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以天然硅铝质黏土矿物为原料制备沸石分子筛及其应用
历新宇;许景哲;姜男哲;沸石分子筛是一种具有规则孔道结构的硅铝酸盐晶体,在气体吸附分离、工业催化、重金属离子污染治理等领域被广泛应用。传统沸石分子筛的水热合成常以含硅、铝的化工产品以及有机模板剂为原料,不仅价格昂贵,且污染环境。因此,开展以天然黏土为原料绿色合成沸石分子筛的相关研究,将廉价的天然黏土资源转化成高附加值的化工产品,具有重要的研究意义与经济效益。从天然黏土活化工艺、黏土基沸石合成工艺技术及相关机理等方面介绍了黏土基沸石分子筛的研究进展,重点综述了黏土基沸石分子筛作为工业固体酸催化剂、气体吸附分离反应器及重金属吸附剂的应用,并对黏土基沸石分子筛的未来发展趋势进行了展望。
柔韧性块体疏水二氧化硅气凝胶的制备及表征
胡银;张和平;黄冬梅;何松;毕海江;杨晖;程旭东;以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,乙醇为溶剂,盐酸和氨水为过程催化剂,采用溶胶–凝胶两步法制备气凝胶固体。经老化及常压干燥制得试管状、饼状疏水性气凝胶,该气凝胶块体具有一定柔韧性及弹性,经一定外力压缩可恢复至原状。通过对气凝胶样品进行弹性恢复测试、疏水性测试、比表面积、热重和透射电镜等分析,测得样品弹性变化率为31.25%,疏水接触角为127°,比表面积为457.79m2/g,平均孔径为14.24 nm,在空气中的耐温点可提高至251.15℃。扫描电子显微镜分析结果表明,样品具有连续多孔结构,且粒子堆积有序,为空间三维网络结构,其骨架疏松。
非均匀沉淀法制备黑色氧化锆陶瓷
千粉玲;谢志鹏;孙加林;王峰;以Y-TZP(氧化钇稳定四方多晶氧化锆)为原料、硝酸锰和硝酸铝为着色剂、PEG2000(聚乙二醇2000)为分散剂,采用非均匀沉淀法制备着色剂/氧化锆复合粉体,经成型、烧结后得到黑色氧化锆陶瓷。采用X射线衍射,扫描电子显微镜、X射线荧光分析和透射电子显微镜等对复合粉体和陶瓷的结构和性能进行表征,结果表明:着色剂/氧化锆复合粉体具有核壳结构;氧化锆陶瓷呈亮丽的黑色,显微结构均匀致密、晶粒细小,棱角分明的MnAl2O4相均匀分布在氧化锆基体中。与机械混合法相比,非均匀沉淀法缩短了烧结过程中着色剂的传质距离,更易于生成着色相且着色相不易挥发,因此,有望成为一种制备黑色氧化锆陶瓷的新型、高效、节能方法。
面向金刚石材料高质量激光加工方法和研究进展
张晓宇;王子昂;胡秀飞;葛磊;王英楠;韩赛斌;彭燕;徐明升;徐现刚;随着金刚石生长工艺的提升，金刚石加工面临更高要求，传统机械加工难以满足部分高精度需求。激光加工以其高精度、高效率、广泛适用性和可控性，已成为金刚石加工的主流技术。当前，激光在金刚石加工中的主要应用包括激光抛光、微通道、微孔加工、激光切割和激光剥离。本文系统阐述了激光与金刚石的加工机理，分析了不同类型激光的作用特点与优势，总结了近年来激光技术的发展现状，探讨了当前技术瓶颈与挑战，并展望了其未来发展方向。
硅酸盐水泥熟料–煤矸石混合水泥的界面结构
刘贤萍;王培铭;用环境扫描电镜和能谱仪研究了硅酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料–煤矸石混合水泥的界面结构。结果表明:混合水泥中多孔的活化煤矸石和水泥水化产物发生二次反应消耗界面区大量氢氧化钙,生成水化硅酸钙(CSH)凝胶和钙矾石晶体,反应产物层从煤矸石表面向内部逐渐推进,逐渐将煤矸石的开口孔填满,未反应的煤矸石残核仍为多孔状。煤矸石中不同活性的SiO2反应生成的CSH凝胶形态不同,惰性SiO2作为微集料填充在硬化浆体中。煤矸石–反应产物的界面区结构非常致密,减弱了硅酸盐水泥中硬化浆体界面区间隙和氢氧化钙富集造成的不利影响。水化28d内混合水泥中煤矸石本身的强度和煤矸石–水化产物界面的强度均大于水化产物的强度。水化近1a的混合水泥中以长石类为主的多孔煤矸石残核的强度低于水化产物和煤矸石–水化产物界面强度,以石英为主的密实煤矸石的强度则高于水化产物和煤矸石–水化产物界面强度。
基于深度学习的混凝土孔结构图像法快速分析
周双喜;盛伟;魏星;魏永起;喻乐华;根据体视学原理,应用深度学习模型和计算机处理软件(Image-Pro Plus),针对混凝土内部气孔(>10μm),介绍了基于深度学习的混凝土孔快速分析方法,并建立了应用于该分析方法混凝土孔结构数据集,计算出了单个截面需要的拍照数,混凝土试样为150,砂浆试样为80,满足了图像分析混凝土孔结构的实用性。结果表明:基于深度学习混凝土孔结构快速分析方法能够提高分析效率,具有良好操作性和典型代表性,适合深入研究混凝土孔结构与宏观性能的关联性;但在提高分析方法的精度方面还需要后续工作不断完善。
矿渣在不同浓度氢氧化钠溶液中的反应过程
李静;陈东彬;余其俊;殷素红;为了探究氧化钠含量对碱激发矿渣胶凝材料产物分布的影响，采用偏光显微镜原位观测了矿渣颗粒在不同浓度氢氧化钠溶液中的早期溶解行为，并通过电感耦合等离子体发射光谱法、扫描电子显微镜技术、X射线衍射技术、选择性溶解法、压汞法等研究了矿渣的离子溶出、产物分布、物相演变、反应程度及硬化体孔结构。结果表明：氢氧化钠浓度较低时，矿渣颗粒周围先形成了一圈凝胶新相区，而后缩聚致密化，产物分布范围广。氢氧化钠浓度较高时，矿渣快速解聚，致使氢氧化钙的饱和指数大于0而析出六方板状的羟钙石，同时矿渣颗粒表面迅速沉积了一层反应产物层，产物分布范围较窄。虽然低氢氧化钠浓度有助于增大产物在孔隙中的分布范围，但矿渣的反应程度随着氢氧化钠浓度的增加而增大，因此随着氧化钠含量的增大，碱激发矿渣硬化体的孔隙率降低，但最可几孔径尺寸增大。
透明铁电陶瓷研究进展
王亚祺;史国庆;付大石;熊子翔;刘建一;秦亚琳;张永成;透明铁电陶瓷是一种兼具有优异透明度与光电性能的先进功能材料，可以耦合光学、电学、力学和声学等多种物理性能，实现多种新功能特性，用于开发多功能器件。例如，透光性和压电性的耦合可制备透明换能器，提高医学光声成像分辨率；透光性和介电性的耦合可制备电光调制器，提升激光通信速度；透光性和光致发光的耦合可制备高功率激光器；透光性和光致变色的耦合可用于光学信息存储；透光性和储能特性的耦合可用于透明脉冲电容器。多功能特性耦合极大地扩展了透明铁电陶瓷的应用领域，引起广泛关注。本文对铅基和无铅透明铁电陶瓷的性能、制备思路和应用进行了论述，并对其未来发展进行了展望。
弯曲荷载与氯盐耦合作用下混凝土中钢筋锈蚀程度评估
施锦杰;孙伟;在实际工程中,钢筋混凝土中的钢筋是在氯盐侵蚀和外荷载耦合作用下服役并劣化的。重点研究了氯盐侵蚀和外荷载耦合作用对加速钢筋锈蚀的规律和机理,系统测试了在耦合作用下钢筋腐蚀速度并预测了混凝土保护层开裂时间。试件为内置4根钢筋的混凝土棱柱(普通钢筋混凝土试件和矿渣取代20%水泥的高性能混凝土试件)。运用电化学方法(腐蚀电位、线性极化和电化学阻抗)对混凝土内的钢筋进行了腐蚀程度与状况试验。结果表明:在短期测试期内(8个月),弯曲荷载能明显增加普通混凝土试件中的钢筋锈蚀速度,缩短保护层开裂时间;而对于高性能混凝土试件,弯曲荷载作用则不甚明显。
固体氧化物燃料电池双钙钛矿阴极材料PrBaCo_2O5+δ的掺杂改性
万艳红;邹先泽;张少威;夏长荣;固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能受制于阴极的氧还原反应,钴基双钙钛矿氧化物PrBaCo2O5+δ具有较高的氧表面交换系数和体扩散系数,是近年来备受重视的阴极催化材料。然而,PrBaCo_2O5+δ在SOFC中的应用受到热膨胀匹配性差等的制约,为此,大量的工作研究了PrBaCo_2O5+δ的掺杂改性。本文综述了各种掺杂研究,按照掺杂位置分别总结了Pr位、Ba位、Co位和O位的掺杂元素和掺杂量,结合钙钛矿的容忍因子,讨论了掺杂对PrBaCo_2O5+δ性能的影响,包括晶体结构、氧的非化学计量δ、电导率、热膨胀系数、氧传输性能和电化学性能等。