基于静电纺丝法原位极化PVDF纳米纤维薄膜构建高效压电纳米发电机

全球化石能源危机和环境污染问题使得高效利用绿色、可再生清洁能源成为大势所趋.机械能因其丰富、易获取和无污染等特点被认为是理想的替代能源之一.压电纳米发电机（PENG）可以将环境中的机械能转化为电能,为电子设备提供动力.然而,传统的压电材料必须通过电极化诱导偶极子排列才能获得压电性能,增加了器件制备的工序和能耗.同时,当去除外加电场时会发生退极化效应,致使压电材料的性能稳定性下降.通过静电纺丝法纺丝过程产生的强电场和机械拉伸使聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米纤维晶体中的偶极子定向排列,从而实现原位极化,获得了高电活性β相达78.7%的PVDF纳米纤维薄膜.基于该薄膜构建的PENG实现了机械能向电能的直接转化,其开路输出电压为1.6 V,短路输出电流为0.14μA,分别是旋涂法制备薄膜的4.5和2.6倍.PVDF-PENG通过桥式整流器在人的手指敲打60 s后可将1μF的电容器充电到2 V.在200 MΩ的外加负载下其最大输出功率为0.03μW.PVDF-PENG在连续2000次按压发电后,仍能保持约100%的输出能力,验证了其长期稳定的服役能力.最后PVDF-PENG通过采集手指轻敲的能量可...     

高铝矾土碳热还原氮化合成SiAlON的反应过程

以天然铝硅酸盐原料为基础,研究合成SiAlON是新世纪耐火材料的发展方向之一.本实验室采用我国丰富的高铝矾土为主要原料,以炭黑、Si粉和Al粉为还原剂,研究了还原氮化合成SiAlON过程的机理并已取得了一定的成果.3种还原剂中,炭黑的成本相对较低,对反应烧结法直接合成SiAlON材料具有重要意义,因此有必要对矾土碳热还原氮化法合成SiAlON的机理进行研究.     

高铝矾土-硅粉氮化合成SiAlON的过程研究

分别以w(Al2O3)为68.08%和45.56%的两种高铝矾土及硅粉为原料,按合成SiAlON的理论配比配料(Si粉过量5%),成型后在流动N2(流量为0.06~0.1m3.h-1)中进行热重分析,同时测定试样在不同温度(900~1500℃)保温6h后的质量变化,并分析氮化后试样的物相变化,从而探讨该试样的氮化过程及其机理。结果表明,高铝矾土-硅粉试样在流动N2中的氮化反应过程可大致分为3个阶段:1)Si粉氮化阶段(900~1200℃),Si粉氮化生成Si3N4和Si2N2O;2)SiAlON形成阶段(1300~1400℃),生成O’-SiAlON和β-SiAlON;3)β-SiAlON的生长发育阶段(1450~1500℃),部分O’-SiAlON转化为β-SiAlON,Al2O3在β-SiAlON中的固溶度增加。     

基于电化学传感器的SF6/N2混气中分解产物动态修正检测方法

SF6/N2混气能有效克服SF6气体低温液化及环保问题而在电力工业领域广泛应用,基于SF6/N2混气分解产物的化学检测对高压电气设备潜伏性故障诊断意义重大.针对不同比例的SF6/N2混气背景对分解产物检测带来偏差问题,在高斯矩阵去交叉算法基础上,采用动态修正算法,实现一台SF6分解产物分析仪动态检测不同比例SF6/N2...     

功能化新型耐火材料的设计、制备及应用

围绕两种新型耐火材料展开,即钢包精炼用高性能低碳镁碳耐火材料以及超低氧钢用耐火材料,初步实验表明,将大尺寸的碳硅化铝（Al₄SiC₄）引入到镁碳砖（MgO?C）中不仅可以提高其抗氧化能力,又能对含碳耐火材料氧化后的疏松结构进行修复,有望成为新一代钢包精炼用高性能低碳镁碳耐火材料;CaO?MgO?Al₂O₃（CMA）材料兼具优异的热机械和耐渣侵性能的同时,还可以在服役过程产生低熔点精炼渣相,具备净化钢水的潜力。可以预见,上述功能化新型耐火材料有望为高品质钢的进一步发展提供有力材料支撑。      

二维过渡金属碳化物/碳氮化物（MXene）的稳定性及改进方法

二维（2D）过渡金属碳化物/碳氮化物(Mxene)材料,因其良好的亲水性、导电性、柔韧性以及高赝电容等特性,在储能、海水淡化、催化、电磁干扰屏蔽、透明导电薄膜等领域有着巨大的应用潜力。然而,由于MXene材料中活性过渡金属、表面官能团以及结构缺陷的存在,使其在无保护的环境中（含有水、氧等）很容易被氧化,导致稳定性较差。MXene材料的氧化破坏了其片状结构,降低了其电导率,限制了其更广泛的应用。本文简要介绍了MXene的结构和合成方法;综述了MXene在不同条件下不稳定的机理,即表面官能团和周围介质发生氧化反应;并从储存条件、合成方法、气氛热处理、表面电性修饰、掺杂等方面讨论了提高MXene稳定性的方法。      

ZnFe2O4与CaCl2氯化反应机理

利用CaCl₂为氯源与含锌冶金粉尘的重要组分ZnFe₂O₄进行反应,并利用扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分析了ZnFe₂O₄粉体与CaCl₂反应面和反应产物微观形貌的变化,讨论了ZnFe₂O₄与CaCl₂的反应机理.认为反应过程包括一个固液反应和气体挥发过程.ZnFe₂O₄颗粒被熔融CaCl₂包裹,在固液界面发生氯化反应,生成的ZnCl₂溶解在CaCl₂液膜中,并在气液界面挥发逸出,而CaFe₂O₄的产物层不断增大,同时伴随着多个颗粒间的黏结和融合长大.     

层状氮化硼纳米片的制备及表征

基于前驱体合成与氨气氮化两步法,通过对前驱体合成关键参数B源/N源比、分散剂种类、前驱体干燥方式进行调控,实现了大比表面积、少层氮化硼纳米片材料的制备。其优化条件为以硼酸为硼源,尿素为氮源,硼酸与尿素摩尔比为1∶30,甲醇和去离子水作为分散剂,利用真空冷冻干燥方式合成前驱体。将前驱体在氨气气氛下900 ℃保温3 h合成了氮化硼纳米片。利用X射线衍射测试、X射线光电子能谱测试、拉曼光谱测试、热重分析测试等对合成产物进行了物相和结构表征,利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、氮气吸脱附曲线等对合成产物进行了形貌及比表面积表征。结果表明:合成的氮化硼为六方氮化硼纳米片（h-BNNSs）,纯度高,形貌类石墨烯,层数为2～4层,厚度平均为1 nm,比表面积为871.8 m2·g?1,单次产物质量平均可达240 mg,合成产物平均产率可达96.7%。该方法简单易操作,实现了大比表面积少层氮化硼的制备,有助于氮化硼在各应用领域的研究,如氮化硼/石墨烯复合材料、纳米电子器件、污染物的吸附、储氢等。      

SiAlON材料的氧化行为

SiAlON材料在高温氧化气氛下的氧化行为和氧化机理一直是材料科学领域关注的焦点.本文综述了SiAlON材料氧化的相关研究,分析对比了单相和复相SiAlON材料的氧化行为,讨论了SiAlON材料的氧化影响因素以及氧化机理,指出了SiAlON材料氧化研究存在的问题.