- 黄惠中;李博;赵超;蒋肖;曾小军;
电磁波的污染促使高性能电磁波(EMW)吸收剂的发展，然而单一组分的吸波材料不能满足目前的性能要求。因此，多组分复合材料是目前的研究焦点。该研究巧妙地设计Co Zn基金属有机骨架(Co Zn-ZIF-L)纳米片，并转化为氮掺杂的碳包裹的Co Zn纳米颗粒(Co Zn@NC)。随后，利用水热工艺在Co Zn@NC表面复合超小的Cu S纳米颗粒，构建强界面耦合结构，有效地将Co Zn@NC与Cu S的介电性能优势结合起来。实验结果表明，优化后的异质结构显著提高了电磁波吸收能力。Co Zn@NC/Cu S异质结构表现出优异的EMW吸收性能，其反射损耗(RL)达到-56.2d B，匹配厚度仅为1.46 mm，有效吸收频带宽(EAB, R_L≤-10 d B)达4.13 GHz。该工作为设计一种强界面耦合的高性能EMW吸收材料提供了一条高效的思路。
2024年01期 v.45 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K] [下载次数：35 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 李亚茹;丁宏政;张小婷;汪潇;王继娜;苗蕾;
为了阐释水热环境下的脱硫石膏晶须(CalciumSulfateWhisker,HH-CSWs)的生长机理，以提高脱硫石膏(Flue Gas Desulfurization, FGD)的高附加值利用，在120℃的硫酸溶液中，保温时间为60 min的水热条件下合成了大长径比半水硫酸钙晶须。通过Rietveld方法拟合精修了HH-CSW样品及脱硫石膏的XRD曲线。根据Rietveld拟合结果，建立了HH-CSW样品及脱硫石膏的结构模型。晶体结构模型对比分析结果表明，脱硫石膏与HH-CSW晶须的晶体结构存在着明显区别：一是在脱硫石膏结构中有六个Ca-O-S键和两个Ca-O-H键，在HH-CSW结构中有八个Ca-O-S键；二是脱硫石膏结构中有两个H_2O通道(分别沿c轴和a轴方向)，而HH-CSW结构中只有一个H_2O通道。据此可以推断脱硫石膏水热制备HH-CSW的形成机理是脱硫石膏结构中两个Ca-O-H键断裂释放H_2O，并与S结合形成两个新的Ca-O-S键，沿c轴释放H_2O分子从而失去部分结晶水形成了HH-CSW，为制备大长径比脱硫石膏晶须提供理论依据。
2024年01期 v.45 97-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K] [下载次数：100 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 郑岐;孙侨阳;于景坤;袁磊;
碳化硅铝是一种良好的含碳耐火材料抗氧化剂。该研究以铝粉、硅粉和碳粉为原料制备出碳化硅铝陶瓷，并将其置于1000℃～1500℃温度范围内的还原气氛中，以模拟碳化硅铝在含碳耐火材料中的实际使用环境并对其性能和反应机理进行了研究。研究结果表明，在还原性气氛下，碳化硅铝在1000℃～1400℃温度范围内先与一氧化碳通过气相反应生成氧化铝、碳化硅、碳及铝硅酸盐玻璃相。当温度升至1500℃时，氧化铝和碳化硅与一氧化碳通过气相反应生成莫来石。上述反应将会在含碳耐火材料表面形成保护膜，阻止含碳耐火材料的氧化，提高了含碳耐火材料的抗氧化性。
2024年01期 v.45 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 2076K] [下载次数：53 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 谢富成;陈豆;莫高明;何流;黄庆;
聚碳硅烷(PCS)是碳化硅(SiC)纤维和陶瓷的重要先驱体之一。以PCS作为先驱体制备SiC纤维和陶瓷时，通常存在陶瓷产率低的问题，进而影响最终产品质量。利用含铑催化剂以及偶氮二异丁腈，使通常不易进行硅氢化反应的丙烯腈和PCS发生反应，将氰基引入PCS分子中，合成出新型含氰基聚碳硅烷(PCSCN)先驱体。与PCS相比，以含铑催化剂合成的PCSCN的陶瓷产率可大幅提高至80%以上。用红外、核磁分析了PCSCN的分子结构，结果表明两种催化剂引发的硅氢化反应均是以α加成方式为主。此外，以含铑催化剂催化硅氢化反应时，反应程度初期随着反应时间延长、反应温度升高而加深，但反应5 h后或60℃以上基本不变；增加丙烯腈的量有利于增加反应程度，从而引入较多的氰基，但增加幅度不明显。
2024年01期 v.45 109-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K] [下载次数：44 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 邢子翱;赵慧珍;庆达;王建省;曾雄丰;
采用Ba(OH)_2·8H_2O、Ti O_2通过水热—煅烧法制备四方相Ba Ti O_3。以三聚氰胺为前驱体，热缩聚法制备g-C_3N_4。简单研磨制备不同质量分数Ba Ti O_3/g-C_3N_4压电光催化复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外—可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)对样品结构、形貌、光学性能进行表征。在模拟太阳光与超声波作用下降解罗丹明(Rh B)，研究了复合材料的压电光催化性能。结果表明：10%Ba Ti O_3/g-C_3N_4光吸收性能最好，压电光催化性能最优，100 min内对Rh B降解率为97.81%，是g-C_3N_4降解速率的1.48倍。捕获剂实验表明，压电光催化条件下·OH与·O_2~-为主要活性物种。
2024年01期 v.45 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K] [下载次数：546 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 毛帮笑;夏细胜;王大奎;高国胜;白乐乐;高震洋;吕海花;李晓辰;冯晓雨;
通过系统研究烧结温度对SiO_(2f)/SiO_2陶瓷基复合材料的密度、孔隙率、微观形貌、拉伸性能、弯曲性能及韧性的影响，获得了高强高韧性复合材料。随着烧结温度升高，材料密度升高；而孔隙率先降后升，归因于基体的收缩增加，且在850℃下收缩严重产生了微裂纹。微观形貌结果表明：随着烧结温度升高，收缩增加，SiO_2基体由粗糙变得光滑；基体由颗粒黏接状转变为陶瓷熔融状；且纤维与基体结合由弱变强。随着烧结温度的升高，拉伸强度逐渐降低。拉伸性能主要取决于复合材料的韧性。随着烧结温度升高，弯曲强度先升后降，并在700℃取得最高值71 MPa。只有在基体具备一定强度前提下，韧性才能充分发挥作用。在650℃～750℃烧结温度制度下，复合材料可实现拉伸性能、弯曲性能与韧性的最优化。
2024年01期 v.45 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K] [下载次数：185 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 陈博;董博;邓承继;邹起良;丁军;朱万政;王前;张雍;祝洪喜;余超;
以TiO_2粉、石墨粉、Al/Si/Al_2O_3复合粉体为原料，在氮气气氛下经1400℃～1600℃保温2 h，采用碳热还原氮化法制备得到莫来石-Ti(C,N)复合材料，研究了烧成温度对复合材料物相组成、微观结构与力学性能的影响。结果表明：经1400℃热处理后，试样的物相组成为Ti(C,N)、SiO_2和硅线石。随热处理温度升高至1450℃～1600℃，硅线石消失的同时，试样出现了短柱状莫来石，并与无定形SiO_2紧密连接，形成有效的化学结合。当烧成温度为1500℃时，大量开口气孔随颗粒重排、界面移动而消失，材料颗粒间结合较为紧密，气孔数量明显减少，该烧成温度下试样具有最佳综合性能，其体积密度、弹性模量、抗折强度和维氏硬度分别为(3.48±0.02) g·cm-3、(138.5±0.1) GPa、(158.0±0.03) MPa和(21.01±0.01) GPa。
2024年01期 v.45 133-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K] [下载次数：73 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 刘胜;王营营;满延进;朱保鑫;李伶;王伟伟;王晓东;王洪升;宋涛;杨治华;刘文进;
以商用氮化硅粉体为研究对象，重点考察了粉体种类、粒度、杂质离子含量、相组成对所制材料性能的作用规律。该研究探讨了不同粉体对氮化硅陶瓷密度、抗弯强度、导热系数、摩擦磨损性能和微观形貌的影响。结果表明：采用甲醇改性液处理20 min得到的氮化硅粉体，制备得到了热力学性能最佳的氮化硅陶瓷：密度为3.16 g·cm~(-3)、抗弯强度为(727±20) MPa、热导率为71.6 W·m~(-1)·K~(-1)、Si_3N_4陶瓷与C/SiC陶瓷在1200℃下摩擦系数低于0.7，高温下氮化硅陶瓷仍表现出优异的耐摩擦磨损性能。
2024年01期 v.45 139-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 2487K] [下载次数：183 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 陈义;邱海鹏;陈明伟;谢巍杰;王岭;张琪悦;
固态聚碳硅烷和全氢聚碳硅烷是目前研究较多的聚合物碳化硅陶瓷先驱体，在碳化硅陶瓷及其复合材料的制备方面具有广泛应用。制备了由不同比例固态聚碳硅烷(PCS)和乙烯基全氢聚碳硅烷(VHPCS)组成的复相碳化硅陶瓷先驱体，并对先驱体及其裂解产物的理化性质以及结构等进行了研究。研究表明，当PCS引入量低于30 wt.%时，PCS/VHPCS复相先驱体黏度低于200mPa·s；当PCS引入量低于20wt.%时，陶瓷产率可达到80%以上。PCS/VHPCS复相先驱体陶瓷产物为半结晶状β-SiC，晶粒尺寸较小，无明显晶界出现，且元素分布均匀，碳硅比低于PCS衍生陶瓷。
2024年01期 v.45 150-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K] [下载次数：49 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 吴建锋;魏鹏;徐晓虹;谢国斌;陈智超;
堇青石陶瓷具有热膨胀系数低、抗热震性好、耐高温等特点，被广泛应用于高低温急剧变化的环境。如何进一步降低堇青石陶瓷的热膨胀系数，提升其使用性能，仍然是国内外研究的热点，以单层片状结构的苏州高岭土、滑石和γ-Al_2O_3为原料，设计了不同的配比组成并制备了堇青石低膨胀陶瓷样品。采用XRD、SEM、CTE和EPMA等测试技术对样品的结构和性能进行了表征。探究了偏化学计量不同配比组成对合成堇青石陶瓷的结构与性能的影响。结果表明：偏镁样品(Si/Al为1.34时)合成的是单一的纯相堇青石；样品的热膨胀系数为1.91×10~(-6)℃~(-1) (25℃～800℃)，抗折强度为50 MPa，气孔率为20%，体积密度为1.90 g·cm~(-3)。风冷热震循环试验(25℃～1000℃) 30次后抗折强度损失率仅为2.66%。偏镁组成中的MgO促进了高温液相的生成，液相传质推动高温化学反应充分进行，提高了样品中的堇青石含量(达到了99 wt.%)，生成的堇青石晶粒定向排列，降低了样品的热膨胀系数，提高了样品的抗热震性。
2024年01期 v.45 156-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 3196K] [下载次数：107 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 吴安健;李其江;李锦伟;林子薇;
热释光技术通过释放瓷器烧制至今累计的辐射量来计算瓷器的年龄，而人工辐照对热释光的鉴定产生了一定的影响，通过人工辐照可以增加瓷器的“年龄”，从而将一件“新”的瓷器变成一件“旧”的瓷器。通过易接触瓷器的辐照源(高铁站等场所的安检、实验室的人工辐照、X射线荧光光谱仪等)对瓷器产生的影响进行分析。研究表明：高铁站等场所的安检装置对瓷器测年并不能造成影响；常规时间的XRF测试对瓷器的断代不会产生影响；实验室中的辐射剂量能够定量增大瓷器的热释光年代，实验室人工辐照剂量对瓷器年龄的影响的呈线性规律，瓷器在实验室接受人工辐照时间过长将出现辐照吸收衰退现象。
2024年01期 v.45 166-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K] [下载次数：72 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 陈旻骁;张茂林;刘雨婷;吴琳;
使用实验考古的方法，以长石、石英、高岭土、方解石、滑石、骨灰、氧化铁等原料对宋元时期钧瓷天蓝釉进行工艺再现，并利用超景深显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜与色度仪对烧制样品进行综合分析，探讨配方SiO2/Al2O3摩尔比与骨灰含量对钧釉面外观及显微结构造成的影响，以进一步明晰宋元钧釉的分相和呈色机理。结果表明，配方中不含骨灰且Fe2O3含量不变时，随着SiO2/Al2O3摩尔比的升高，釉中逐渐形成分布密集的微小分相，造成较强漫散射，釉色由透明青绿向乳白色转变，但不会形成天蓝色，因而SiO2/Al2O3摩尔比是形成钧釉乳白色的主要原因；随着骨灰含量逐渐升高，釉中微小分相逐渐长大成球形与连通蠕虫形，尺寸60 nm～140 nm，增强了结构色，釉色由青绿向天蓝色转变，与宋元天蓝色钧釉相近，因而骨灰是形成钧釉天蓝色的主要原因。
2024年01期 v.45 173-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K] [下载次数：97 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 朱永红;戴晨雨;李蔓华;
目前，陶瓷辊道窑烧制温度主要通过热电偶检测。由于热电偶容易老化，造成温度检测精度逐渐变低，以致影响陶瓷制品烧成质量。针对此问题，提出将基于深度学习火焰图像特征识别与热电偶点检测数据融合代替热电偶的辊道窑温度智能检测方法。该方法是针对陶瓷辊道窑火焰图像采用一种基于移位窗口视觉自注意力机制的多尺度特征提取网络，利用卷积神经网络和Transformer分支的局部和远程特征来保留更多图像信息，获得较准确的火焰图像特征，并与热电偶点检测数据融合，从而实现对陶瓷辊道窑温度的精确检测。该多尺度特征提取网络模型首先是采用一种基于多层Transformer的自编码器网络提取出其中的浅层和多尺度深层特征，其次将多个特征融合到Transformer和卷积神经网络中使其获得足够的能力去捕捉特征信息，最后将热电偶点检测获得的数据输入前面的网络中，利用特征级信息融合来是实现火焰图像特征与关键点检测温度数据的融合。实验结果表明，本文提出的融合网路模型比基于卷积神经网络融合方法特征识别平均准确率提高了1.75%，平均误差产生的减少了2.67%，其大多数指标上优于卷积神经网络分支或Transformer分支图像融合，因而本文的方法有效可行。
2024年01期 v.45 180-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K] [下载次数：132 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 闫忠伟;范欣愉;
基于环编工艺制备碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(SiCf/SiC)包壳管纤维预制体，并通过PIP方法浸渍烧结制备核能包壳管是当前高容错包壳管的研究热点之一。在乏燃料反应堆中，为了提升热交换效率，包壳管壁厚一般不应超过0.75mm，同时还需要承受复杂外界工况与内部兆帕级气压，这为4m长包壳管的结构设计带来巨大挑战。如何面向SiCf/SiC复杂成型过程，系统性建立一种反映复合材料多层级结构的有限元模型，成为包壳管安全设计的首要前提。该研究基于有限元接触算法，建立了包含环编工艺参数的碳化硅纤维环编预制体有限元模型。通过细观—宏观多尺度方法探究了纤维体积含量、纤维和基体力学性能等参数对核能包壳管力学性能的影响，打通了从制备工艺到强度校核的一体化设计链条。通过将多尺度模型与传统的层合板理论方法构建的核能包壳管模型对比，验证了后者扭转强度预报值比前者高估了69%，存在极高的设计风险。研究通过初步探索联合工艺仿真与多尺度仿真设计优化复杂碳化硅复合材料结构，并预报诸如强度和模量等力学性能，以降低昂贵的制备成本和实验成本，为未来开展复杂碳化硅纤维增强碳化硅复合材料结构的强度设计提供了较为可靠的工具。
2024年01期 v.45 191-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2000K] [下载次数：83 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]