关键词： 3D打印   天线罩   透波率   计算模拟   蜂窝结构  

摘要： 为研究宽频透波3D打印氮化硅天线罩多孔微结构,利用SLA光固化3D打印技术制备了氮化硅测试试样,对其电磁性能进行了测试.利用计算模拟方法,设计并研究了Ku(12~18 GHz)及Ka(27~40 GHz)波段不同厚度氮化硅实体结构、蜂窝结构以及梯度蜂窝结构的电磁性能.结果表明:厚度与微结构设计显著影响氮化硅材料电磁性能.蜂窝氮化硅多孔结构使透波率得以显著改善.在进行梯度设计后,梯度蜂窝氮化硅多孔结构能减小电磁波在界面处的反射,并实现结构的阻抗梯度渐变,其在Ku(12~18 GHz)及Ka(27~40 GHz)波段的透波率均达到80%以上,且在全波段具有极低(低于3%)的能量损耗率.

关键词： 纳米粉体   Yb:Sc   O   透明陶瓷   热等静压烧结   光学性能  

摘要： Sc2O3作为固体激光增益材料的基质，具有热导率高、与激活离子匹配性好等优点，在高功率固体激光应用中有着广阔的应用前景。目前，Yb掺杂的Sc2O3陶瓷可以在很高的烧结温度下合成，但陶瓷的光学质量和烧结温度还有待进一步优化。本文采用共沉淀法制备了5%Yb:Sc2O3（掺杂量为质量分数）纳米粉体，并采用真空预烧结和热等静压（Hot Isostatic Pressing， HIP）后处理制备了5%Yb:Sc2O3透明陶瓷。从热重分析、XRD以及扫描电镜的结果，证明了碳酸氢铵共沉淀法能得到分散性好、平均晶粒尺寸29 nm的立方相Yb:Sc2O3纳米粉体。详细研究了真空预烧温度（1500～1700 ℃）对Yb:Sc2O3陶瓷的致密化过程、微观结构变化及光学透过率的影响。结果表明，所有样品均具有均匀的微观结构，且随着烧结温度的升高，样品的平均晶粒尺寸增大。值得注意的是，1550 ℃预烧的Yb:Sc2O3陶瓷经HIP后处理后，在1100 nm处的最佳直线透过率达到78.1%（理论值为80%）。同时，还评估了Yb:Sc2O3陶瓷的光谱性能。5% Yb:Sc2O3陶瓷的最小粒子数反转参数β和发光衰减时间分别为0.041和0.49 ms。通过本工作，Yb:Sc2O3的光学质量得到了优化，并将最佳真空烧结温度控制在较低的温度（1550 ℃）。综上所述，采用共沉淀法成功制备了Yb:Sc2O3纳米粉体，通过1550 ℃真空预烧结和HIP后处理制备出了光学质量良好的透明陶瓷。

关键词： MAX相   银基复合电触头   纳米力学行为   材料微结构   电弧侵蚀机理  

摘要： 银基电触头是承载低压电器设备结构-功能一体化的关键材料，而在实际服役过程中“材料组成-力学特性”的维持是抵抗电弧侵蚀进而避免电触头材料过早失效的关键。阐明材料在电弧侵蚀过程中纳米力学性能的演变规律，对于丰富电接触机理、开发新型电接触材料进而推动低压电器更新换代具有重要意义。本文设计了经不同次数电弧侵蚀的Ag/Ti2SnC电触头材料样品，并采用纳米压痕技术 （静态压痕、蠕变、连续刚度、NanoBlitz 3D 压痕） 对其断面近电弧侵蚀区域纳米力学性能进行了系统分析。研究发现，尽管随电弧侵蚀次数增加材料纳米力学性能逐渐退化，但退化速度呈明显减缓趋势。在侵蚀初期（1～100次） 和中期 （100～1000次），力学性能下降主要归因于增强相Ti2SnC的部分结构分解和有限表面氧化。而在侵蚀后期（1000～6200次），即使电弧破坏由表及里深入了Ti2SnC内部，但表面氧化层的存在和Ag-Sn互扩散行为有效延缓了力学性能退化速率，从而Ag/Ti2SnC仍保持了较好的抗电弧侵蚀能力。本研究从纳米力学角度深入剖析了Ag/Ti2SnC复合电触头材料的抗电弧侵蚀性能及其机制，为该体系材料的持续设计和优化提供了理论参考。

关键词： 黄河泥沙-水泥复合体系   流动性   活性指数   水化过程   微观结构  

摘要： 为研究黄河泥沙对水泥材料性能的影响，采用黄河泥沙部分替代水泥制备砂浆，研究泥沙掺量对砂浆流动度、凝结时间、力学性能的影响，并通过微观试验分析泥沙对水泥水化过程、水化产物和微观结构的影响。结果表明：泥沙的掺入导致浆体凝结时间缩短、流动性降低，其28 d活性指数为66.5%，主要发挥物理填充作用贡献基体强度；泥沙中CaCO3为水泥水化提供成核位点，加速水泥早期水化进程；CaCO3与C3A发生反应，生成单碳酸盐（Monocarbonate，MC），Ca（OH）2参与上述反应，生成半碳酸盐（Hemicarbonate，HC），抑制钙矾石（Ettringite，AFt）向单硫型硫铝酸钙（Monosulphate，AFm）转变。

关键词： 铌酸钾钠   相结构   微观形貌   电性能  

摘要： 目的研究铌酸钾钠(KNN)基透明陶瓷掺杂适量纳米复合烧结助剂后的微观结构和性能,揭示其对KNN基陶瓷透过率的影响规律。方法采用溶胶-凝胶法制备Zn-B-Si-O(ZBS)纳米复合烧结助剂,固相法制备KNN-0.03CZN-x ZBS无铅压电陶瓷,研究纳米复合烧结助剂掺杂量对KNN基透明陶瓷的影响。结果溶胶-凝胶法制备分散均匀且粒径30 nm的ZBS复合烧结助剂的最佳实验条件是:煅烧温度为400℃,溶胶的pH值为2。KNN-0.03CZN陶瓷最优烧结温度由未掺杂纳米ZBS复合烧结助剂时1140℃(4.50 g/cm^(3)),降低为掺杂量x=1.50 wt%时的900℃(4.57 g/cm^(3)),明显随着纳米ZBS复合烧结助剂掺杂量的增大,KNN基透明陶瓷最优烧结温度下降240℃,且陶瓷晶粒呈规则的立方体,晶粒大小均匀,晶粒间气孔较少,陶瓷的致密性较好。在可见光和近红外范围内,KNN-0.03 CZN-1.00ZBS陶瓷具有高致密性(98%)和透过率(25.68%,27.54%),以及良好的电性能(ε_(r)=2518,tanδ=0.02,T_(c)=270℃,P_(r)=6.88μC/cm^(2),E_(c)=8.49 kV/cm)。结论适量复合烧结助剂在低温烧结下有效改善KNN-0.03CZN陶瓷的致密性,提高透明陶瓷透过率。

关键词： 单源先驱体   聚合物先驱体转化法   放电等离子烧结   碳化硅基复相陶瓷  

摘要： 采用聚合物先驱体转化法结合放电等离子烧结技术,制备出近致密的SiC/(Hf_(x)Ta_(1-x))C/C纳米复相材料。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜,纳米压痕仪对SiC/(Hf_(x)Ta_(1-x))C/C纳米复相陶瓷的微结构演变及其力学性能进行了表征。结果表明,通过对单源聚合物先驱体进行分子设计,改变SSP中的Hf/Ta比例,可以控制最终固溶(Hf_(x)Ta_(1-x))C的组成。最终块体SiC/(Hf_(0.2)Ta_(0.8))C/C纳米复相陶瓷的开孔率为4.87%,其纳米压痕硬度为(7.72±1.36)GPa,弹性模量为(76.71±7.89)GPa,展现出良好的力学性能。

关键词： 柔性电子   电容式压力传感器   聚合物介电材料   微结构设计  

摘要： 随着万物互联时代的到来，柔性电容式压力传感器因其高灵敏度、高稳定性和低功耗等特性在人机交互、健康监测以及可穿戴电子等领域拥有巨大的应用前景。但如何通过传感层材料和微结构的选择和设计，来大规模制备低成本、高灵敏度和宽检测范围的柔性电容式压力传感器仍然是一个巨大的挑战。本文聚焦于近年来柔性电容式压力传感器的研究进展，从传感机理出发，通过聚合物介电材料的选择及优化和微结构设计来实现灵敏度和检测范围的调控，以期设计出满足实际应用需求的柔性压力传感器。最后对不同压力检测范围的潜在应用进行总结和展望。

关键词： 锂渣   聚合氯化铝   碱激发   水化反应   微结构  

摘要： 为提高锂渣的综合利用率,探究了聚合氯化铝掺量对矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块力学性能、水化性能及微观结构的影响,并利用XRD、SEM、MIP和水化量热仪测试了不同聚合氯化铝掺量下矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化产物、微观形貌、孔径结构和水化放热量,分析了其作用机理。结果表明,掺入聚合氯化铝能够提高矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化反应程度,尤其对早期水化反应程度的提高更为明显,并且缩短了矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块水化诱导期结束时间,促使加速期的温峰出现时间逐渐提前,与SL-0相比,SL-3加速期的放热峰值提高了46.1%;矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块在水化过程中主要生成大量钙矾石(AFt)和C-(A)-S-H,随着聚合氯化铝掺量增加,净浆试块的孔隙率和平均孔径减小,净浆试块结构变得致密,与SL-0相比,SL-3的平均孔径和孔隙率分别下降16.1%和8.9%,这是因为聚合氯化铝水解产生的铝羟基配合物以较高电荷和较大分子量发挥了电中和及黏结架桥作用,可对液相离子进行吸附和络合,从而促进矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化,生成更多水化产物,使得净浆试块的结构更加致密。

关键词： 复合耐火材料   镁铝尖晶石   氮化反应   镁铝合金  

摘要： 为探索煤气化用耐火材料的无铬化,本研究采用碳化硅颗粒和镁铝尖晶石细粉为主要原料制备SiC-MgAl_(2)O_(4)复合耐火材料,于流动氮气中500~1450℃热处理,对比未添加和添加4%(质量分数)镁铝合金粉的复合材料在热处理升温过程中的微观结构及性能变化,探究镁铝合金氮化烧成中形成的低维相对SiC-MgAl_(2)O_(4)复合材料性能的改善效果。结果表明,镁铝合金与热处理环境中的N 2、O_(2)的反应温度区间为650~800℃,主要反应产物为AlN和MgO。添加镁铝合金后的试样在700℃形成蜂窝状MgAl_(2)O_(4)尖晶石,增强了SiC骨料和MgAl_(2)O_(4)基质间的结合,此时试样的常温力学强度达到最高;900~1300℃时,MgAl_(2)O_(4)尖晶石由蜂窝状转变为棒状,1300~1500℃时,其再转变为片状、粒状的MgAlON尖晶石,这些形貌和物相的转变伴随体积膨胀,导致试样的强度小幅下降。镁铝合金的添加能使SiC-MgAl_(2)O_(4)在较低温度热处理下原位形成尖晶石,从而提高材料的力学性能。

关键词： Flexible nanoimprint lithography   Bioinspired   Micro-and nano-manufacturing   III-nitride epitaxy   Optoelectronic devices  

摘要： III-nitride materials are of great importance in the development of modern optoelectronics,but they have been limited over years by low light utilization rate and high dislocation densities in heteroepitaxial films grown on foreign substrate with limited refractive index contrast and large lattice ***,we demonstrate a paradigm of high-throughput manufacturing bioinspired microstructures on warped substrates by flexible nanoimprint lithography for promoting the light extraction *** design a flexible nanoimprinting mold of copolymer and a two-step etching process that enable high-efficiency fabrication of nanoimprinted compound-eye-like Al2O3 microstructure(NCAM)and nanoimprinted compound-eye-like SiO_(2)microstructure(NCSM)template,achieving a 6.4-fold increase in throughput and 25%savings in economic costs over stepper projection *** to NCAM template,we find that the NCSM template can not only improve the light extraction capability,but also modulate the morphology of AlN nucleation layer and reduce the formation of misoriented GaN grains on the inclined sidewall of microstructures,which suppresses the dislocations generated during coalescence,resulting in 40%reduction in dislocation *** study provides a low-cost,high-quality,and high-throughput solution for manufacturing microstructures on warped surfaces of III-nitride optoelectronic devices.