中国材料进展 /oa 润滑材料的空间环境效应 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707021 润滑材料在空间技术领域具有重要应用,对于延长机械运动部件的运动寿命、提高其可靠性发挥着重要作用。在空间环境条件下,润滑材料可能会面临高真空、极端温度、温度交变、原子氧、紫外/质子/电子辐射、微陨石及空间碎片等苛刻环境因素。本文主要综述了上述空间环境因素对润滑材料的影响,着重探讨了真空、极端温度及其原子氧的影响,并对空间润滑材料的研究进行了展望。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 0 5 2237037 高晓明,胡明,孙嘉奕,翁立军 空间环境下金属熔体扩散研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707022 金属熔体的扩散行为是凝聚态物理研究的重要课题。金属熔体的扩散系数是描述熔体质量传输现象的重要参数。精确的扩散系数对于基础材料科学研究和工程应用领域都非常重要。本文介绍了几种常用的金属熔体扩散系数测量技术以及国内关于金属熔体扩散的研究进展。由于受到各种因素的影响,如重力效应引起的对流,地面条件下测量得到的扩散系数往往存在很大的误差。本文总结了国外学者在空间微重力环境下开展的一系列的研究工作,由于技术和成本的限制,目前空间实验得到的精确的扩散测量结果还十分匮乏,这导致人们对金属熔体微观质量传输机制认识远远不足。本文结合现有的实验结果简要介绍了几种扩散理论模型并予以简要的评述。最后给出了熔体扩散未来值得研究的方向,提出了未来要解决的科学及技术问题。<br /> 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 6 10 3092692 钟浪祥,胡金亮,张博 太空增材制造的技术需求和应用模式探索 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707023 太空增材制造技术在地面和在轨设施制造、空间补给保障、减少运输和备件数量、应对突发状况和促进深空探索等方面均显现出了明显优势,本文对太空增材制造技术的应用需求和应用模式进行了分析和探讨。通过对现有太空增材制造技术发展现状、技术规划和潜在前景的调研和讨论,结合我国空间站和太空探索的实际需求,将太空增材制造技术的应用环境划分为地表制造、在轨制造(空间舱内环境、在轨原位环境)和行星表面环境。根据每种应用环境的特定条件详细探讨了太空增材制造技术在空间领域的各类潜在可行的应用模式,并对每种应用模式的现状和关键技术进行了详细分析。此外,对国内外太空增材制造技术的研究进展进行了简要描述,对太空增材制造技术的关键技术进行了分析,可为我国太空增材制造技术的未来发展路径提供参考。<br /> 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 11 15 4791398 张颖一,张伟,王功 纤维素基气凝胶材料及其应用研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707024 现代工业的快速发展,石油基聚合物过度消耗引发了非再生资源短缺和环境污染双重危机,同时也激发人类利用天然高分子材料创造绿色新材料。纤维素作为地球上当今自然界中储量最大天然高分子原材料,由于其极强的可再生性,广泛的应用,低廉的成本,良好的生物相容性和易降解性备受关注。与此同时,纤维素气凝胶作为继无机气凝胶及杂化聚合物气凝胶之后逐渐兴起的第三代气凝胶材料,在兼具传统气凝胶高比表面积、高孔隙率、低密度性质基础上融入纤维素材料可重复再生、易降解、相容性好等特性,同时还具备了良好的机械性能和延展性,在隔热、吸附、催化、电磁、生物医药等领域具有广泛的应用前景,成为了新材料研究的热点之一。本文从纤维素的溶解及纤维素基气凝胶材料的制备与改性入手,介绍了纤维素基气凝胶的性能提升及功能性开发最新研究结果,综述了纤维素基气凝胶材料在不同领域应用进展,并对纤维素基气凝胶材料的未来发展进行展望。<br />&nbsp; 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 16 20 3730103 张鑫,崔升,唐祥龙,林本兰,吴琪,张鑫,沈晓冬 纳米材料优化水泥基材料性能的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707025 近年来高铁跨海大桥等大型工程建设对水泥基材料的性能提出了更高的要求。纳米科技与纳米材料是从微观角度提升水泥基材料性能的重要手段,近年来,以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨烯等为代表的纳米材料在水泥基材料的性能优化方面的研究有了长足的进展。目前的研究进展表明,纳米材料主要从数个方面提升水泥基材料的性能,包括加速水化,提升早期强度;改善水化产物的组成与形貌,增加水泥基材料微结构密实度,提升力学性能与耐久性。就性能优化程度而言纳米材料在本领域具有巨大的应用潜力。同时,分散性问题是目前纳米材料在水泥基材料中应用面临的主要问题,提供成熟可商业化的分散性解决方案是纳米材料应用中亟待解决的问题。此外,目前对于用于水泥混凝土的纳米材料的结构设计与改性方面的研究也有可以继续挖掘的空间。<br /> 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 21 25 0 严涵,冉千平, 舒鑫, 于诚, 杨勇, 刘加平 II-VI族量子点掺杂玻璃的光学性质及研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707026 由于量子限域效应,尺寸可调的II-VI族量子点掺杂玻璃在光学滤波片、非线性光学器件上的应用已经被广泛研究。玻璃中量子点的光学性质主要由量子点的尺寸、表面状态和周围基质环境决定,通过提高Se/Cd比可以有效地对量子点的表面缺陷进行钝化,实现CdSe量子点的本征发光;进一步调整热处理制度可以促进Zn离子扩散进入CdSe量子点表面,形成CdSe/Cd1-xZnxSe核壳结构,使得缺陷发光几乎完全猝灭,从而提高量子点的荧光量子效率;在玻璃中原位合成的CdS/ZnS核壳结构量子点的荧光量子效率可达到53%。随着基础研究中玻璃中II-VI族量子点荧光效率的不断提高,发光二极管(LED)等小型发光器件的制造成为可能。为了满足实际需要,建立核壳结构中量子点表面钝化机理模型,进一步优化量子点荧光效率是下一步需要解决的问题。<br />&nbsp; 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 26 30 5558398 夏梦玲,刘超,赵修建,韩建军 金属纤维多孔材料复合结构的声学性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707027 针对精密电子元器件等领域受限空间内的噪声处理难题,本文以纤维直径为?8 ?m ~ ?20 ?m的316L不锈钢纤维为原料,首先采用真空烧结技术制备了厚度为2 mm,孔隙率为55% ~ 76%的不锈钢纤维多孔材料,然后将其与穿孔板、金属薄板复合并采用真空烧结技术制备了厚度为3 ~ 4 mm的复合结构,利用4206型声学阻抗管测试了金属纤维多孔材料及其复合结构的吸声系数和隔声量。系统分析了不锈钢纤维多孔材料的孔隙率与纤维直径、穿孔板结构参数及金属薄板对复合结构的吸声性能和隔声性能的影响规律。研究表明:当金属纤维多孔材料的厚度为2 mm时,宜选择单层复合结构进行噪声处理,其吸声系数稳定在0.3~0.4;当声波频率超过3000 Hz时,宜选择梯度复合结构进行噪声处理,其吸声系数最高可达0.75。穿孔板显著提高了复合结构的吸声系数,且穿孔板的穿孔率对复合结构吸声系数的影响远大于其孔径的影响。相对于穿孔板吸声结构而言,复合结构将第一共振频率向低频方向移动且将共振频率附近的吸声频带变宽。在梯度金属纤维多孔材料层间添加金属薄板后,可进一步提高其吸声系数。<br /> 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 31 35 3062041 王建忠,汤慧萍*,敖庆波,马军,李爱君 激光选区烧结用陶瓷材料的制备及其成型技术 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707028 相对于传统技术,3D打印技术在直接成型复杂形状金属和高分子零部件方面显示出了巨大的优越性。然而,3D打印技术在陶瓷零部件的成型方面尚存在诸多难题。为此,华中科技大学史玉升教授团队在3D打印陶瓷材料的制备及其成型技术方面做了较多研究。本文详细介绍了激光选区烧结(SLS)技术中复合粉体的两种主要制备方法:一种是通过机械混合法将陶瓷粉体与高分子聚合物机械混合制得SLS成型用复合粉体;另一种是通过溶解沉淀法或溶剂蒸发法将高分子聚合物包覆在陶瓷颗粒表面制得复合粉体。研究表明,采用上述两种制粉方法均可制备出具有良好流动性的适于3D打印的复合陶瓷粉体。本文还系统地讨论了SLS素坯的成型机理以及预热温度、激光功率和单层厚度等SLS工艺参数对陶瓷素坯的力学性能和成型精度的影响。在此基础上,采用最佳SLS工艺参数制备出传统成型工艺难以成型的具有三维孔洞结构的多孔堇青石和高岭土陶瓷零部件。此外,结合SLS工艺与冷等静压(CIP)技术提出了SLS/CIP复合成型技术,提高了SLS成型陶瓷的致密度和力学性能,制备出高性能、复杂结构的Al2O3、ZrO2、SiC等致密陶瓷零部件,为采用3D打印技术制备航空航天、国防等领域用高性能陶瓷零部件打下了良好的基础。<br /> 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 36 40 3516635 吴甲民,陈安南,刘梦月,刘凯,程立金,史玉升,李晨辉,朱小刚,王联凤 共价有机聚合物的合成及在燃料电池阴极氧还原反应中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707029 共价有机聚合物(Covalent Organic Polymers, COPs)是一类通过共价键将不同几何构型和长度的有机配体组装成多维度多功能的高水热稳定性的有机多孔材料,具有高比表面积、孔道尺寸可控及结构多样的特性,在能源的转化和储存领域应用前景广阔。围绕COP材料在燃料电池阴极氧还原催化领域中的应用,重点总结了二维、三维及功能化COP材料的合成策略与方法,及几类代表性前驱体(卟啉类、三嗪类、聚苯胺类以及复合类)在氧还原电催化中的调控与性能研究。COP材料的定向裁剪和功能化,可为高效氧还原催化材料的制备提供便捷、丰富、可控的新型合成平台,推动燃料电池新型催化剂的研发,为突破燃料电池工业应用提供新方案。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 41 45 5877016 黄燕,李鼎,孟竹,周卓航,郭佳宁,程元徽,向中华 含Al金属间化合物多孔材料的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707030 多孔金属间化合物兼备陶瓷和金属的优点,具有低密度、高弹性模量、高导热系数、高比强度和比刚度、优异的高温抗氧化性能等优点,是一种具有很大发展潜力的新型无机多孔材料。系统地总结了TiAl、FeAl和NiAl 三大含Al金属间化合物多孔材料制备工艺与组织结构的国内外最新研究进展、目前存在的问题以及在过滤等领域的应用前景。对三种多孔材料的制备工艺进行了详细归纳,包括元素反应法、造孔剂法、燃烧合成以及浸渍法等,重点介绍了热爆反应快速制备高孔隙率多孔材料方面的最新成果与优势;最后指出了金属间化合物多孔材料目前存在的问题以及未来的研究重点和发展趋势。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 46 50 5656823 刘亚南,焦欣洋,冯培忠 蝶翅为模板制备三维分级微纳光学材料 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707031 蝴蝶经过自然进化形成由脊(ridge)、肋(rib)、短肋(strut)等微结构构成的多层次、多维度的微纳分级结构,作用于入射光线,使其呈现出独特的光学特性。以蝶翅为模板,制备无机或有机三维材料,不仅可获得结构色、抗反射、热响应、选择性气体响应、定向粘连、超疏水等多种功能特性,并且可通过采用结构不同的蝶翅,改变复合物的厚度等因素进行调控;同时克服了人为仿生过程中设备复杂、构型简单、成本高的问题,为制备结构功能一体化材料提供了新的思路。从金属、金属氧化物、聚合物三个方面重点阐述蝶翅所赋予材料的特殊光学效应。金属蝶翅上的“肋(rib)”结构具有显著的表面局域增强效应,如Au蝶翅的灵敏度比商用表面增强拉曼光谱(SERS)基板Klarite的高10倍但成本仅为其1/10;蝶翅表面的微细鳞片具有“捕光”效应,如蜂窝状结构的黑色鳞片对可见光的平均吸收率达到96%以上,可应用在光阳极、光催化等方面;蝶翅赋予响应性光子晶体特殊的光学特性,其会随着周围环境,如pH、电场、温度等发生变化,为制备更加简单、灵敏度高的传感器提供了途径。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 51 55 7135467 赵华梅,顾佳俊,刘庆雷,张旺,张荻 像差校正高分辨透射电子显微术及其在表征功能氧化物材料结构及界面中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707032 简要介绍基于像差校正高分辨透射电子显微镜的负球差成像技术及其在研究功能氧化物材料原子构型中的应用。在亚埃尺度的空间分辨率下,负球差成像技术不但可以获得高衬度的原子尺度结构像,而且可以在皮米精度测量材料中的原子的相对位移,从而精确表征材料结构、晶格缺陷的细微变化及其对材料性能的影响。负球差成像技术为定量解析材料中包含轻原子(例如,氧)在内的精细结构问题提供了有力的手段。重点介绍了负球差成像技术在表征铁电材料电偶极矩、畴结构及畴壁,氧化物异质界面和三维MgO晶体表面精细结构中的应用。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 56 70 6284380 米少波,贾春林 碳系吸波材料研究现状及在建材中的应用展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707033 随着科学技术的发展,生活空间中电子产品的增多让人类处于不同程度的电磁辐射环境中,对人体组织、器官和系统等会造成一定破坏,其对环境的污染和人体的危害越来越受到人们的重视。目前已有很多关于吸波材料电磁波吸收性能的研究,但很多是针对军事方面的雷达吸波,而关于其在民用方面的应用研究较少,特别是在室内吸波材料及墙体整体结构式防护方面几乎没有,因此,开展吸波材料在建筑材料方面应用显得尤为迫切。碳系吸波材料在建材中的推广应用无论是在技术成熟度还是成本方面,相对于其它吸波材料都均有一定优势,简述了石墨、炭黑、碳纤维等碳系吸波材料的研究现状及其在建材中的应用情况,并对吸波材料在建材中的深入应用进行了展望,提出开发室内建筑吸波材料及墙体结构式防护措施。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 71 75 2583861 何亮,谭丹君,王鹏起,李珂亿 热处理制度对TC4钛合金风扇盘组织和性能的影响研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707034 随着国产大飞机及其发动机的自主研制,TC4钛合金被用来制造发动机风扇盘,该风扇盘锻件尺寸大、结构复杂,且为工作时承受很大载荷的转动件,对TC4钛合金锻件综合力学性能要求苛刻。为提高风扇盘锻件的组织与力学性能水平,需要对其热处理工艺进行系统的研究。研究了不同热处理制度对TC4钛合金风扇盘锻件组织和性能的影响。采用光学显微镜分析了锻件的显微组织,测试了锻件的拉伸性能、断裂韧度和应变控制的低周疲劳性能等力学性能。试验结果表明:与普通退火相比,固溶时效处理后具有更好的组织均匀性和综合力学性能;固溶温度升高,室温、400 ℃拉伸强度增加,但室温应变控制的低周疲劳性能和断裂韧度稍微有所降低;固溶后的冷却速率增加,室温、400 ℃拉伸强度增加,室温应变控制的低周疲劳性能和断裂韧度稍微降低;TC4钛合金风扇盘锻件最佳的热处理制度为Tβ(40~60) ℃/2 h, WQ+700 ℃/2 h, AC。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 76 80 2324857 魏鑫,赵兴东,李昌永,王健妍 选择性激光烧结工艺制备的钴铬合金的微观结构 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707035 对比选择性激光烧结工艺(SLM)和铸造工艺(cast)制备的CoCr合金的内部微观结构,分析产生不同微观结构的原因,并分析不同微观结构对CoCr合金性能可能造成的影响。选取组成接近的CoCr合金金属粉末和金属块,分别通过SLM工艺和cast工艺制作CoCr合金试样。利用场发射扫描电镜(SEM)观察样品内部的微观结构并采用X射线能谱(EDX)分析样品特征区域的化学成分。SLM工艺制备的样品的内部结构均匀,没有出现分相区,而离心cast工艺和真空cast工艺制备的样品内部均出现富含Mo元素的分相区。SLM工艺和cast工艺制备的样品的孔洞均较少。对于CoCr合金而言,SLM工艺的加工质量优于cast工艺。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 81 85 3551603 王兵,宋昕,彭练,佟岱 由德国增材制造国际会展谈3D打印 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707036 随着3D打印技术的兴起及其在航空航天、医学、建筑、汽车等领域的广泛应用,全球掀起了3D打印应用的浪潮,涌现出一批优秀的3D打印企业和各式各样的相关会议及展览。据统计,2017年全球共计有90 场3D打印方面的国际会议,分别在24个国家召开,尤以欧洲居多。汇报了德国增材制造国际会议及展览的概况,重点介绍了知名的金属粉末制造商,谈到了一些体会并对未来发展提出了建议,希望为推动我国3D打印技术创新与产业化发展略尽绵力。 2017年08月31 00:00 2017年第7-8期 86 90 1465598 朱宏康,贾豫冬,向长淑