关键词： 钕铁硼   磁性纳米粒子   化学法合成   居里温度  

摘要： 高性能钕铁硼磁体广泛应用于各个领域。当Nd-Fe-B磁粉的晶粒尺寸接近单畴临界尺寸时,其矫顽力最大。化学法制备Nd-FeB磁粉可以很好地控制磁粉的微观结构和晶粒尺寸。同时,金属盐作为前驱体和简单的工艺流程可以降低成本和能源损耗。介绍了几种化学法制备Nd-Fe-B磁粉,分别为溶胶凝胶法、自燃烧法、微波辅助燃烧法、热分解法和机械化学法。研究了这些化学法的制备工艺和反应机理。最后,对不同化学方法合成的Nd-Fe-B磁粉的显微组织进行了对比分析,阐述了微观组织与磁性能之间的联系,展望了磁性材料未来的发展趋势。

关键词： 非晶态玻璃态高分子材料   分子动力学   缠结   屈服行为  

摘要： 非晶态玻璃态高分子材料作为结构材料在工程领域应用广泛,其机械力学性能特别是屈服变形行为受到热处理、加载应变率和环境温度的影响.采用分子动力学模拟方法研究非晶态玻璃态高分子材料不同工况下的单轴拉伸变形,基于分子链缠结微结构的概念,阐明了非晶态玻璃态高分子材料屈服和应变软化过程的内在变形机制.结果表明,拓扑缠结具有较为稳定的空间结构,难以发生解缠,决定了非晶态高分子材料屈服后的软化平台.由相邻分子链的局部链段相互作用形成的次级缠结在一定外界条件下可发生破坏或重新生成,次级缠结微结构及其演化是非晶态高分子材料发生屈服及软化的内在物理原因.

关键词： 外磁场   微结构   超疏水   复合材料   防冰  

摘要： 通过化学交联反应制备了聚磷腈包裹四氧化三铁纳米粒子(Fe_(3)O_(4)@PZS),将其负载于碳纳米管(CNTs)上,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶于氯仿溶液中,形成一种具有类“神经网络结构”的磁性高分子复合材料(PDMS/CNTs/Fe_(3)O_(4)@PZS)。以具有微尺度的经纬丝编织而成的金属筛网作为微型腔模板,在外磁场下,采用热压印法成型PDMS/CNTs/Fe_(3)O_(4)@PZS复合材料表面阵列微结构。研究表明,在外磁场作用下,PDMS填充微型腔的程度得到大幅提升。PDMS/CNTs/Fe_(3)O_(4)@PZS复合材料的微结构表面呈现大于150°的接触角和小于12 kPa的冰黏附强度,并且,在远红外光照射10 s后,该复合材料表面温度升温至200℃,这表明,该复合材料具有优异的防冰特性和光热除冰性能。

关键词： 章鱼吸盘   全口义齿   仿生   硅橡胶软衬材料   吸附力  

摘要： 目的在硅橡胶软衬材料表面构建仿章鱼吸盘微结构,评价其对吸附力的影响,为进一步制作仿章鱼吸盘微结构的全口义齿基托组织面提供技术支撑,探索提高全口义齿固位力的新思路。方法实验组分为A~E 5组(吸盘直径分别为100、200、300、400、500μm),通过3D打印仿章鱼吸盘微结构的阴模后,利用硅橡胶材料翻模制作带有不同尺寸仿章鱼吸盘微结构的样片,对照组为不带有微结构的平面硅橡胶样片。评价制作技术的精确性,以及在体外模拟口腔环境,通过万能材料试验机测试各组样片所能产生的吸附力,进行统计学分析。结果3D打印阴模与预定设计尺寸参数相差7%~9%,硅橡胶翻制的微结构与预定设计尺寸参数误差缩小为1%~5%,部分表面有气泡。实验组A~E、对照组的吸附力分别为(0.20±0.04)、(0.16±0.03)、(0.13±0.04)、(0.12±0.02)、(0.14±0.02)、(0.12±0.03)N,其中100、200μm的实验组吸附力明显增大,相比对照组具有统计学差异(P<0.05)。结论在硅橡胶软衬材料表面构建直径100、200μm的仿章鱼吸盘微结构可以提高吸附力。在全口义齿基托组织面制作仿章鱼吸盘微结构可能会提高全口义齿固位力。

关键词： 相图计算   微合金化   热力学模型  

摘要： 利用热力学数据库和相图计算进行材料成分设计,可以有效减少实验时间,缩短开发周期,为新型铜铬系合金提供理论指导。使用动力学数据库模拟材料在热处理过程中的第二相尺寸、元素浓度以及析出相等相关信息,能够为热处理工艺制定提供计算指导。介绍了CALPHAD方法发展历程及研究方法,综述了基于CALPHAD方法对电工合金微结构设计及制备工艺优化的研究进展,并指出了应用发展方向。

关键词： 近场动力学   显微CT   复合材料微结构   图像处理   破坏模拟  

摘要： 随着纤维增强复合材料应用领域的不断扩展且用量激增,亟需理清复合材料微观结构损伤对宏观力学性能影响的内在机制.因此,发展针对纤维增强复合材料微结构破坏过程的建模与高效模拟方法就显得十分重要.论文借助显微CT(Micro-computed Tomography)扫描技术,提出了一种基于显微CT图像中像素点离散的近场动力学建模与模拟方法.一方面,近场动力学作为一种由积分方程建模的非局部理论,便于采用基于空间点离散的数值计算方法,相比传统的连续介质力学能够更有效地模拟材料从连续变形到裂纹萌生与扩展(非连续变形)的全过程.另一方面,对显微CT图像使用像素点灰度阈值分割操作,能够快速建立含有复合材料原位微结构信息的空间点离散模型.该离散模型可以直接用于微结构破坏过程的近场动力学模拟,从而避免了传统的数值模拟技术需要依据像素点先建立光滑的几何模型、再划分成有限单元网格的复杂前处理过程,并且极大地保留了复合材料的原位组分分布信息.数值模拟结果表明,基于显微CT图像的近场动力学建模方法能够精确捕捉到复合材料微结构信息,并能准确模拟纤维增强复合材料的微结构破坏过程.

关键词： 激光技术   飞秒激光   激光直写技术   吸光粒子   铜微结构   导电性  

摘要： 在Cu(NO_(3))_(2)前驱体溶液中添加硅纳米颗粒,采用飞秒激光在透明基底表面成功直写了导电金属铜微结构。前驱体溶液中的硅颗粒作为吸光粒子吸收激光能量后对溶液进行加热,使Cu^(2+)还原为金属铜并沉积在基底表面。结果表明:当激光光强为5.32×10^(9)~8.51×10^(9)W·cm^(-2)、扫描速度为100~500mm·s^(-1)时,微结构主要由铜、Cu_(2)O及微量硅组成,铜含量及微结构的导电性随着光强的增加或扫描速度的降低而逐渐增加;在光强为5.32×10^(9)W·cm^(-2)、扫描速度为100mm·s^(-1)的条件下,铜微结构的方阻为0.28Ω·sq^(-1),电阻率为4.67×10^(-6)Ω·m。与已有的飞秒激光直写铜微结构的技术相比,这种方法使激光光强降低了2个数量级,直写效率提高了1~3个数量级。

关键词： 镁碳耐火材料   物相重构   非氧化物   氧化镁  

摘要： 以电熔镁砂、鳞片石墨和金属铝粉为原料,酚醛树脂为结合剂,在氮气气氛中,经1300~1600℃热处理后制备了镁碳耐火材料。分析了镁碳耐火材料的物相重构和微结构演变,揭示了化学气相沉积反应形成两种不同形貌氧化镁的机制。结果表明:在1300~1500℃时,试样的非氧化物组成为碳化铝(Al_(4)C_(3))、氮化铝(AlN)和镁铝氮化物(Mg_(3)Al_(n)N_(n+2),n=2或3);在1600℃时,热处理后试样中碳化铝和氮化铝的衍射特征峰值强度急剧降低,出现氮碳化铝(Al_(7)C_(3)N_(3))的尖锐衍射特征峰。铝热还原MgO和碳热还原MgO产生了Mg(g)。在试样表面,Mg(g)与氧气反应形成MgO晶须;在试样内部,Mg(g)与氧气发生CVD化学沉积反应形成立方MgO晶体。在热处理后试样的微区组织结构中,片状AlN与片状Mg_(3)Al_(n)N_(n+2)存在一定的位相关系,二者伴生存在,形貌难以区分。

关键词： 石膏基材料   振荡流变   水化热   微观结构  

摘要： 研究石膏基材料的早期水化与浆体微结构对于理解不同外加剂对石膏基材料的作用机理以及改善石膏基材料浆体的工作性能都具有十分重要的意义。本工作采用水化热测试、动态流变测试以及液氮冷冻与环境扫描电镜测试相结合等方法,系统研究了聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇纤维(PVAF)和聚丙烯纤维(PPF)对石膏基材料早期水化过程和浆体微观结构变化的影响。结果表明:石膏基材料的早期水化主要包括半水石膏颗粒溶解、二水石膏晶体成核、生长发育以及晶体网络结构形成四个过程;PVA一方面吸附在半水石膏颗粒表面,阻碍颗粒间有效接触和溶解,另一方面分散到浆体间隙溶液中,吸收大量自由水分并使有效水膏比降低,从而加快晶体成核;SBR吸附到石膏颗粒表面会使絮凝结构解体,同时阻碍颗粒溶解、晶体成核、生长发育以及晶体网络结构形成;两种纤维分散到石膏颗粒间可以促进絮凝网络结构形成,同时亲水性PVAF表面还吸附了大量自由水分和Ca^(2+),使晶体优先在其表面成核,从而改善纤维与浆体的界面和粘接性能。

关键词： 超材料   材料的力学性能   微结构设计   低频振动   人工复合材料   弹性波   单向传输  

摘要： 超材料是一类具有微结构的人工复合材料.通过巧妙的微结构设计,力学超材料可实现很多难以在自然界中发现的力学性能,包括低频禁带、准直聚能、单向传输、声波隐身和拓扑态等.这些反常力学性能使力学超材料得以突破传统材料的力学性能极限,为低频振动与波动的控制带来了颠覆性的技术革命.