纳米技术在建筑材料中的发展与应用

综述了纳米科技的基本概念、产生、发展及其战略意义,讨论了国内外近几年纳米材料和纳米技术的研究成果及应用发展,并对纳米材料在高强度和高韧性纳米陶瓷材料、新型纳米结构的玻璃、塑料和橡胶制品、粘合剂、密封胶和润滑剂、特殊的光学性能材料、催化剂、水泥添加剂、新型防护材料、静电屏蔽材料、耐热、隔热、阻燃材料、涂料等建材领域的直接应用以及其潜在价值进行了讨论。     

镍纳米粉的比表面积测试研究

采用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉末．利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌、晶体结构、粒度进行性能表征．依据BET多层吸附原理，采用静态低温氮气等温吸附方法，测试镍纳米粉末在液氮温度(77K)环境下在气体饱和蒸气压力范围内对氮气的吸附量，利用图解法由吸附等温线求出单层吸附容量，由BET吸附公式计算出纳米粉末比表面积为14．23m2／g．     

镍纳米粉的比表面积和孔结构研究

采用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉,利用X射线衍射(XBD)、透射电子显微镜(TEM)对粉末的形貌、晶体结构、粒度进行了表征。样品的N_2的吸附-脱附等温线采用静态表面吸附仪在液氮温度下(78 K)在气体饱和蒸气压力范围内测试。依据BJH理论模型计算探讨了样品的累积孔表面积、累积孔体积、孔径及其BJH脱附分布等性能。用图解法由等温吸附直线求出单层吸附量,利用BET吸附公式计算出样品的比表面积。结果表明,镍纳米粉的比表面积为14.23 m~2/g,粒径为46 nm。     

铁纳米粉体的磁性能研究

为了研究铁纳米粉体材料与常规材料在磁性能方面的不同,采用阳极弧放电等离子体方法制备了铁纳米粉体。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等测试手段对样品的形貌、晶体结构、粒度、磁性能进行表征,并对振动样品磁强计测量静态磁特性的原理进行了分析。测试结果表明,样品呈规则的球形链状分布,表面光洁,平均粒径为39nm,粒径范围分布区间窄,晶体结构为bcc结构的晶态;纳米结构材料与常规材料在磁结构上有差别,铁纳米粉体的饱和磁化强度Ms为53emu/g,剩余磁化强度Mr为1.5emu/g,矫顽力Hc为32.2Oe。     

超细粉体对水泥基材料力学性能的影响

为了研究超细粉体在水泥基材料中的应用,对掺加不同活性超细粉体的水泥基试件进行了抗压强度和抗折强度的测试,讨论了矿粉A掺量、硅粉掺量、复掺矿粉A和硅粉对水泥基材料力学性能的影响。结论表明:活性超细粉体对水泥基试件的抗折和抗压强度有较大影响,尤其是硅粉能够很好地提高试件的抗折强度和抗压强度。通过SEM形貌分析,说明掺加的超细粉体能够与水泥基材料内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善水泥基材料的微观结构。     

Co掺杂ZnAl_2O_4纳米颗粒的制备与光学性质

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,采用水热法成功制备了不同掺杂比例的Zn_(1-x)Co_xAl_2O_4(x=0,0.20,0.40和0.60)纳米晶。并对样品的晶体结构、形貌、化学成分、价态和光学性能进行表征。实验结果表明,本方法所制备的不同掺杂浓度的Zn_(1-x)Co_xAl_2O_4纳米颗粒为尖晶石结构,晶化程度良好。根据XRD数据计算了晶胞参数a、晶格间距d_(hkl)、晶粒尺寸D,随着掺杂Co离子浓度的增加,均表现为减小趋势。XPS能谱显示大多数Co离子占据四面体中心位置,但有少量的Co离子占据八面体中心位置。随着掺杂Co离子浓度的增加,紫外吸收光的强度逐渐增加。     

约束弧等离子体制备不同形貌的铝纳米晶

在惰性气氛下,采用约束弧等离子体技术制备了不同形貌的铝纳米晶,研究了工艺参数对纳米晶形貌的影响,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)对样品的形貌、晶体结构、成分进行表征.同时对纳米晶的形成机理进行了探讨.实验结果表明,气体压力、气体流量和反应时间是影响纳米晶形貌的主要因素,通过控制工艺参数,可以得到不同性能的铝纳米晶,从而实现铝纳米晶的可控制备.     

碳包覆氧化亚钴纳米颗粒的制备与性能研究

采用直流电弧放电等离子体技术成功制备了碳包覆氧化亚钴纳米颗粒,并对样品的形貌、晶体结构、粒度、比表面积和孔结构采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能量色散光谱(XEDS)、拉曼散射光谱(Raman)和N_2吸-脱附等测试手段进行了分析。HRTEM表明该方法制备的碳包覆氧化亚钴纳米颗粒具有典型的核壳结构,颗粒形貌主要为球形或椭球结构,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在20~60nm,平均粒径为40nm,外壳碳层的厚度为5nm。XRD证明样品的内核为面心立方结构的氧化亚钴纳米颗粒,外壳为碳层。XEDS图谱表明样品中主要存在Co、O和C元素的特征峰。Raman光谱说明样品中碳外包覆层的石墨化程度较低,发生了红移现象。样品的N_2吸附-脱附等温曲线属Ⅳ型,BET比表面积为33m~2/g,BJH脱附累积总孔孔容和脱附平均孔径分别为0.078cm~3/g和11nm。当量粒径为43nm,与TEM和XRD测得的结果基本一致。     

纳米SiO2改性聚合物水泥基复合材料早期微观结构及性能

利用纳米SiO₂(nano SiO₂)早期可促进聚合物水泥基复合材料水化速率、提升其力学性能、改善其界面过渡区(ITZ)性能及优化其孔隙结构等特点,借助XRD、SEM、EDS、显微硬度(MH)及压汞(MIP)等试验,揭示了nano SiO₂对聚合物水泥基复合材料早期性能影响的微观机制。结果表明:当nano SiO₂掺量为2wt%时,聚合物水泥基复合材料的力学性能最优,3 d和7 d龄期抗压强度分别为57.5 MPa和67.3 MPa,较仅仅掺加聚合物的水泥基复合材料分别提高了12.7%和13.9%;nano SiO₂的掺入改变了聚合物水泥基复合材料水化产物数量及微观形貌。对于ITZ性能,nano SiO₂掺入后,聚合物水泥硬化浆体-骨料的ITZ厚度减小,形貌变得更加致密;ITZ的钙硅比因nano SiO₂的加入变小而其显微硬度变大;此外,nano SiO₂加入后可以进一步填充聚合物水泥基复合材料更加细小的孔隙,使其凝胶孔比例变高,最可几孔径变小,大大优化了聚合物水泥基复合材料的孔隙结构。      

考虑螺距时圆截面螺线管电流磁场的空间分布

用数值模拟方法和磁场迭加原理,分析计算了疏松型圆截面螺线管电流磁场的空间分布与螺线管长度、螺距的关系。计算结果表明,螺线管越短、螺距越大时,螺线管内均匀磁场区域越小,螺线管两端垂直于轴线方向的磁场越强,但当螺线管较长、螺距较小时,螺线管内均匀磁场区域较大,磁场分布与密绕螺线管的基本相同;螺线管外的磁场很弱,并且衰减较快。