本文评述了近年来溶剂热合成纳米结构Bi2Te3的研究进展,重点讨论了合成过程中的化学反应和晶体生长机制,特别是Bi2Te3纳米管的合成、形成机制和组织结构特征.介绍了含纳米结构Bi2Te3的Bi2Te3基同质纳米复合结构热电材料,其热电优值ZT达到1.25,远高于基体材料,也超过目前的块状先进Bi2Te3基热电材料.

评述了用鼓膜实验方法测试薄膜与基体界面结合强度的现状和最新进展,分析了该方法针对圆孔、膜内无残余应力柔性膜试样和矩形孔或圆孔、膜内有残余应力试样(薄膜为柔性膜或刚性膜)所用解析解力学模型建立的薄膜力学性能假设前提条件、能量平衡思路和推导过程.介绍了用硅微技术制备Si基体试样的过程,指出了制备方法和解析解力学模型的特点及所存在的问题.给出了该实验方法的应用实例,指出了需要解决非硅基体的制样和薄膜塑性变形阶段力学模型等问题.

研究了添加不同颜基比(P/B)ZnO的聚氨酯涂料在3.5%氯化钠溶液中的电化学阻抗谱特征,提出了涂层电极在浸泡阶段对应的不同阻抗模型.结果表明,添加量为P/B=0.3的纳米复合涂层,颜料分布均匀适中,具有最佳电化学及耐盐雾性能.纳米复合涂层的抗介质渗透能力明显优于普通涂层,其原因是纳米材料独特的表面效应使其致密性有所提高.

研究了纯铝、普通铝硅合金和新型多组元铝合金的增黏和泡沫化特性、这三者加入Ca增黏后的物相组成和发泡后的气泡壁微观组织以及三者熔体的表面张力.结果表明:Ca加入后,经过搅拌形成的大量弥散分布的细小Al-Ca中间化合物颗粒快速增加了纯铝以及新型多组元铝合金熔体的黏度,而Ca加入普通铝硅合金中与Si等元素形成较大的颗粒,因而增黏效果不如前.两者;Ca的加入也显著降低新型多组元铝合金和纯铝熔体的表面张力,普通铝硅合金降低不多;在相同的表观黏度下,表面张力的差异是引起纯铝、普通铝硅合金、新型多组元铝合金等三种熔体泡沫化特性差异的主要原因.

用传统合成金刚石用的六面顶压机,使用工艺简单的高温焙烧法得到的MgAl2O4纳米粉体,采用超高压烧结法分别在较低温度800～U00℃和较高压强3～5 GPa下尝试进行了纳米透明陶瓷的制备,得到了平均粒径约为50～75 nm的MgAl2O4纳米透明陶瓷,发现烧结陶瓷的最佳温度为1000℃,最佳压力为4 GPa.样品的密度直接决定样品的透明度,粉体的性质对透明度也有很大的影响,透明陶瓷的纳米化使其在光学透过率方面具有独特优势.

研究了45#、GCrl5和0Crl8Ni9钢在水、酸雨和海水介质中的微动腐蚀特性,以及阴极极化作用的影响.结果表明:与干态和水介质的情况相比,在酸雨和海水中这3种钢的摩擦因数降低,阴极极化使摩擦因数升高.在酸雨和海水介质中3种钢的微动腐蚀材料流失量均小于干态,阴极极化显著降低了微动腐蚀损伤和材料流失.在微动腐蚀条件下材料的流失小于干态,微动与腐蚀之间表现出"负"交互作用,是介质及其产生的腐蚀产物膜参与微动过程的原因,从而改变了摩擦副接触区表面状态,减少了摩擦副直接接触.

用高分子凝胶法制备了氧化物固体电解质SrCeo.85Yo.15O2.925,研究了单体与网络剂的配比、烧结温度等参数对相平衡关系和材料性能的影响.结果表明:当单体与网络剂的质量比是5:1,在1300℃烧结可以合成出单相钙钛矿结构的SrCeo.85Yo.15O2.925.样品的致密性随着烧结温度的升高而提高,在1300℃烧结出的样品密度大约为理论密度的95%;电导率随着样品密度的增大而增大,700℃时样品的电导率大于0.10 mS·m-1.

在2D碳/碳(C/C)复合材料的碳纤维与基体热解碳间引入中间相沥青做过渡层,研究了中间相沥青的引入对C/C复合材料力学性能的影响.结果表明,与没有过渡层、普通沥青做过渡层、中间相沥青做过渡层的三类C/C复合材料比较,采用沥青做过渡层可以提高复合材料的力学性能,采用中间相沥青做过渡层制备的C/C复合材料的弯曲强度比采用普通沥青做过渡层提高44%,剪切强度提高15%.中间相沥青的引入可以使碳纤维束间和束内的结合强度不同,从而使基体断裂产生的裂纹扩散时发生偏转,复合材料的强度和韧性同时得到提高.

测量电晕老化前后Kapton 100 HN聚酰亚胺薄膜在均匀直流电场中的电致发光强度和光谱,研究了电致发光强度与外加电场强度的关系.结果表明:聚酰亚胺薄膜的电致发光强度随着外加电场强度的提高而提高.聚酰亚胺薄膜的电致发光谱由荧光区、磷光区和红光及红外三个区域组成,电致发光的阈值场强约为2.8 MV/cm.电晕老化处理后,聚酰亚胺薄膜的电致发光阈值场强降低,光子的产率提高并出现新峰.这些结果是电晕老化效应的综合作用所导致的.

在对填料颗粒堆积简化的基础上,建立了由渗流单元组成的二维微管模型.使用该模型对渗流过程进行模拟计算,渗流时间的计算值与实验值符合良好,并获得渗流过程的如下新规律:铝熔体在流过填料颗粒时,在填料颗粒的背压区封闭一定质量的气体,封闭的气体使附加孔隙率和通孔度增大.在渗流过程中静压力的变化分两个阶段:渗流开始时,静压力先缓慢增加,在渗流结束时瞬间,压力增加到最大值;后者对高孔隙率多孔铝的制备有重要意义.这些渗流规律为控制渗流过程和孔结构提供了依据.

研究了掺杂Ce2O3和Gd2O3对ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷电气性能的影响,发现大尺寸试样的内层电位梯度明显低于表层,即表现出"软心"特征."软心"导致试样平均电位梯度随着试样几何尺寸的增大而下降.沿轴向晶粒尺寸没有明显的差异.根据沿轴向截取的等厚薄片的电流与温度的关系,发现表层的晶界势垒高度比内层的高.这种晶界势垒高度的非均匀分布可能与添加稀土氧化物后造成的氧元素分布不均匀有关.

研究了一种Ti-IF(Interstitial-free)钢在铁素体区热轧和退火过程中织构的变化.由于轧制过程摩擦的影响,热轧织构和退火织构在厚度方向上都有很大的差异.在钢板的表层,热轧织构的主要组分是{110}(001),退火后表层的铁素体晶粒没有发生再结晶,该组分转变为{001}(110);在试样的中心和1/4面,热轧织构组分主要是较弱的(111)//ND(板法向)织构和部分(110)//RD且在{001}(110)处最强;退火后中心面上的晶粒发生了完全再结晶,{001}组分转变为(111)//ND组分使(111)//ND织构成为唯一织构组分且在{111}(112)处最强.

根据基体元素与相应的指示剂显色原理,采用贴试纸法,测定了镁合金化学镀层的孔隙率,研究了镀液参数对孔隙率的影响.结果表明,采用铬黑T作指示剂溶液测定镁合金化学镀层孔隙率的效果最佳,镁试剂I效果次之,茜素磺酸钠指示剂最差;络合剂、缓冲剂、氟化物和稳定剂等镀液参数对化学镀层孔隙率的影响趋势为:先减小,后增加.采用贴试纸法测定化学镀层孔隙率是可行的.

根据基体元素与相应的指示剂显色原理,采用贴试纸法,测定了镁合金化学镀层的孔隙率,研究了镀液参数对孔隙率的影响.结果表明,采用铬黑T作指示剂溶液测定镁合金化学镀层孔隙率的效果最佳,镁试剂I效果次之,茜素磺酸钠指示剂最差;络合剂、缓冲剂、氟化物和稳定剂等镀液参数对化学镀层孔隙率的影响趋势为:先减小,后增加.采用贴试纸法测定化学镀层孔隙率是可行的.

将1.73C%超高碳钢(UHCS-1.73C)的钢锭经过低应变、多道次锻造,加热淬火、高温回火后得到超细晶粒、球状碳化物组织,再进行循环感应热处理,得到超细晶粒马氏体基体上分布超细球状碳化物的组织,研究其组织和性能与循环感应热处理之间的关系.结果表明,随着感应加热淬火循环次数增加,组织中出现板条马氏体且数量增加,马氏体片变短、钝化,碳化物颗粒更圆整,压缩屈服强度升高,塑性增大.循环感应淬火4次后(不回火)屈服强度1105 MPa,断裂强度1992 MPa,压缩率9.8%.

以LiOH、V2O5和Cr(NO3)3·9H2O为原料,制备出锂离子电池正极材料Li1.05Crxv3-xO8(x=0,0.005,0.01,0.02,0.04,0.1),研究了Cr3+掺杂对Li1.05V3O8材料的结构、电导率和电化学性能的影响.结果表明:Li1.05CrxV3-xO8具有良好的层状晶体结构,Cr3+掺杂使(100)晶面的层间距增大;少量掺杂Cr3+不改变锂离子嵌入/脱出过程,随着掺杂量的增加,锂离子脱出过程由一步转化为两步;随着Cr3+掺杂量的增加,电导率呈现先增大而后又减小的趋势,可能是缺陷理论和静电吸引力共同作用的结果;当掺杂量x=0.005时,首次放电比容量达到296.5 mAh-g-1,比未掺杂C,+时提高了7.35%,平均放电电压提高了约0.1 V.

以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面改性剂,用溶胶凝胶方法制备出无定型改性纳米氧化钛颗粒,平均粒径为100 nm.颗粒表面改性极大地提高了纳米氧化钛与硅油的浸润性和所配制电流变液的力学性能.颗粒浓度为3.0 g/ml时,材料显示最佳的电流变效应,其静态剪切应力值可达130 kPa(4 kV/mm直流电场).与微米电流变液比较,纳米电流变液的抗沉降性能有较大的改善.颗粒的纳米粒径尺度、与基液良好的润湿性是形成改性纳米颗粒强电流变效应的主要原因.

采用连续波Nd:YAG固体激光,在NiTi形状记忆合金表面制备出表面致密、无孔洞和裂纹的氮化层,测试了这种激光改性层在37℃模拟人体体液Hank's溶液中的电化学阳极极化曲线和交流阻抗谱,研究了改性层的腐蚀行为.结果表明,NiTi合金氮化层的腐蚀电位和击穿电位正移,反应转移电阻明显提高,而腐蚀电流及界面电容下降.这说明激光气体氮化有效地改善了NiTi形状记忆合金在模拟人体体液中的电化学抗腐蚀性能.

使用加速腐蚀试验和x射线光电子能谱(xPS)等手段,研究了A3钢镀锌层钼酸盐钝化膜的组成和性能.结果表明,钼酸盐钝化膜膜层厚度大于35 nm,钝化膜外层钼元素以Mo3+、Mo6+形式存在,主要组成为:MoO3,Mo(OH)3,Zn(OH)2,ZnO,ZnMoO4;钝化膜内层钼元素以Mo3+形式存在,主要由Mo2O3,Mo(OH)3,ZnO,ZnMo2O4组成.钝化膜表面层中的MoO2-4具有抗氯离子等侵蚀性阴离子的破坏作用,使钝化膜具有阳离子选择性,提高镀锌钝化膜的耐蚀性能.

用密度泛函方法采用GGA/PW91基组对具有D6h对称性的C36及其衍生物Mo@C36进行结构优化和性能计算,研究Mo@C36稳定构型、存在的可能性及稳定性,以及Mo掺杂对C36结构及性能的影响.结果表明,Mo位于C36主轴上偏离中心约0.1 nm时,Mo@C36能量最低,结构最稳定;Mo掺杂引起笼的局部畸变,但Mo@C36仍保持完整笼型结构,其稳定性比C36有所提高.Mo原子嵌入C36使其禁带宽度增大,导电性及化学反应活性降低;费米能级下降,但仍处于禁带之间,二者均属半导体性质的材料.C36结构及性能的变化与Mo所处的位置及Mo与C36笼之间的电子迁移有关.

以自行合成的4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)和商品对苯二甲酸(TPA)为单体原料,以多聚磷酸(PPA)为溶剂,制备了高相对分子质量PBO聚合物.研究了PBO聚合过程中TPA单体的粒径、溶剂的浓度以及搅拌器、聚合前脱除HCl的方式对PBO聚合和所得产物分子质量的影响.结果表明,TPA粒径小、聚合结束时PPA中P2O5的浓度维持在84%左右,有利于得到高相对分子质量的PBO聚合物.新型双螺带搅拌器能提高搅拌的效果,加压脱除HCl的工艺能有效地实施聚合的稳定控制,利用双螺杆挤出机同时完成了后聚合和液晶纺丝,得到了特性粘度([η])达到20～30 dL/g的PBO聚合物,采用干喷湿法成型制备出的金黄色的PBO纤维手感柔软、拉伸强度达到4.38 GPa.

测量了中碳钢试件表面各点的磁记忆信号,并观察断口的组织,研究了外载荷对磁记忆信号的影响和金属磁记忆的微观机理.结果表明:在弹性变形阶段内,随着载荷的增加中碳钢试件表面各点磁信号值由初始无规律分布逐渐向磁有序状态转变;进入塑性变形阶段后,位错对磁畴运动的钉扎使磁有序转变过程停止,磁信号几乎不再随载荷而变化.对于在弹性和塑性加载范围内卸载的两个试件,表面磁信号均具有不同程度的时效现象,试件的断口呈现韧窝及准解理混合断裂形式.

研究了含Co的Finemet型(Fe0.5Co0.5)73.5Nb3Sil3.5B9Cul和(Fe0 5Co0.5)73.5Nb2VlSi13.5B9Cu1合金在不同温度纳米晶化后的磁性.结果表明,用V部分替代Nb对淬态(Fe0.5Co0.5)73.5Nb2V1Si13 5B9Cu1非晶合金的居里温度没有明显的影响,但是形成(Fe0 5Co0.5)73.5Nb2V1Si13 5B9Cu1纳米晶合金使剩余非晶中Co的含量降低,导致初始磁导率在高温下快速衰减;用V部分替代Nb使(Fe0.5Co0 5)73.5Nb2V1Si13.5B9Cu1纳米晶合金中的晶体相含有更多的Co,增大了材料的饱和磁感应强度Bs并显著提高了初始磁导率.