纳米Si3N4/ACM复合材料的力学性能和硫化性能研究

采用大分子表面处理剂LMPB-g-KH570对纳米Si₃N₄表面进行修饰。利用共混技术制备了纳米Si₃N₄/ACM复合材料。利用RPA-8000、SEM、TEM等测试技术,对纳米复合材料的微观结构和性能进行了分析和评价。结果表明,大分子表面改性剂能有效改善复合材料的微观界面结构,促进纳米Si₃N₄在橡胶基体中的有效分散,橡胶硫化性能得到改善,力学性能得到提高。添加2.0份改性纳米Si₃N₄/ACM复合材料,胶料正硫化时间减少38 s,拉伸强度提高24.8%,撕裂强度提高3.39%。     

Si3N4粉粒度对振荡压力烧结Si3N4陶瓷的影响

为了提高Si₃N₄陶瓷的烧结致密度,采用振荡压力烧结工艺分别在1 745和1 775℃制备了Si₃N₄陶瓷,主要研究了Si₃N₄粉的粒度（平均粒径分别为0.4、2.0、2.3μm）对Si₃N₄陶瓷的显微结构和性能的影响。结果显示：1)在两种温度的振荡压力烧结工艺下,由三种不同粒度的Si₃N₄粉制备的Si₃N₄陶瓷的相对密度都很大,为99.65%～99.86%,彼此相差很小。2)由平均粒径为0.2μm的Si₃N₄粉在1 745℃烧结制备的试样的微观结构最均匀,其β-Si₃N₄晶粒平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最大,分别达到5.0、（1 364±65） MPa和（15.72±0.8） GPa;由平均粒径为2.3μm的Si₃     

低温热压制备高硬度、高韧性Si3N4–SiCw–ZrB2陶瓷

通常低温热压烧结的Si₃N₄陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性;而高温热压烧结的Si₃N₄陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性。为了获得高硬度、高韧性Si₃N₄陶瓷,添加20%SiC_w（SiC晶须,体积分数）和2.5%ZrB2,在1 500℃低温热压制备了Si₃N₄基陶瓷,开展其相组成、致密度、显微结构和力学性能研究,并与1 800℃高温热压烧结Si₃N₄进行了对比研究。结果表明：SiC_w的引入阻碍了Si₃N₄低温致密化,致密度从97.9%降低到92.9%,Vickers硬度从20.5 GPa降低到16.4 GPa,断裂韧性从2.9 MPa·m^1/2增加到3.4 MPa·m^1/2。同步引入SiC_w和ZrB₂     

高熵硼化物含量对Si3N4陶瓷显微结构与性能的影响

氮化硅（Si₃N₄）陶瓷具有广泛的工业应用潜力,但其硬度和断裂韧性往往难以兼顾,这会限制到 Si₃N₄陶瓷的应用。为了获得兼具高硬度和高韧性的 Si₃N₄陶瓷,以高熵硼化物(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂为添加剂,使用放电等离子烧结法在1 600 ℃制备了 Si₃N₄陶瓷材料。研究了(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂对 Si₃N₄陶瓷的相组合、致密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明：与未添加(Hf_0.2Zr_0.2...     

钨添加对Si3N4陶瓷力学性能的影响及强韧化机理研究

为了增韧Si₃N₄基陶瓷材料,以钨(W)作为第二相材料,Y₂O₃-Al₂O₃作为烧结助剂,采用气压烧结法制备了W/Si₃N₄复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si₃N₄复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明:在W含量小于5%(质量分数)时,样品致密度均达97%以上;在W含量为5%(质量分数)时,获得的W/Si₃N₄复合陶瓷材料综合性能最佳,弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00) MPa、(16.42±0.22) GPa和(8.04±0.16) MPa·m^1/2,相比于未添加金属W的Si₃N₄陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%;通过分析W/Si₃N₄复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构,发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制,消耗裂纹扩展能量,从而改善Si₃N₄陶瓷的断裂韧性。     

冰刀用高强韧Si3N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。     

羟基化结合硅烷偶联剂改性对光固化Si3N4膏料性能的影响

采用羟基化结合硅烷偶联剂(KH560)对氮化硅(Si₃N₄)粉体进行表面功能化改性,配制出高固含量、高固化深度的Si₃N₄膏料,并基于立体光固化(SL)工艺制备了高强度的Si₃N₄复杂结构件。结果表明:Si₃N₄表面的KH560改善了粉体与树脂的相容性,降低了Si₃N₄膏料的粘度;同时,KH560的环氧基团(—CH(O)CH₂)与环氧树脂(EA)通过化学键等方式相结合,形成了EA核壳结构,降低了树脂与陶瓷颗粒之间的折射率差,从而提高了Si₃N₄膏料的固化深度。表面羟基化处理后Si₃N₄表面吸附了更多的KH560,从而进一步降低了Si₃N₄膏料的粘度,提高了Si₃N₄膏料的固化深度。最终,用羟基化和KH560改性后的Si₃N₄粉体配制出的Si₃N₄膏料固含量达到50%(体积分数),固化深度达到64 μm。烧结后Si₃N₄试样致密度为83%,断裂韧性为(4.38±0.45) MPa·m^1/2,抗弯强度达到(407.95±10.50) MPa。     

Y2O3对高热导率Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

以氧含量相对较高的“平价”Si₃N₄粉体(氧含量1.85%(质量分数))为原料,Y₂O₃-MgO作为烧结助剂,制备低成本高热导率Si₃N₄陶瓷,研究Y₂O₃含量对Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构、力学性能及热导率的影响。结果表明,适当增加Y₂O₃的加入量不仅可以促进Si₃N₄陶瓷的致密化和显微结构的细化,还有助于晶格氧含量的降低和热导率的提升。Y₂O₃含量为7%(质量分数)的样品在1 900 ℃烧结后的综合性能最佳,其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和热导率分别为99.5%、(726±46) MPa、(6.9±0.2) MPa·m^1/2和95 W·m^-1·K^-1。     

氧化温度和分散剂种类对Si3N4浆料性能的影响

研究了自蔓延燃烧合成Si₃N₄粉的氧化处理（在空气气氛中分别于400、600、800℃保温3 h）以及添加的分散剂种类（分别为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙）对制备的Si₃N₄浆料的抗沉降性、ζ电位和黏度的影响。结果表明：1)在空气气氛中于800℃保温3 h氧化处理后,粉体中Si₂N₂O含量增多;用其制备的浆料的稳定性最好,ζ电位绝对值较大,黏度最小。2)以六偏磷酸钠作为分散剂制备的Si₃N₄浆料的稳定性较好,ζ电位绝对值最大,黏度最小。3)添加0.021%（w）六偏磷酸钠制备的Si₃N₄浆料的ζ电位绝对值最大,黏度较小。     

NiCo2S4/g-C3N4柔性叉指型超级电容制备与电化学性能

近年来,随着柔性电子的快速发展,制造柔性、微型、大面积和低成本的储能器件得到了极大的关注。以六水硝酸镍/钴为原料、硫脲为硫化剂、引入热解g-C₃N₄,通过一步溶剂热制备Ni Co₂S₄/g-C₃N₄纳米复合材料。采用掩膜版将调配的Ni Co₂S₄/g-C₃N₄油墨印刷在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基底形成叉指结构电极,继而涂覆凝胶电解质组装成柔性叉指型超级电容器。结构和电化学性能研究表明：Ni Co₂S₄纳米晶分布生长在g-C₃N₄纳米片层表面,引入的g-C₃N₄起到增强NiCo₂S₄充放电过程中的电荷传输及容纳其体积膨胀的作用,复合材料电极在10 m A/cm²的电流密度下面积...     

B4C对Si3N4/Si2N2O结合SiC材料抗热震性能的影响

首先以Si粉、SiO₂微粉为原料，先在700℃空气气氛处理，然后在1 400℃氮气气氛下合成Si₂N₂O,研究了B₄C添加量(外加质量分数分别为0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)对Si₂N₂O合成效果的影响。然后根据B₄C最优加入量，先在700℃空气气氛保温5 h,然后在1 400℃氮气气氛保温5 h制备了Si₃N₄/Si₂N₂O结合SiC试样。采用1 300℃风冷5次后试样的抗折强度保持率评价其抗热震性，分析了热震前后试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)合成Si₂N₂O的B₄C最优添加量为3%(w);在700℃空气处理时，B₄C优先和气氛中O₂反应生成液相B₂O₃,为1 400℃氮...     

Si3N4粉体的表面改性及其对立体光刻成型的影响

传统的陶瓷加工技术成本高、周期长、缺陷多,难以生产高性能陶瓷,立体光刻技术是制造形状复杂陶瓷零件的一种高效手段。纯Si₃N₄粉体的折射率(n=2.1)与树脂(n=1.49)的折射率相差较大,光散射严重,导致其陶瓷浆料的固化深度较低,很难直接利用立体光刻技术成型Si₃N₄陶瓷零件。为解决Si₃N₄粉体难以光固化的难题,本研究采用表面包覆有机物和表面氧化两种方式改性Si₃N₄粉体,并对比两种方式对Si₃N₄粉体光固化特性的影响规律。结果表明,包覆实验后,有机物单体经过一定反应时间后可均匀附着在Si₃N₄粉体表面;氧化处理后,Si₃N₄粉体表面形成非晶SiO₂层,该层均匀附着在粉体表面上。原始Si₃N₄粉体的固化深度仅为20 μm,经过包覆改性和800 ℃氧化4 h后,Si₃N₄粉体的固化深度分别可提高到40 μm和50 μm,两种方式均能有效提高原始Si₃N₄粉体的固化深度。     

氮化硅粉体制备技术及粉体质量研究进展

氮化硅(Si₃N₄)具有优异的物化性能,在国防、电子信息等关键领域都占据重要的地位。高质量粉体是制备高性能Si₃N₄陶瓷的首要前提。通常高质量Si₃N₄粉体需要满足粒径细、分布窄、α相含量高、杂质含量低等条件。基于合成反应体系综述了当前国内外制备Si₃N₄粉体的方法,着重从强化传热与传质角度介绍了改善粉体质量的研究进展,并介绍了当前工业生产现状,展望了高质量Si₃N₄粉体制备技术的发展趋势和方向。     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

同轴电纺法TiO2/g-C3N4的制备及光催化性能研究

传统的静电纺丝法使用单一的毛细管状喷头喷丝,通常用于制备实心且表面光滑单一组分的纳米纤维,无法得到具有多种功能性结构的复合材料,应用范围较窄。以酞酸丁酯和尿素为原料,采用同轴静电纺丝法成功制备了TiO₂/g-C₃N₄复合材料,并用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和Brunauer-Emmett-Teller （BET）分析对样品进行了表征,通过光催化降解亚甲基蓝溶液（MB）研究了不同g-C₃N₄添加量对TiO₂/g-C₃N₄复合材料光催化性能的影响。实验结果表明,采用同轴静电纺丝法结合500℃煅烧工艺成功制备了大比表面积及高光催化性能的TiO₂/g-C₃N₄复合材料。当g-C₃N₄添加量为0.15 g时,TiO₂/g-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝溶液（MB）的光催化降解效率可达93.8%,且经过5次重复实验后降解率仍可达80%以上。     

氰酸酯树脂/表面多步接枝改性γ-Si3N4复合材料制备及性能

通过硅烷偶联剂A-1120对立方氮化硅(γ-Si₃N₄)粒子进行表面初步接枝,再以甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体对经过初步接枝的γ-Si₃N₄粒子进行表面二次接枝,实现了对该粒子的表面多步接枝改性。将改性后粒子加入氰酸酯树脂（CE）中,制备了CE/γ-Si₃N₄复合材料,考察了CE/γ-Si₃N₄复合体系的黏度变化,表征了复合材料的力学性能、热稳定性和介电性能。结果表明,经表面多步接枝后γ-Si₃N₄粒子的加入,使复合材料的综合性能得到了改善,一方面其力学性能、热稳定性、介电性能较纯CE固化物得以提高,另一方面,复合体系的黏度较低,更有利于复合材料固化工艺的优化。当经过两次表面接枝改性的γ-Si₃N₄ （记作SN3）粒子用量达到CE单体质量5%时,复合材料的冲击强度由纯CE固化物的8.42 kJ/m²提高到...     

聚乙二醇对浅沟槽隔离中SiO2和Si3N4化学机械抛光速率选择性的影响

在CeO₂磨料质量分数为0.1%,抛光液pH为10的条件下,研究了非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG-600)对浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)过程中SiO₂和Si₃N₄去除速率的影响。结果表明,PEG-600的加入可以明显减小Si₃N₄的去除速率,但对SiO₂去除速率的影响较小。当PEG-600质量分数为0.2%时,SiO₂和Si₃N₄的去除速率之比为31.04,抛光后SiO₂和Si₃N₄的表面粗糙度(Sq)分别降到0.416 nm和0.387 nm。     

碳纳米管/氮化硅纳米复合材料的制备及吸波性能研究

通过对纳米Si₃N₄表面改性和对MWCNTs表面的酸化处理,使用溶剂热法制备出Si₃N₄/MWCNTs纳米复合材料。通过SEM、XRD、FT-IR等研究了复合材料的结构以及形貌,并用矢量网络分析仪测量其电磁参数。结果表明:制备的纳米复合材料在样品厚度为1.5 mm有效吸频带的宽度最宽,可以达到5.38 GHz。在样品厚度为4.0 mm时,在4.24 GHz处反射损耗RL值可以达到-41.73 d B,有效带宽为1.81 GHz。     

g-C3N4复合材料光/光电催化废水处理研究进展

简述了g-C₃N₄材料的结构和特性,综述了光催化废水处理的g-C₃N₄基纳米复合材料以及g-C₃N₄复合可见光半导体电极及光电催化应用,提出了g-C₃N₄基纳米复合材料在废水处理应用中的可行策略。     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料，负载了MnO₂，利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构，Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明，当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时，g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力，其中光降解反应的优化条件为g-C₃N