以聚丙烯腈预氧化纤维为先驱纤维,使其在真空烧结过程中原位转化生成碳纤维来增韧氧化铝陶瓷材料.利用热重–差热分析和X射线衍射研究了聚丙烯腈预氧化纤维的相结构和化学结构以确定制备复合材料的升温烧结工艺,并探讨了加压方式和聚丙烯腈预氧化纤维含量对复合材料组织结构和性能的影响.研究发现聚丙烯腈预氧化纤维在差热曲线上444℃左右的放热峰和X射线衍射图谱中17左右的衍射峰是由预氧化阶段残留的未充分氧化的聚丙烯腈分子引起的;而1073℃左右的吸热峰和25.5左右的衍射峰说明预氧化纤维在加热烧结过程中已开始向碳纤维转变.热压烧结制备的复合材料的力学性能明显优于无压烧结.随着聚丙烯腈预氧化纤维含量的增加,复合材料的密度和显微硬度降低,而断裂韧性则先升高后降低,当聚丙烯腈预氧化纤维体积分数为20%时,复合材料的断裂韧性最大,达9.39MPa·m1/2,说明原位碳纤维的生成提高了复合材料的断裂韧性,其增韧机制主要为纤维拔出和脱黏

为了研究酸性环境对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射(XRD)等实验手段,分析富水充填材料在酸性环境中浸泡后的宏观性能及微观结构变化,并探讨其腐蚀及劣化机理.结果表明:富水充填材料在pH值为1和3的盐酸溶液中浸泡180 d后抗压强度比标养28 d的强度分别降低88.8%和58%,在pH值为3的硫酸溶液中浸泡后降低68%,pH值为1的硫酸溶液中浸泡后强度降为零;微观实验结果显示随着富水充填材料在硫酸溶液中浸泡时间的延长,试件内部有二水石膏生成,盐酸溶液中试件仅在pH值为1的溶液中浸泡180 d后产生二水石膏;盐酸溶液对富水充填材料的腐蚀主要为H+中和作用下硬化体结构的溶解腐蚀,硫酸溶液对材料的腐蚀为硬化体结构的溶解腐蚀和石膏的膨胀腐蚀;硫酸溶液对富水充填材料的腐蚀作用强于盐酸溶液

研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料(PD复合材料)的微观特性,并考察了其对钻孔密封性能的影响作用.实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEIQuantaTM250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身,以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析.PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1/48.聚氨酯为蜂窝网状结构,内部孔隙较大,与孔壁结合处存在空白区域;PD复合材料结构严实,内部孔隙极小,在孔壁处与煤体结合密实.PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用,在钻孔周围裂隙内逐渐渗透,且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展

以石蜡为相变芯材,以正硅酸乙酯为硅源,在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备出石蜡/二氧化硅复合相变材料.应用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热法、热重法等手段对所制备复合相变材料的形貌、成分、热性能等进行了表征.实验结果表明,所制备的石蜡/二氧化硅复合相变材料的形貌是直径约为2μm的核/壳结构微球.当核/壳质量比为2∶1时,石蜡包覆率为66.3%,熔点为54.2℃,熔化焓为133.8 J·g-1,凝固点为49.5℃,凝固焓为127.5 J·g-1.与传统的有机高分子壳层材料相比,无机二氧化硅壳层材料具有更好的热导率,提升了复合相变材料的导热性能,且其不易燃烧,无腐蚀性,更加安全环保,有效拓展了相变材料在建筑保温和智能保温纺织物等领域的实际应用

本文制备纳米SiC基体改性的SiC-C/C复合材料，利用X射线衍射技术、高分辨率透射电镜等研究SiC对碳材料的石墨化度的影响.纳米SiC能够显著促进碳基体材料的石墨化度，同时通过高分辨率透射电镜在纳米SiC颗粒周围观测到明显的石墨化结构，并且距离SiC越近，碳基体的石墨化程度越高.通过静态氧化实验研究SiC-C/C复合材料的抗氧化性能.结果表明，随着SiC加入量的增加复合材料的抗氧化性显著提高，纳米SiC在高温下生成较为均匀的SiO2保护层，覆盖在碳材料的表面，阻碍氧气与碳材料的接触，并且SiC含量越高，形成的保护层越厚，抗氧化能力越强

金属有机骨架（Metal-organic frameworks，MOFs）是一类有机?无机杂化材料，通常是指金属离子或金属簇与含氮、氧刚性有机配体通过自组装过程形成的功能性多孔材料。MOF材料具有丰富的可设计的结构类型、可调控的化学功能、低密度的骨架、超高的比表面积，以及可功能化的永久的孔空间，在气体存储与分离、催化、传感、药物运输与缓释等领域都有广泛的应用潜力。近年来，MOF及其复合材料已经被应用于多种污染物的去除。本文对近年来MOF材料去除水环境中重金属、有机物的相关研究进行了总结与评述。本篇是该主题的第一篇，主要针对MOF材料在水体重金属污染物去除方面的研究进行论述。通过对以往的研究分析可知，MOF材料对常见重金属Pb2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ag+、Cs+、Sr2+、Hg(II)以及$ {\\rm{TcO}}_4^ - $

以我国资源丰富的低成本优质无烟煤为原料，经过2800 ℃高温纯化、石墨化处理，制备出锂电池用负极材料，用相同手段处理商业化石墨的前体石油焦与石墨化无烟煤作对比。通过X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM），拉曼光谱（Roman）和氮吸附?解吸等手段对无烟煤基负极材料进行微观结构的表征。采用恒流充放电（GCD），循环伏安（CV）表征其电化学性能。实验结果表明，无烟煤基石墨化负极材料的石墨化度可达95.44%，比表面积为1.1319 m2·g?1，石墨片层结构平整光滑。该石墨化无烟煤作为锂离子电池的负极材料首次库伦效率为87%，在0.1C的电流密度下具有345.3 mA·h·g?1的可逆容量，且在高倍率下该材料比石墨化石油焦材料显现出更好储锂性能，这归功于石墨化无烟煤较为规则高度有序的表面结构。在不同倍率循环后电流密度恢复到0.1C时容量基本无衰减，100圈循环后可逆容量保持率高达93.8%，基本与石墨化石油焦负极相当，拥有优异的循环稳定性。无烟煤基石墨在容量、倍率性能及循环稳定性上基本接近甚至超过石墨化石油焦。本研究表明，采用优质无烟煤作为原料生产锂离子电池负极材料具有潜在的研究价值和广阔的商业前景

为了研究碳酸根离子对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜观察、X射线衍射分析和红外光谱测试,分析富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后的宏观及微观结构变化,并对其腐蚀及劣化机理进行探讨.富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后,抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,浸泡90 d后抗压强度比标养28 d抗压强度降低72.5%,浸泡28 d后出现泥化现象.X射线衍射图谱显示,富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后有碳硫硅钙石生成,且随浸泡时间延长碳硫硅钙石的生成量增大.红外光谱结果未发现[AlO6]存在,证实在碳酸钠溶液中富水充填材料硬化体中钙矾石急剧减少,转变为烂泥状的碳硫硅钙石;碳硫硅钙石作为无胶结力物质,会对富水充填材料硬化体造成严重破坏,表明碳酸盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用

材料辐照损伤是核反应堆材料、尤其是核聚变堆材料所面临的重要问题。高能粒子（中子、离子、电子）辐照在材料中会产生大量的点缺陷，即自间隙原子和空位。这些点缺陷聚集在一起会形成自间隙原子团簇和空位团簇，从而对材料结构和性能的演化产生重要影响。空位团簇包括有空洞、层错四面体、空位型位错环，而自间隙原子团簇则只有自间隙型位错环。本文介绍了两种点缺陷团簇的性质、及其对于以材料辐照肿胀为主要内容的材料辐照损伤性能的影响。作为空位团簇，比较详细介绍了具有本课题组特色的空位型位错环的研究，同时分析了合金元素和氢同位素对空位型位错环的影响。在铁试样中形成的这种空位型位错环尺寸可达100 nm左右，该空位型位错环具有两种柏氏矢量， b =<100> 和 b =1/2<111>，前者的数密度比后者高一个数量级。对于自间隙原子团簇，则重点介绍了与其相关的一维迁移现象及其研究动态，该一维迁移性能有可能是影响高熵合金辐照性能的重要因素

基于非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓连接薄板搭接部分的力学特性，其中虚拟材料的材料参数用复模量表示，可直接生成复刚度矩阵以表示搭接部分的刚度及阻尼特性，省却了常规建模中生成结合部阻尼矩阵的步骤，在保证模型精确性的基础上简化了建模流程，以此建立了螺栓连接薄板结构的半解析模型并对其进行了动力学分析。首先描述了建模理念，将虚拟材料分别假定了三种复模量非均匀分布形式模拟螺栓搭接部分的力学特性，提出用反推辨识技术确定虚拟材料储能模量与耗能模量的方法。接着，基于能量法并用正交多项式假定模态，推导了螺栓连接薄板的半解析分析模型，并创新性地给出了求解半解析模型任意锤击点与拾振点处频响函数的公式。最后，以一个具体的螺栓连接薄板结构为对象进行了实例研究，结果表明：用所创建的半解析模型计算出的各阶仿真固有频率与实验测得的各阶固有频率的误差均在5%以内，计算得到的各阶仿真模态振型以及频响函数曲线与实测值均较为接近，从而证明了利用复模量非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓搭接部分可有效简化螺栓结合部建模，亦可达到较高的仿真计算精度