天然矿物低成本制备多孔陶瓷支撑体

陶瓷支撑体是多孔陶瓷膜应用的基础。对于传统陶瓷支撑体(如氧化铝),昂贵的原料价格及较高的烧结成本限制了其进一步应用。因此,选用合适的天然矿物原料来实现陶瓷支撑体的低成本制备成为当前研究重点。本工作以高岭土、滑石、碳酸钙为原料,制备出系列多孔陶瓷支撑体。采用热膨胀仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪、万能试验机对坯体的烧结特性以及多孔陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、孔径尺寸分布、抗弯强度和耐酸碱腐蚀性进行了研究。结果表明：坯体具有优良的低温烧结特性,通过化学反应烧结机制实现了多孔陶瓷支撑体的制备。烧结温度在1 000～1 200℃间较为适宜,所得支撑体的显微结构均匀,孔径呈单峰分布,开口气孔率、平均孔径尺寸、抗弯强度、0.1 MPa气体压力差下氮气通量分别为49.8%～49.4%、1.09～1.83μm、40.57～28.85 MPa、119～340 m3·m–2·h–1,同时具有良好的耐碱腐蚀性能。     

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。     

矾土对Al_2O_3-SiO_2质可塑料性能影响

以4种不同Al2O3含量的矾土及SiO2微粉和Al2O3微粉为原料,以Al(H2PO4)3/H3PO4和铝酸钙水泥为结合剂和促凝剂,通过混炼、成型、养护、烘干等工序制备了Al2O3-SiO2质可塑料。通过引入不同品位矾土原料,重点研究不同Al2O3含量的矾土原料对烘干后及1100℃烧后可塑料体积密度、常温强度、烧后线变化率、耐磨性、矿物相组成及基质微观结构的影响。结果表明,随着矾土Al2O3含量增大(即提高矾土品位),烘干后和烧后Al2O3-SiO2质可塑料体积密度逐渐增大,常温强度减小。随着原料矾土品位提高,可塑料烧后矿物组成中刚玉相特征峰强度会逐渐增强,矾土中杂质及铝酸钙水泥对可塑料起助烧结作用。矾土中Al2O3含量增大,会增大骨料颗粒强度,但会降低基质烧结性,最终导致基质与骨料强度匹配性变弱,烧后可塑料磨损量增大,耐磨性降低。     

碳化硼陶瓷的烧结与应用新进展

碳化硼陶瓷具有高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀等优点,是一种综合性能优异的结构材料。碳化硼陶瓷可通过有效添加剂、适当的温度与压力等条件实现致密化烧结,从而提高其综合性能,因此碳化硼的致密化烧结是其关键技术。本文论述了碳化硼陶瓷致密化烧结工艺的基本原理及烧结方法,在此基础上总结了碳化硼陶瓷在陶瓷装甲、核能和耐磨技术等重要领域的应用。     

碳化钨对放电等离子烧结氮化硅陶瓷的致密化及力学性能的影响

用氧化铝-氧化钇作为烧结助剂,采用特制的碳化钨球磨罐与球磨子,通过机械球磨的方法向氮化硅陶瓷中引入碳化钨(WC),采用放电等离子烧结技术(SPS)进行快速烧结,制备出了高力学性能的β相氮化硅陶瓷。分析了碳化钨对氮化硅陶瓷致密化及力学性能的影响,结果表明:碳化钨的引入有效地降低了β相沉淀析出并继续生长的激活能,促进了氮化硅陶瓷α相→β相转变,实现烧结试样的致密化;随着碳化钨引入量的增加,烧结试样的抗弯强度从729 MPa急剧增加至1090 MPa,提高了49.5%。     

CdS、CdSe协同敏化ZnO薄膜电极及光电化学性能

首先采用提拉法,在透明导电玻璃(FTO)表面制备ZnO籽晶层,然后用水热法制备ZnO纳米棒阵列,再用连续离子层吸附法(SILAR)成功地将Cd S、Cd Se量子点沉积在ZnO表面,形成光阳极。利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),电化学工作站研究了样品的结构、形貌和光电化学性能。结果表明:与ZnO纳米棒相比,复合Cd S、Cd Se以后,样品的光电性能有很大的提高。其中,Cd S、Cd Se的沉积圈数均为4圈时,Cd Se(4c)/Cd S(4c)/ZnO样品的光电转换效率最大,为1.894%,是纯ZnO电极的17倍。     

微波水热剥离制备高结晶六方氮化硼纳米片

简单高效的制备高结晶度的六方氮化硼(h-BN)纳米片一直是一个挑战性的课题。本文提出了一种采用微波水热剥离制备高结晶度的h-BN纳米片的方法。通过XRD、SEM、TEM、AFM和拉曼等表征手段证明了该方法的有效性,并表征了剥离制备纳米片的特性。借助于表征分析结果,提出了微波水热剥离制备氮化硼纳米片的机制,为应用于制备其他的二维材料奠定了基础。     

陶瓷粉末注射成型热脱脂动力学过程

对比分析了刚玉粉、α-Al2O3粉、γ-Al2O3粉和活性碳粉4种埋粉条件下热脱脂机理、传质途径和脱脂速率。结果表明当埋粉为高比表面积的活性碳和γ-Al2O3时,液相传质在低分子量粘结剂脱除的整个过程中起主导作用,而对于低比表面积的刚玉粉和α-Al2O3埋粉,液相传质主要存在于起始阶段,中、后期以气相传质为主。扩散传质方程描述了空气气氛、刚玉粉和α-Al2O3低比表面积埋粉的热脱脂过程。计算了热裂解、氧化裂解和液相挥发3种传质途径下气相产物在坯体内的扩散过程的综合扩散系数。     

海洋工程应用水下涂装防污涂料的研究

将叠氮基团接枝到环氧树脂上以提高环氧树脂的湿态附着强度,然后将其与环氧树脂618按不同比例复配制备成水下涂装防污涂料,并对涂料的附着强度、铜离子渗出率及海洋防污性能进行研究。研究表明,随着叠氮化环氧树脂用量的增加,水下防污涂层的附着强度先升高后降低;铜离子渗透出率测定和实海浸泡表明该水下涂装防污涂料具有一定的防污性能。     

湖北某磁铁矿助磨剂试验研究

就7种助磨剂对湖北某磁铁矿助磨效果进行了研究。结果表明,在磨矿浓度为70%、磨矿时间为2 min情况下,添加适量的助磨剂对磁铁矿的磨矿均有较显著的助磨作用。其中石灰、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠能较大幅度地提高球磨排矿产品中0.075～0.045 mm粒级的含量;而氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠能较大幅提高球磨产品中-0.045 mm粒级的含量。过量助磨剂不但没有助磨作用,反而不利于磨矿。