两种涂层的表面形貌、晶体结构变化,在线测量激光辐照过程中两种涂层样品的背底中心温度和散射光强度变化,比较激光辐照前后两种涂层的光热性能变化等。结果 激光辐照后,涂层表面形貌发生变化,不同辐照区域出现了柱状树枝晶、平面晶等形貌,其中双层TiO2-ZrO2涂层中心区域颜色加深变黑。双层TiO2-ZrO2涂层的(110)和(220)面XRD峰值明显增强,出现取向生长现象。单层TiO2涂层的激光损伤阈值为500 W/cm2、7.2 s;双层TiO2-ZrO2涂层的激光损伤阈值为500 W/cm2、2.5 s。激光辐照后,两种涂层在1064 nm激光波段的反射率分别由辐照前的97.7%和97.3%下降到60.1%和51.0%,太阳吸收比αs明显增大,发射率εh降低。结论 表面形貌发生变化与裂纹、晶体形貌及热缺陷吸收等有关,Ti3+缺陷和氧空位缺陷浓度增大可能是导致双层TiO2-ZrO2涂层中心区域颜色加深变黑的主要原因。单层TiO2涂层的激光损伤阈值更高,与双层涂层相比,吸收的激光能量得到更有效的疏导,但双层TiO2-ZrO2涂层抗热震性能更好。激光辐照后,两种涂层的光热性能显著下降。热控涂层的抗激光损伤性能与涂层结构设计、激光辐照下涂层的宏微观结构及光热稳定性等密切相关。     

基于非水解sol-gel法的碳热还原氮化合成氮化铝超细粉体

以无水氯化铝和异丙醚为原料,采用非水解溶胶-凝胶法制备出氧化铝凝胶。其经800℃煅烧才析出少量γ-Al2O3晶体,γ-Al2O3向α-Al2O3晶型转变在1200℃附近,经900℃煅烧后比表面积仍高达145m2/g,具有介孔结构。以该高活性氧化铝凝胶作为铝源,采用碳热还原氮化工艺合成氮化铝粉体。结果表明,氧化铝凝胶经300℃预煅烧,按n(C)/n(Al)=7.8与碳黑混合,在流量80mL/min高纯N2中,于1450℃还原氮化2h便可合成出平均粒径在400nm的高纯六方相AlN粉体。     

智能热控涂层性能研究

采用高温烧结固相反应法制备了钙钛矿结构锰化合物热控涂层。利用变温场稳态卡计法半球热辐射率测试设备研究了热控涂层的红外半球发射率和温度之间的关系。结果表明该化合物在低温条件下表现为低热辐射率特性,在高温表现为高热辐射率特性。此外,还对该热控涂层进行了真空-紫外、真空-质子、真空-电子辐照、热循环、真空-放气等空间环境模拟实验,实验表明这种智能涂层具有良好的空间稳定性。说明该热控涂层在未来的航天器上具有广阔的应用前景。     

烧结温度对La0.67Ca0.33-xSrxMnO3结构及电学性能的影响

采用传统固相反应法合成了双掺杂La_0.67Ca_0.33-xSr_xMnO₃(x=0, 0.05, 0.15)粉体, 研究了烧结温度对La_0.67Ca_0.33-xSr_xMnO₃(x=0, 0.05, 0.15)结构、微观形貌和金属-绝缘体相转变温度的影响规律。结果表明: 烧结温度的升高对微观形貌及结构影响较小, 双掺杂有效改善了材料体系的相转变温度。当烧结温度为1400℃, 掺杂量x=0增加至x=0.05时, 材料体系为正交相, 相转变温度从-20℃升高至6℃。掺杂量继续增加至x=0.15, 材料体系从正交相转变为六方相, 相转变温度升高至17℃。当掺杂量相同时, 相转变温度随烧结温度的升高而升高。具有上述智能相变特性的材料体系可以作为长寿命卫星主动热控技术的重要候选材料。     

二氧化钛超滤膜的制备及其渗透性能

用溶胶-凝胶工艺在涂覆两层ZrO2中间层的堇青石多孔陶瓷管上制备TiO2超滤膜。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、孔隙度分析仪及原子力显微镜分析膜材料的形貌、厚度和孔隙率与结构。结果表明:所制备的各层膜结构完整、厚度合适且孔径分布均匀呈阶梯式递减;主晶相为锐钛矿的TiO2超滤膜,厚度为50nm,最可几孔径为15nm左右。对薄膜的渗透性能测试结果表明:所制样品对纯水的平均渗透率为131.6L/(h·m2·MPa),0.2MPa工作压力下对分子量580000右旋糖苷的截留率为94.76%。     

改性聚硅氧烷整理对涤纶织物性能的影响

以自制的改性聚硅氧烷柔软剂对涤纶织物进行整理,探讨了柔软剂质量浓度、温度、时间、pH等参数对涤纶织物的手感、硬挺度、白度、悬垂系数和折皱回复角等性能的影响。试验结果表明,最佳整理工艺参数为:有机硅柔软剂质量浓度40 g/L焙烘温度150℃整理液pH 5.5~6.0焙烘时间60 s;经过有机硅柔软剂整理后,涤纶织物具有良好的柔软性折皱回复角减小。     

多孔γ-Al2O3过渡膜的结构与性能研究

采用溶胶-凝胶技术,在多孔Al2O3载体上制备了一层适合于涂覆分离膜的γ-Al2O3多孔过渡膜.通过XRD与DTA-TG等测试手段研究了γ-Al2O3凝胶膜在热处理过程中的物理化学变化;通过TEM、SEM分析与泡点法研究了多孔膜的微观结构.实验结果表明:实验中制备的γ-Al2O3膜具有择优取向的特点;γ-Al2O3过渡膜的最可几孔径为0.38μm左右,厚度为4μm.薄膜的渗透性能测试结果表明,材料对H2与N2气的最大分离系数α=3.30.     

Nafion改性多级孔径石墨烯气凝胶制备与性能研究（英文）

通过溶胶–凝胶法制备了孔径小于1μm的多级孔径新型石墨烯气凝胶。制备过程中,首先通过Nafion对氧化石墨烯(GO)表面进行化学修饰,并利用乙二胺还原制备石墨烯水凝胶,最终通过冷冻干燥形成石墨烯气凝胶。实验发现Nafion可以有效减少制备过程中氧化石墨烯的团聚,使石墨烯气凝胶形成多级孔径形貌。所得石墨烯气凝胶的孔径可控制在1μm以内,远小于传统石墨烯气凝胶材料的孔径(20~100μm)。这种具有独特结构的石墨烯气凝胶表现出优异的性能,例如高比表面积,高孔隙率,其电化学电容性能相对传统气凝胶提高了约40%。     

有机/无机杂化室温固化热控涂层的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)与硅氧烷共水解缩聚反应制备得到粘结剂,然后与作为固化催化剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和作为光学颜料的ZnO粉末混合,制备了一系列有机-无机杂化热控涂层(TCCS)。所制备的热控涂层可以在室温下自然固化, 且具有较低的太阳吸收比α_S和较高的发射率ε_H。红外光谱(FT-IR)和凝胶色谱(GPC)分析结果表明,所制备的混合粘结剂含有大量的活性羟基,聚合度适中。热重分析(TGA)表明,所制备的热控涂层在200℃以下具有良好的热稳定性。通过增加涂层厚度可以降低α_S/ε_H值,通过提高TEOS含量,可以降低涂层在红外波段的光学吸收。这为获得具有低α_S/ε_H值的室温固化TCCS提供了有效途径。     

NbSe2纤维的制备及其摩擦学行为

为探索新型润滑材料,将Nb和Se密闭在石英容器中,高温下反应,得到NbSe₃,将其研磨、干燥后在氩气保护气氛中于700℃分解,制得直径为80 nm～160 nm的NbSe₂纤维。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等检测产物的相组成及形貌。利用UTM-2型微观摩擦试验机测试其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明,在室温大气下,添加NbSe₂纤维的润滑油较纯润滑油和添加普通NbSe₂粉末的润滑油有较好的润滑能力和抗磨性能, 其主要原因是NbSe₂纤维具有独特稳定的结构。将纳米NbSe₂与青铜粉混合,制备出铜基复合材料,摩擦实验证明,NbSe₂纤维能明显降低铜基复合材料的摩擦系数,这可能归因于摩擦过程中在摩擦表面形成的一层润滑膜。