关键词： 微观形貌   多肽纳米颗粒   细菌  

摘要： 细菌感染严重危害人类健康和公共卫生安全.基于抗菌肽(AMP)的多肽纳米颗粒在对抗细菌耐药中展现出巨大潜力,在多肽纳米颗粒与细菌相互作用的过程中,其超微结构形态的变化对阐明多肽纳米颗粒的抑菌机制至关重要.本文开发了一种对细菌具有较好亲和力的多肽纳米颗粒(BPN),并利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了金黄色葡萄球菌(***)和铜绿假单胞菌(***)在结合BPN前后的超微结构形态.结果显示,与BPN共孵育后,细菌表面覆盖着明显的凸起状物质,表明BPN可以有效结合在***和***表面.

摘要： 材料之美不仅体现在宏观,也表现在其微观组织.为了让更多材料人欣赏到美轮美奂的材料组织,培养探索微观世界的兴趣,提高仪器使用水平与艺术鉴赏能力,特此举办第七届材料微结构大赛.下方展示的是30张入围作品,更多详情可扫描右侧二维码查看.

关键词： 艺术鉴赏能力   材料微结构   二维码   仪器使用   微观世界   大赛   培养探索   美轮美奂  

摘要： 材料之美不仅体现在宏观,也表现在其微观组织。为了让更多材料人欣赏到美轮美奂的材料组织,培养探索微观世界的兴趣,提高仪器使用水平与艺术鉴赏能力,特此举办第七届材料微结构大赛。下方展示的是30张入围作品,更多详情可扫描右侧二维码查看。

关键词： 水泥/沥青复合材料   界面过渡区   形成机制   微观结构   力学性能  

摘要： 水泥-沥青复合材料(Asphalt-Cement Composite Material,ACCM)是由水泥与沥青复合制成的一种具有强承载能力和抗变形能力的新型复合材料,其在长期荷载与高温条件下具有优异的稳定性与耐久性,具有绿色、环保及经济效益高的优点,被广泛应用于公路、桥梁与铁路工程。前期大量研究表明:界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)对复合材料的力学性能、耐久性能等起着十分重要的作用,水泥-沥青界面过渡区是复合材料损伤、断裂最先发生的区域。研究对水泥与沥青复合材料界面调控与宏观力学性能提升理论进行了系统性综述,总结了水泥基材料与沥青基材料ITZ形成机制与理论,对比探讨了ITZ微结构特征表征方法及评价指标,探究了ITZ宏-微观力学性能的研究思路、试验方法及适用范围,以期为水泥-沥青ITZ微结构特征、宏-微观力学性能的研究提供借鉴作用。

关键词： 艺术鉴赏能力   材料微结构   二维码   仪器使用   微观世界   大赛   培养探索   美轮美奂  

摘要： 材料之美不仅体现在宏观,也表现在其微观组织。为了让更多材料人欣赏到美轮美奂的材料组织,培养探索微观世界的兴趣,提高仪器使用水平与艺术鉴赏能力,特此举办第七届材料微结构大赛。下方展示的是30张入围作品,更多详情可扫描右侧二维码查看。

关键词： FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料   溶胶-凝胶法   异丙醇铝添加量   绝缘包覆   有效磁导率   磁损耗  

摘要： 采用溶胶-凝胶法在FeNiMo磁粉表面包覆一层Al_(2)O_(3)绝缘层,通过调控异丙醇铝添加量实现Al_(2)O_(3)绝缘层包覆厚度的控制。扫描电子显微镜和能谱分析表明Al_(2)O_(3)绝缘包覆层的厚度随着异丙醇铝添加量的增加而增大,当异丙醇铝添加量为5 g时,Al_(2)O_(3)绝缘包覆层表面最为均匀完整。磁性能分析表明,FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料的有效磁导率随着频率的增高而下降,且Al_(2)O_(3)绝缘层越厚起始磁导率越低。交流测量仪测得的损耗表明FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料的损耗随着绝缘包覆层的厚度增大而降低。

关键词： 微结构   材料性能   超声振动辅助加工  

摘要： 生物体表微结构具有提高减摩减阻性能、改变表面浸润性及形成结构色等功能,对生物体表面微结构的研究为微结构材料的发展提供了导向和依据。常用的微结构制造方法有激光加工、刻蚀、压塑成型法及超声振动辅助加工等,通过在材料表面制备微结构进而改善材料的减摩减阻性、表面浸润性、密封性及承载能力等。超声振动辅助加工技术通过产生高频振动冲击在材料表面制备出具有一定参数的微结构,振幅、频率、相位角等超声参数以及进给速度、主轴转速及切削深度等加工参数决定了微结构形貌,超声振动辅助加工技术具有可与各种传统加工技术复合、成本低廉、简单高效及不污染环境等优势。

关键词： 连铸用铝碳耐火材料   微结构调控   原料设计   工艺参数优化   高温功能部件  

摘要： 铝碳耐火材料是连铸高温功能部件的常用材料之一,但随着钢铁连铸技术的不断发展,传统材料已不能满足要求。因此研究者常通过对原料的设计和工艺参数的优化使耐火材料在一定温度下具有特定的碳质原料自身结构、衍生碳结构和原位生成陶瓷相结构,即通过微结构调控的方法使材料具备良好的力学性能和抗热震性能,从而使铝碳功能部件适应连铸技术的发展需要。铝碳耐火材料的碳质原料结构按照特征可分为宏观片状、蠕虫状、纳米球状、管状等众多类型。研究表明,虽然具体机制不同,但这些特殊结构的存在通常对材料抗热震性能的提升有一定积极作用。衍生碳结构根据产生途径可分为残留的碳原子聚集体和气相沉积而成的新碳结构。对于酚醛树脂产生的碳原子聚集体,其本身难以石墨化,因此研究主要集中在催化石墨化方向。对于气相沉积碳,因为其生成常需要催化剂,所以研究主要集中在催化剂的催化机理及其对沉积碳结构的调控方向。而研究亦发现石墨化碳和气相沉积碳的存在往往有利于材料力学性能和抗热震性能的提升。原位生成陶瓷相结构依据控制因素可分为遗传控制和条件控制两类。前者结构与反应物原结构类似,受限制较大。而后者结构受工艺条件的影响更显著,更满足微结构调控的需要。一般认为,各原位陶瓷相的存在均与力学性能的提升联系紧密。而材料的力学性能及抗热震性能除了受到微结构形态特性影响外,还受到结构的物相特性及其分布等因素的影响。因此,必须采用合适的原料和工艺手段对特定微结构的形态、物相和分布进行整体调控以确保材料性能的提升。本文归纳了连铸用铝碳耐火材料中微结构调控的研究进展,分别对碳质原料自身结构、衍生碳结构、原位生成陶瓷相结构以及影响材料力学等性能的其他因素等进行了介绍,分析了目前研究的不足并展望了未来的研究方向,以期为高性能连铸用铝碳耐火材料的设计提供参考。

关键词： 仿珍珠层结构   砖泥结构   交叉叠片结构   动态力学性能   比吸能  

摘要： 本文以贝壳珍珠层存在的砖泥结构和交叉叠片结构为研究对象,研究不同几何参数对仿珍珠层复合材料动态断裂行为的影响。分别制备了砖泥结构和交叉叠片结构仿生复合材料。其中砖泥结构复合材料采用3D打印制备钛合金骨架,填充铝粉后真空热压烧结制备而成。由于交叉叠片结构复杂,传统方式难以制备,本文利用Ployjet光固化3D打印技术制备了硬质相和软质相相结合的交叉叠片结构复合材料。利用Abaqus有限元软件分别建立了砖泥结构和交叉叠片结构的有限元模型,通过实验结果验证了数值模拟结果的有效性,并研究了两种珍珠层几何结构对复合材料动静态力学性能的影响规律,得到如下结论:(1)设计并成功制备仿珍珠层砖泥结构复合材料,在准静态弯曲力作用下载荷-位移曲线呈阶梯式上升趋势;裂纹在复合材料内部发生偏转;抗弯强度为2033.1 MPa,断裂面消耗比能为273.5 J/m,表现出较高的吸能特性。(2)建立了仿珍珠层砖泥结构复合材料数值模型。利用实验结果验证了数值模拟的有效性。硬质相为长方形结构时应力传播的范围更广,能够更好的阻止裂纹的萌生和扩展。动态条件下,长方形结构表现出更强的抗裂纹扩展能力。在5 m/s的加载速度下,长方形结构比吸能是圆形结构的17.9倍,是正方形结构的4.3倍;在50 m/s的加载速度下,长方形结构比吸能是圆形和正方形结构的2倍。(3)建立了仿珍珠层靶板模型。研究了硬质相几何形状对复合材料抗侵彻性能的影响。与圆形和正方形靶板相比,长方形靶板使子弹速度损失了27.4%,具有更好的防护性能。增大硬质相长宽比可以有效提高仿珍珠层结构靶板的抗侵彻性能。(4)通过Polyjet 3D打印技术制备了不同硬质相厚度和层内角度的交叉叠片结构复合材料。利用Abaqus软件建立与之对应的交叉叠片结构有限元模型,数值模型与实验结果吻合度较好,相同硬质相占比条件下,减小硬质相厚度能够有效阻滞裂纹的扩展。当层内角度为90°时,静态抗拉强度由4.2 MPa减小至3.5 MPa,中等速度冲击条件下,抗拉强度由7.0 MPa减小至4.3 MPa,高速条件下抗拉强度差异较小;当硬质相厚度为0.4 mm时,随着层内角度的降低,静态抗拉强度由3.7 MPa增大至4.4 MPa,中等速度冲击条件下,抗拉强度由4.7 MPa增大至6.3 MPa,高速条件下抗拉强度差异较小。

关键词： 聚丙烯绝缘材料   纳米TiO2   空间电荷特性   电击穿特性   介电特性  

摘要： 交联聚乙烯作为传统电缆绝缘材料已有几十年的历史,但其存在副产物较多、工艺复杂、无法回收利用等问题。聚丙烯凭借环保、耐热、电性能优异等特点成为了电缆绝缘领域的研发热点。目前已有成品聚丙烯电缆料投入使用,但弹性体在保证其力学性能的同时往往会损失部分电学性能。故有必要通过合适的改性方法,在保证基体试样力学性能的前提下优化其交直流电学性能。本文以聚丙烯（PP）电缆料为基体,分别以未处理和经表面改性的TiO纳米颗粒（P90、NKT90）为填料,利用熔融共混法制备出不同质量分数（0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%）的P90-PP和NKT90-PP纳米复合材料。探究了纳米Ti O颗粒在不同含量下对复合材料微结构、电学性能以及部分力学性能的影响。通过SEM和PLM观察了微观形貌;使用DSC和XRD对复合材料的结晶熔融过程和结晶特性进行表征;分析复合材料在直流电场下电导电流随电场变化的趋势、空间电荷积聚与消散的动态过程;研究交直流电场下复合材料的电击穿特性,对比不同组分复合材料绝缘性能;测试不同频率下的介电特性,分析材料内部界面极化行为;通过拉伸实验研究纳米Ti O颗粒对基体韧性的影响。实验结果表明,P90-PP复合材料球晶尺寸较大;NKT90-PP复合材料结晶尺寸更小更规整。两种Ti O略微提高了PP的耐热性能,在含量为1wt%和1.5wt%时提前了结晶过程,增加了结晶度。NKT90提升了基体PP的断裂拉伸应变和拉伸强度。Ti O纳米颗粒在PP中引入了界面区域与陷阱限制了载流子的运动,抑制了材料的电导电流密度和空间电荷积聚情况;随着含量的增多,Ti O颗粒相互距离减小产生低阻路径利于载流子运输,电流密度开始增大,同时出现电荷积聚情况,NKT90抑制空间电荷积聚效果更好。NKT90含量为1wt%时其交直流击穿场强明显提高,分别提升5.5%和20.8%;亲水性的P90由于产生团聚导致交直流击穿场强整体低于基体。纳米Ti O整体增大了复合材料的介电常数,在2.2～2.5之间。综上所述,在NKT90含量为1wt%时其复合材料同时提升了基体的力学性能和交直流电学性能,为研发高性能绿色环保的新型电缆绝缘材料提供参考。