关键词： p型方钴矿热电材料   纳米-介观调控   微结构   热电性能  

摘要： 方钴矿热电材料具有优异的电输运性能,是热电器件核心部件最有前途的候选材料之一。热电器件需要性能相匹配的p型和n型方钴矿热电材料,然而p型方钴矿材料的热电性能和力学性能远低于n型方钴矿材料,因此提升p型方钴矿材料的热电性能和力学性能对于开发高效热电器件具有重要意义。本文总结了近年来在纳米-介观尺度调控p型方钴矿热电材料微结构的主要研究进展。通过微结构的调控可显著提升p型方钴矿材料的热电性能和力学性能,为热电器件的应用提供科学和技术支撑。

关键词： 声学超材料   五模材料   微结构设计   声波调控   增材制造(AM)  

摘要： 五模材料是一种具有流体特性的特殊固体,可通过微结构设计达到所需的特定力学性能。可调的物性参数和固体特征赋予五模材料优越的宽频水声调控能力,在水下声学隐身、声聚焦等特种声学装备领域具有重要的应用前景,受到国内外工程界和学术界关注。首先介绍了五模材料的基本概念及微结构设计的发展现状,从传统制造工艺和增材制造工艺角度出发,对相应的五模材料波控器件的制造和试验测试结果进行详细介绍,最后对五模材料波控器件的发展趋势和技术需求进行了展望。

关键词： 碳纤维   铝碳耐火材料   显微结构   改性树脂   力学性能  

摘要： 碳纤维具有优良的力学性能,作为增强相被广泛应用,但其表面缺陷较多,因此在耐火材料中易出现基质中分散不均匀及与基质相容性较差等问题。通过改变碳纤维的引入方式来解决碳纤维在基质中的分散性问题,通过采用碳纤维改性树脂和碳纤维与细粉湿混两种工艺,将碳纤维引入到铝碳耐火材料中,对比不同引入方式对铝碳耐火材料显微结构和力学性能的影响。结果表明:碳纤维改性树脂经220℃热处理后,树脂碳与碳纤维间形成紧密结构;经1 100、1 400℃热处理后碳纤维与树脂碳之间较为疏松;通过SEM结果发现,采用将碳纤维与细粉湿混的工艺将碳纤维引入到铝碳耐火材料中,碳纤维均匀分散于基质中,铝碳耐火材料力学性能最优;碳纤维复合铝碳耐火材料经220、1100℃热处理后碳纤维表面变化不大,经1400℃热处理后碳纤维表面形成晶须,可提高材料的力学性能。

关键词： 纳米CaCO   粉煤灰   再生粗骨料混凝土   抗压强度   微观结构  

摘要： 研究了纳米CaCO3（NC）和粉煤灰（FA）单掺、复掺对再生骨料混凝土坍落度、强度、水化反应特性和微观结构的影响.结果表明：复掺FA能够减小掺入NC引起的坍落度负面影响；复掺NC可以弥补FA掺入导致再生骨料混凝土早期强度降低的缺点；单掺NC的再生骨料混凝土90 d抗压强度增幅降低，两者复掺后，再生骨料混凝土90 d的抗压强度得到提升.随着NC和FA的掺入，再生骨料混凝土氢氧化钙（CH）晶体含量明显降低；NC能够提高水泥的水化反应速率，细化水化产物，修复老砂浆和新砂浆之间的界面过渡区（ITZ），提高再生骨料混凝土微观结构的密实度.

关键词： 科学研究中心   有机太阳能电池   能量转换   有机光伏   碳中和   光伏器件   跨越式增长   新能源  

摘要： 2020年,中国向国际社会做出"碳达峰""碳中和"郑重承诺,业内专家预计中国对新能源的利用将在"十四五"期间实现跨越式增长。在此背景下,国内学界继续将目标瞄准取之不尽用之不竭的绿色太阳能,力求有所突破创新。山东大学物质创制与能量转换科学研究中心教授、博士生导师高珂主要从事有机太阳能电池研究,在材料设计合成、形貌机理、光伏器件等方面取得了系列创新成果,被评选为国家高层次青年人才。

摘要： 2020年,中国向国际社会做出"碳达峰""碳中和"郑重承诺,业内专家预计中国对新能源的利用将在"十四五"期间实现跨越式增长.在此背景下,国内学界继续将目标瞄准取之不尽用之不竭的绿色太阳能,力求有所突破创新.山东大学物质创制与能量转换科学研究中心教授、博士生导师高珂主要从事有机太阳能电池研究,在材料设计合成、形貌机理、光伏器件等方面取得了系列创新成果,被评选为国家高层次青年人才.

关键词： 分子动力学   气泡核化   纳米通道   纳米凹槽  

摘要： 通过分子动力学(MD)模拟研究纳米气泡的成核,以探究微结构耦合温度因素在仅由简单伦纳德·琼斯流体组成的三元(固体,液体,气体)系统中起到的作用。首先该模型揭示了静态流体中温度耦合结构影响下,纳米气泡的成核特征,其次研究了纳米气泡在动态滑移起到的作用。结果显示:首先温度对纳米气泡的成核以及高度具有显著影响,一定程度增加系统温度,促进了纳米气泡成核,然后高于一定温度时成核受到限制,同时纳米气泡高度随温度的增加而降低。其次纳米凹槽尺寸以及相对位置改变对于气泡成核具有重要意义。保持系统温度不变以及凹槽相对位置不变,逐渐增加凹槽深度时,气体更容易在凹槽内聚集从而形成气泡,并且气泡高度会随之减小;当仅增加凹槽之间相对位置时,纳米气泡的覆盖范围会被拉长,相应地,纳米气泡高度也会随之减小;另外,由于纳米气泡的存在,纳米通道内流体流动性能以及界面滑移现象也会发生改变。

关键词： ZnO纳米薄膜   磁控溅射   电子束蒸发   微观形貌及结构   光电性能  

摘要： 本实验分别采用射频磁控溅射法和电子束蒸发法在普通玻璃衬底上制备ZnO薄膜样品,并对样品的外观形貌、微观形貌及结构、光电性能进行测试和表征。测试结果表明,磁控溅射制备的薄膜呈透明状,薄膜平整致密,晶粒比较大,缺陷浓度比较少,薄膜中晶粒沿ZnO(002)晶面择优取向生长,薄膜可见光区透过率达88.74%,但薄膜导电性能比较弱,且薄膜生长速率也比较小。而电子束蒸发制备的ZnO薄膜呈棕黄色,薄膜晶粒比较小,缺陷浓度比较大,薄膜中晶粒沿ZnO(102)晶面择优取向生长,薄膜在可见光区的透过率只有29.16%,但薄膜导电性能和生长速率大大超过磁控溅射的薄膜样品。另外,磁控溅射的薄膜样品纯度比较高,而电子束蒸发制备的样品中容易混入坩埚成分的杂质。

关键词： 阻尼材料   变体积约束   等效模量   均匀化方法   Hashin-Shtrikman界限理论  

摘要： 阻尼复合结构的抑振性能取决于材料布局和阻尼材料特性.该文提出了一种变体积约束的阻尼材料微结构拓扑优化方法,旨在以最小的材料用量获得具有期望性能的阻尼材料微结构.基于均匀化方法,建立阻尼材料三维微结构有限元模型,得到阻尼材料的等效弹性矩阵.逆用Hashin-Shtrikman界限理论,估计对应于期望等效模量的阻尼材料体积分数限,并构建阻尼材料体积约束限的移动准则.将获得阻尼材料微结构期望性能的优化问题转化为体积约束下最大化等效模量的优化问题,建立阻尼材料微结构的拓扑优化模型.利用优化准则法更新设计变量,实现最小材料用量下的阻尼材料微结构最优拓扑设计.通过典型数值算例验证了该方法的可行性和有效性,并讨论了初始微构型、网格依赖性和弹性模量等对阻尼材料微结构的影响.

关键词： 高性能混凝土   低水胶比   复合胶凝体系   水化机理   微观形貌  

摘要： 为了明确高性能混凝土中复合胶凝体系的水化特性,推广高性能混凝土在水利工程建设中的应用,以水泥-矿渣-粉煤灰复合胶凝材料为研究对象,设置梯度结构低水胶比为0.2、0.25和0.3,采用胶砂强度测试、化学结合水量法以及扫描电子显微镜观测,分别研究了低水胶比对高性能混凝土胶凝体系力学性能、水化程度和微观形貌的影响规律。结果表明:水胶比的增加使体系力学性能呈线性下降,但粉煤灰矿渣复掺量为40%~50%时,能显著缓解水胶比增加带来的力学损失;粉煤灰矿渣复掺加大了复合体系后期的水化程度增长率,且在水胶比较高的体系中火山灰反应表现的水化正效应更显著;当水胶比为0.2和0.25时,化学结合水量与强度增长速率相近,而水胶比为0.3时,水化早期结合水量增长速率大于强度,而后期强度增长速率高于结合水量;降低水胶比会改变硬化浆体微观形貌,水胶比为0.2时,C-S-H形貌呈球状挤压在一起;水胶比为0.25时C-S-H呈层状结构层层堆叠;水胶比为0.3时C-S-H呈网格纤维状。