固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究:成分与性能

固体氧化物燃料电池封接玻璃在初期必须具备一定的流动性以便有效形成封接,进而保持足够的机械强度。它的热膨胀系数必须与燃料电池的其它部件相匹配,还需要具有化学稳定性。通过对研制的80多个逆性硅酸盐玻璃成分的分析,获得了成分-性能的一些规律:B2O3能够降低玻璃的软化温度和玻璃转变温度;ZnO通过拓宽玻璃转变温度和结晶温度之间的温度范围而改善封接性能,如Zn/Si比为0.7的成分可以获得230℃的温度范围;逆性玻璃的热膨胀系数取决于网络配体的平均势场强度,如加入BaO因为其较小的势场强度而提高玻璃的热膨胀系数,而加入势场强度较大的ZnO则呈现相反趋势。     

磷酸盐低熔封接玻璃的无铅化研究

从成本和低温化考虑,磷酸盐低熔封接玻璃最有可能取代商业铅基低熔玻璃。总结了近20年来研究较多的SnO-MO(M=Zn,Mg,Ca)-P2O5、ZnO-Sb2O3-P2O5、Na2O-CuO-P2O5、Na2O-Fe2O3-P2O5、硼磷酸盐和磷酸盐氧氮低熔玻璃系统的玻璃形成范围、制备方法、结构特征、性能参数和应用范围,总结的玻璃性能主要包括化学稳定性、转变温度、软化温度和热膨胀系数;指出硼磷酸盐、Na2O-CuO-P2O5、ZnO-SnO(Sb2O3)-P2O5、铁磷酸盐系统玻璃的化学稳定性基本达到或优于商业铅基低熔封接玻璃,磷酸和硼磷酸盐系统适用于中低温封接,而SnO-ZnO-P2O5和Na2O-CuO-P2O5应用于低温封接仍需解决转变温度大幅浮动、成本高及热膨胀系数等问题。     

绿色无铅低熔点封接玻璃研究进展

传统的封接玻璃由于含有重金属元素铅,对环境和人类健康有着极大的损害,目前已经被世界各国限制使用或者禁止使用,因此,低熔点封接玻璃的无铅化将会是今后的主要发展方向。本文以低熔点封接玻璃的无铅化为出发点,归纳总结低熔点封接玻璃的主要性能。首先介绍了包括磷酸盐玻璃,钒酸盐、硼酸盐、铋酸盐玻璃在内的低熔点封接玻璃的组成、结构特点、性能以及研究现状。其次,提出了封接玻璃的封接低温化和无铅化的发展方向。最后,针对低熔点封接玻璃研究中存在的不足,对玻璃粉添加颗粒进行复合改性、加强玻璃理论研究、研发制备新工艺,是今后研究应该着力的突破点。     

无机抗菌硼酸盐玻璃及其性能的研究

采用高温熔融法,在硼酸盐玻璃的配合料中引入抗菌剂磷酸银,一次烧制成抗菌玻璃材料,通过对硼酸盐玻璃的抗菌性能和缓释性能进行分析的结果表明:制备抗菌硼酸盐玻璃时,合适的银含量为1.5%～2.0%(wt),处理温度在1100～1400℃即可获得良好的抗菌效果和缓释性.     

绝缘封接粉体造粒颗粒特性的研究

采用压力式喷雾干燥法对封接玻璃浆料进行喷雾干燥造粒,研究了喷雾干燥的压力、喷嘴孔径大小、浆料的固液比和粘结剂的含量与造粒后粉体颗粒粒径分布的关系.研究表明,浆料固体含量越高,粘度越大,平均粒径变大越明显;喷雾干燥压力增加,浆料流量变大,造粒后粉体颗粒的中位径和松密度下降;喷嘴孔径增加,造粒粉体的颗粒度显著增大,流动性增加,但松密度下降.     

中温固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究进展

封接玻璃是中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的主要组成部分, 封接玻璃应同时具有适宜的热性能、化学性能、力学性能及与电池元件有良好的粘合能力, 防止SOFC在运行过程中气体的泄漏, 并保证玻璃在IT-SOFC工作温度及氧化气氛或燃料气氛下长期运行的热稳定性和封接玻璃与其它电池元件之间的界面稳定性。本文综述了关于IT-SOFC封接玻璃近十年的研究进展。从玻璃特性和封接玻璃与元件之间的界面反应的角度, 讨论封接玻璃的组分-结构-性能三者之间的关系, 提出了当前IT-SOFC封接玻璃研究的主要问题。     

多孔微晶玻璃的制备、性能及用途

多孔微晶玻璃是一种密度小、质量轻、比表面积大、阻尼性能好的新型功能材料。研究了粉末烧结法、整体析晶-酸浸法、溶胶-凝胶法制多孔微晶玻璃的成孔机理和制备过程。分析了多孔微晶玻璃的力学性能和渗透性能。从过滤、保温、载体、分离4个主要方面阐述了多孔微晶玻璃的用途，展望了多孔微晶玻璃的发展趋势及应用前景。     

填料对铋锌硼低熔封接玻璃膨胀系数的影响及其微结构研究

在匹配封接中,为确保材料和结构在冷热反复循环的稳定性和耐久性,需考察封接材料与基体材料的膨胀系数在工作温度范围内的匹配性,以使封接应力尽可能小。一般来说,低熔点玻璃封接温度越低,膨胀系数越大。为满足低温封接,同时膨胀系数小的实际需求,常常在低温封接玻璃粉中添加低膨胀耐火填料,制成复合型低温焊料。本文对比研究了堇青石、锆英石、β-锂霞石及锂铝硅(LAS)微晶玻璃4种填料对Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃低熔封接玻璃膨胀系数的影响,并估算了各自的有效模量。结果表明:在添加量相同的情况下,堇青石填料调节作用最为显著;β-锂霞石、锂铝硅微晶玻璃虽然本身的线膨胀系数为负,但调节效果不理想,与堇青石相比略差;锆英石的有效模量值最大,但因其自身密度大,膨胀系数也大,调节效果不及另外3种填料。     

硼酸盐玻璃转化制备中空羟基磷灰石微球的研究

利用锂钙硼玻璃在磷酸盐溶液中的原位转化反应制备表面多孔且中空的羟基磷灰石(HAP)微球,通过XRD、SEM和BET对微球的物相组成、形貌和球壳的孔结构进行了表征.结果表明,微球具有良好的中空结构,600℃热处理后,微球球壳完全由HAP晶体组成,并显示出一定的机械强度(单个微球的抗压强度达到(2.1±0.6)MPa),球壳的气孔率为85%,平均孔径60nm.此外,对中空HAP微球的形成机理进行了分析.在磷酸盐溶液中,玻璃表面原位生成Ca-P-OH水化物,并在玻璃表面原来Ca2+的位置沉积下来,形成微球壳,而由Li+和B3+占据的位置,因其溶出形成孔隙.这样的结构将使之成为贮库型药物释放系统的载体.     

柠檬酸浓度对硼酸盐玻璃骨水泥性能的影响

以壳聚糖-甘油磷酸钠-柠檬酸溶液为液相, 制备了一种新型可注射的硼酸盐玻璃骨水泥, 通过维卡仪、万能试验机、XRD、FTIR、SEM-EDS等探究了液相中柠檬酸浓度(0.1, 0.2和0.4 g/mL)对硼酸盐玻璃骨水泥性能的影响。结果表明: 柠檬酸浓度显著影响骨水泥的凝结时间和可注射性。柠檬酸浓度为0.2 g/mL时获得的骨水泥的凝结时间最短, 为(16±0.5) min; 可注射性最好, 接近100%。骨水泥压缩强度随柠檬酸浓度增大而增强, 最大可达(26.7±1.9) MPa。SEM照片显示骨水泥中生成了许多纳米微粒。XRD、FTIR和EDS等结果证明, 这些纳米微粒主要是硼酸盐、磷酸盐和柠檬酸盐等物质, 而且柠檬酸浓度能够影响骨水泥中硼酸盐晶体的形成。此外, 柠檬酸能够加速玻璃颗粒在磷酸钠盐缓冲液中的降解速率。     

Fe/Ce氧化物纳米玻璃薄膜的制备及其性能研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了含有铁离子和铈离子的溶胶,并用浸渍一提拉法和热处理工艺在玻璃表面镀制了Fe/Ce氧化物薄膜.测试了镀膜玻璃从紫外光到近红外光的透过率和反射率,对薄膜的厚度、结合力、成分和相结构进行了分析.结果表明,Fe/Ce氧化物玻璃薄膜与基体结合牢固,晶粒处于纳米量级,能够屏蔽大量的紫外光,对红外光具有低的透过率,在可见光具有较高的透过率.当Fe/Ce金属元素配比为1:3时,得到的薄膜光选择透过性能最佳,此时薄膜紫外光透射比仅为3.6%,可见光透射比为72.8%,太阳能透射比为60%,光选择性透过系数可达1.2,具备优良的滤紫外功能和一定的隔热能力.     

改性聚硫氨酯密封材料的制备及性能

制备了兼具聚氨酯、聚硫橡胶结构特征和性能优势的新型绿色高性能高分子密封材料——改性聚硫氨酯,并考察了其制备机理、流平性、弹性恢复率、拉伸模量、浸水和浸油后定伸粘接性、冷拉—热压后粘接性、质量损失率、抗燃性及耐老化性能。结果表明,聚硫氨酯强度高,变形、弹性恢复和耐老化性优良,模量和质量损失低,定伸60%、100%、150...     

中温SOFC密封玻璃热稳定性研究

研究了一种热稳定性好的中温固体氧化物燃料电池密封玻璃. 研究表明, 此密封玻璃的热膨胀系数(室温～631℃)为9.8×10^-6/K, 与8YSZ电解质的热膨胀系数10.0×10^-6/K(室温～631℃)接近, 并且在700℃热处理300h后, 该密封玻璃的热膨胀系数几乎没有变化. 粘度实验表明, 玻璃在700℃下具有足够的刚性, 适合于运行温度在700℃左右SOFC的密封. 化学相容性的研究显示, 在700℃下与8YSZ反应300h后没有发现显著的界面反应.     

玻璃纤维增强硼酸酯改性酚醛树脂复合材料的摩擦学性能研究

将硼酸(BA)和苯基硼酸(PBA)分别引入热塑性酚醛树脂(NR)中合成硼酸酯改性酚醛树脂,并以硼酸酯改性树脂为基体、玻璃纤维为增强体制备复合材料,研究不同硼改性对复合材料摩擦磨损性能的影响.采用DSC、FTIR和TGA分别对其固化反应过程、固化结构及固化树脂热稳定性进行表征,结果表明BA和PBA改性都可以在固化后的体系中引入硼酸酯结构,从而显著提高酚醛树脂(PR)的热稳定性.硼酸酯改性NR可显著改善树脂的摩擦学性能,其中PBA含量为30 phr时复合材料表现出较好的摩擦学性能,摩擦系数降低至0.16.另外,硼酸酯的引入可以提高树脂与纤维的界面粘合性能.     

掺钕硼酸锂激光玻璃的光学吸收特性

掺杂稀土元素的激光玻璃由于本身的优点广泛应用于核聚变、高功率激光放大器和光纤激光器等领域。利用椭偏仪和TU-1901紫外可见分光光度计分别对掺钕硼酸锂的折射率、透射和反射等光学性质进行了研究,进而得到掺钕硼酸锂玻璃的折射率、透射光谱、反射光谱、吸收光谱,并对其进行了分析。发现材料在632.8nm波长处折射率为1.684,消光系数为0.056;吸收光谱主要有4个吸收峰,在可见光范围内吸收峰与Nd∶YAG的主要吸收峰大致相同,吸收截面分别为1.45×10-20cm2、1.98×10-20cm2、1.92×10-20cm2、1.94×10-20cm2。     

含氮化合物修饰的超细无机硼酸盐润滑油添加剂的结构和性能

本文对含N化合物修饰的超细无机硼酸盐润滑油添加剂的形貌、组成、结构进行了分析表征;并考察了其抗氧化性能和防腐、防锈性能.     

硼酸盐玻璃的原位转化及对浸泡液酸碱度的影响

采用火焰喷球法制备了组成为10Na₂O-10CaO-80B₂O₃(wt%)和19Na₂O-17CaO-64B₂O₃(wt%)的钠钙硼(NCB)玻璃(分别记为S1和S2)微球, 通过pH计、XRD、SEM、SEM-EDS、FTIR和BET研究了两种微球原位转化为中空羟基磷灰石(HA)微球及对浸泡液酸碱度的影响, 并以万古霉素为模型药物, 进一步研究了中空HA微球的缓释性能。结果表明, S1-HA微球具有较大的空腔体积和较好的药物负载性能, 其载药量和载药率分别达到13.5 mg/g和16.8%; 而S2微球对浸泡液pH的影响相对较强, S2-HA微球呈现显著的层状结构, 且具有较好的缓释性能, 其缓释时间可达到60 h。     

氟硅碱钙石微晶/玻璃自生复合材料的制备及其可加工性能研究

以常见的Na2CO3、K2CO3、CaCO3、SiO2、CaF2等为原料,采用烧结法制备出具有可加工性能的氟硅碱钙石微晶/玻璃自生复合材料,并结合金相显微镜、SEM、EDS等测试方法对其可加工性能的机理进行了探索.结果表明:该材料具有可加工的性能,加工表面螺纹的纹理清晰,显示出类似塑性加工的特性;晶体呈明显的短柱状结构,长径比平均为5∶1,EDS分析其主晶相的化学式为K2Na4Ca6Si12O30F6.     

聚偏氟乙烯/碳纳米管纳米复合材料的制备和表征

采用超声波分散法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料。利用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和傅立叶变换红外光谱等方法研究了复合材料的形态,考察了MWCNT用量对复合材料结晶行为和力学性能的影响。结果表明,通过超声处理,PVDF和MWCNTs之间产生了相互作用,复合体以球状的形式存在。MWCNTs的引入导致具有压电性的β相形成和屈服强度的提高。根据实验结果,对PVDF/MWCNT复合球体和β相的形成机理提出了可能的解释。     

Eu3+掺杂硼酸盐玻璃的发光性质及其热稳定性研究

荧光玻璃具有发光中心分布均匀和热稳定好等优点, 成为LED领域研究的热点。本研究采用传统的高温熔融淬火法合成了一系列Eu³⁺掺杂的硼酸盐玻璃, 通过荧光光谱手段对其发光性质及热稳定性进行了表征; 利用Van Uitert模型对样品中Eu³⁺的浓度猝灭行为进行了研究。结果表明: 样品中Eu³⁺的浓度猝灭机理为Eu³⁺离子间的交换作用导致的无辐射能量传递; 利用Arrhenius公式对荧光玻璃样品的温度猝灭行为进行了分析。结果表明: 样品中Eu³⁺的发光温度猝灭属于Crossover过程; 最后分析了Eu³⁺与荧光玻璃基质之间的相互作用。