中国材料进展 /oa 核聚变第一壁用W-ZrC材料研究进展与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805031 核聚变能是利用氢同位素氘与氚进行聚变反应而释放出的巨大能量来发电。作为人类最理想的清洁能源之一,实现核聚变能源不仅是中国的梦想,也是全人类的梦想。而材料问题尤其是面向等离子体材料(PFMs)一直是核聚变能发展面临的主要挑战之一。由于PFMs直接包围高温等离子体,不但要承受高热负荷(5-20MW/m2稳态热流,~GW/m2瞬态热流),而且还经受高通量的高能中子辐照、等离子体燃料粒子等的轰击等。钨(W)具有高熔点、高溅射阈值/低溅射率和高热导率等优点,而被认为是最有希望的面向等离子体第一壁材料,目前ITER及EAST已经选用纯W作为第一壁及偏滤器材料。而对于下一代聚变堆如中国聚变工程实验堆(CFETR),其设计参数更高,PFMs服役环境比ITER及EAST更加严峻。因此纯W由于一些自身的弱点如低温脆性(DBTT ~ 400 oC)、再结晶脆化以及辐照脆化、高热负荷开裂熔化、等离子刻蚀严重等不足将无法满足未来需求。因此研究材料的辐照损伤与氢氦效应机理,揭示辐照引起材料微观结构与性能的变化以探索开发新型抗辐照W基第一壁材料变得十分迫切。近年来,国内外研究组针对上述问题开展了系统的研究工作,研发了不同种类的W基复合材料如W-Y2O3,W-La2O3,W-TiC及W-ZrC等,性能及工艺均取得了一定的进展。其中基于计算模拟结果发展的W-ZrC材料具有较好的综合性能,是未来聚变装置第一壁候选材料之一。本文系统介绍了W-ZrC材料研究进展包括设计:钨中辐照损伤/氢氦效应机理、界面耦合强化的计算模拟结果、微结构分析测试及服役性能评估的研究,通过全面的总结分析,提出W基第一壁材料其后的主要研究方向,以及研发高性能面向未来聚变堆第一壁材料应采取的策略及措施。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 1 10 19513825 张涛,吴学邦,谢卓明,李祥艳,刘瑞,王先平,方前锋,刘长松 硅藻土在新能源领域的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805034 硅藻是由具有独特纳米和微米形态的单细胞藻类产生的三维(3D)天然生物材料,具有众多优异的结构。硅藻纳米技术是近些年来出现的一个新的研究领域,它在生物学、传感器、吸附、纳米输送、新能源等诸多领域上得到了研究及应用。由于它特殊的多孔三维分层结构,高比表面积,以及其他导体或半导体材料结合与转换的能力,使得其在能量存储、低成本的天然电极材料的研究上得到了广泛应用。根据近些年来国内外在此材料上的研究现状,展示了使用硅藻基复合材料在超级电容器、电池、太阳能电池等其他能源设备上能源应用的情况。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 11 20 15570970 张育新,张新宇,吴明浩,姜德彬 微波辅助合成法制备过渡金属氧化物纳米材料的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805033 近年来,随着制备高纯度的先进复杂纳米材料的要求愈发提高,微波辅助合成法已逐步表现出巨大的发展前景。利用微波合成法制备的纳米材料具有较高的纯度、更窄的粒径分布和更为均一的形态等优异特性,使得该方法在许多领域获得了广泛的应用。本文综述了微波合成法制备纳米材料的工作机制、应用现状和研究进展,分类阐述了在水溶液、多元醇、离子溶液体系下制备过渡金属氧化物的新进展,重点讨论了微波辅助合成法制备α-Fe2O3和TiO2先进纳米材料及其在锂离子电池、光催化中的应用,最后展望了微波合成法的发展趋势及挑战机遇。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 21 28 10493998 罗雯,许昊,李枫,麦立强 内嵌金属富勒烯的电子自旋研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805032 内嵌金属富勒烯(EMFs)由于其独特的笼状嵌套结构而受到研究者的关注,富勒烯碳笼的保护使得内嵌金属离子或团簇显示出与众不同的电子结构及自旋特性,在量子信息处理、高密度信息存储及量子调控等方面具有重要应用价值。本文主要介绍了具有电子自旋活性的内嵌金属富勒烯的研究进展,分析了其电子结构及自旋特性。进一步讨论了目前进行金属富勒烯电子自旋调控的方法,如改变温度、笼外修饰及构筑自组装体等,通过研究富勒烯分子的电子自旋特性来探究分子的运动状态,为构筑基于富勒烯的量子体系奠定基础。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 29 35 5233032 王 潇,冯永强,冯亮亮,黄剑锋,曹丽云 <span>石墨烯纤维的制备与应用</span> <br /> /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805035 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料,具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能,是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体,使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度,极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011年首次制备获得石墨烯纤维以来,至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法,并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用,同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 36 46 14448300 杨俊杰,张扬,陈国印,陈少华,麻伍军,翁巍,朱美芳 Ti_1023合金VAR熔炼数值模拟研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805036 Ti_1023合金因其优异的性能广泛应用于大型承力结构件,然而因其添加Fe元素含量较高,容易在真空自耗熔炼(VAR)制备铸锭的过程中出现Fe偏析,影响锻件的性能。利用多场耦合重熔工艺仿真优化软件(Melt FlowVAR)建立的模型研究了Ti1023合金在VAR不同阶段下的熔池形状和元素浓度分布,并以模拟工艺制备了Ti1023合金Φ640 mm大规格铸锭进行验证。结果表明:随着熔炼的进行,模拟的熔池形状按初期的扁平状→中期的V形→末期的深V形变化,熔炼后期的熔池深度为028 m,与实测结果基本一致。在铸锭中心线顶部和底部Fe和Al元素成分的模拟结果与实测值吻合良好,但在铸锭中间部分的模拟值与实测值存在较大偏差,分析认为是Melt FlowVAR计算模型中没有考虑等轴晶的沉降所导致的计算偏差所致。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 47 51 4660380 赵小花,何永胜,罗文忠,赖运金,王凯旋,刘向宏 大孔径高孔隙率烧结泡沫钛的造孔剂研究述评 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805037 大孔径高孔隙率烧结泡沫钛具有传统松装烧结多孔钛不可比拟的新奇物理化学性能,在航空航天、生物医学、新能源汽车和环境保护等领域有着广阔的应用前景。在作者及团队研究工作的基础上,对国内外用于制备大孔径高孔隙率泡沫钛材料的造孔剂进行了述评。总结了造孔剂的种类并根据它们的属性进行了分类,分析相关文献,筛选出了使用最为广泛的尿素、碳酸氢铵和氯化钠3种造孔剂,并重点介绍了它们的特性、脱除过程和制备的泡沫钛的结构特征,通过比较指出了造孔剂的发展趋势。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 52 58 11168303 肖健1, 邱贵宝2 化学响应型形状记忆材料的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805038 化学响应型形状记忆材料因其独特的响应方式而越来越受到重视。论述了化学响应型形状记忆材料研究进展,主要包括形状记忆聚合物、形状记忆复合物以及形状记忆凝胶等。根据其形状记忆的原理,将化学响应型形状记忆过程分为塑化回复过程、溶胀回复过程、溶解回复过程以及pH回复过程。塑化作用是溶剂分子与聚合物基体相互作用,降低高分子基体的玻璃化转变温度,实现形状记忆效应;溶胀效应是溶剂分子扩散进入聚合物内部使自由体积膨胀,释放出形变时存储的弹性能实现形状记忆效应;溶解回复型是可变相溶解后,通过受限弹性相回复实现形状记忆效应;pH回复是一定pH环境下产生的质子化作用促进材料内部链段运动性,驱使去质子化作用时存储的能量释放实现形状记忆效应。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 59 66 9711402 王美庆1,应三九1,王倡春2,3 一维ZnO纳米结构掺杂的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805039 一维ZnO纳米结构,具有宽带隙半导体性、压电性、室温下大激子束缚能、各向异性、低维结构等特性,故被广泛深入地研究应用于诸多领域。采用各种途径生长的形貌丰富的一维ZnO纳米结构,被广泛应用于纳米发电机、太阳能电池、光电化学分解水、发光二极管、激光器、气体敏感器件、自旋电子器件等领域。然而,本征一维ZnO纳米结构还存在很多缺点,限制其应用范围。通过掺杂可以增强或赋予其某些特殊功能,近年来一维ZnO纳米结构掺杂引起研究者的极大关注。从掺杂类型的角度出发,综述了近年来国内外一维ZnO纳米结构掺杂方面的研究进展,包括n型、p型、稀磁半导体以及其它掺杂,讨论了一维ZnO纳米结构掺杂存在的主要问题,并对进一步研究与开发提出展望。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 67 74 16330097 何苗,陈建林,李鹏辉,陈荐, 任延杰,周艺,彭卓寅 纤维增强复合材料层合板挤压响应研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805040 复合材料连接技术是轻量化核心技术之一,轻量化技术的广泛应用使纤维增强复合材料连接性能要求不断提高。本文从研究方法和研究进展两方面对复合材料机械连接挤压响应研究进行了概述。通过对适用范围、试验设计、试验设备等因素进行对比分析,讨论了国内外复合材料挤压响应测试标准存在的差异,指出了目前最适用于复合材料挤压响应测试的标准。并分析了有限元模拟在复合材料挤压破坏损伤进程和强度预测上的应用发展。结合复合材料机械连接接头的拉伸、剪切、挤压、劈裂、撕裂等破坏方式,以及材料结构、几何尺寸、连接参数、载荷方式和环境等影响复合材料机械连接性能的因素,概括了复合材料挤压性能试验研究及有限元模拟的研究现状,并对其研究方向和趋势进行了预测,为复合材料研究和工业应用设计提供参考依据。 2018年05月31 00:00 2018年第05期 75 82 2297789 彭亚南,莫凡,毛才文