氮掺杂石墨烯量子点/MOF衍生多孔碳纳米片构筑高性能超级电容器

首先采用溶液法在碳布上生长Co-MOF二维纳米片,通过高温退火和刻蚀后得到MOF衍生多孔碳纳米片。以Co-MOF衍生的多孔碳纳米片/碳布(CNS/CC)作为碳基骨架,采用电化学沉积法负载高活性氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs),制备得到分级多孔结构的N-GQD/CNS/CC复合材料。组装成自支撑且无粘结剂的N-GQD/CNS/CC电极,当电流密度为1 A·g~(-1)时,其比电容高达423 F·g~(-1)。通过储能机制和电容贡献机制的研究表明,在碳纤维上原位生长的具有高双电层电容的CNS和表面负载具有高赝电容的N-GQDs之间相互协同作用,使得N-GQD/CNS/CC电极具有高电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。电极材料的高导电、分级多孔结构有利于电子的传输和电解质离子的扩散,具有良好的动力学性能,能快速充放电和具有优异的倍率特性。将电极组装成对称型超级电容器,功率密度为250 W·kg~(-1)时对应的能量密度达到7.9 Wh·kg~(-1),且经过10 000次循环后电容保持率为91.2%,说明氮掺杂石墨烯量子点/MOF衍生多孔碳纳米片复合材料是一种电化学性能稳定的具有高电容性能的全碳电极材料。     

贯通多孔聚酯基PolyHIPE支架在肝细胞培养中的应用

以生物相容性好且可降解的端基双键化的聚(ε-己内酯)(PCL)或聚(4-甲基-ε-己内酯)(PMCL)为基体,通过乳化剂Hypermer T96制备高内相乳液(HIPE)。该乳液在紫外光引发下,通过后加入的季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)与碳碳双键化的PCL(PCL-AC)或者PMCL(PMCL-AC)发生巯基-烯点击反应而交联成聚高内相乳液(PolyHIPE),经冷冻干燥得到PolyHIPE三维多孔支架。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、万能材料试验仪对支架的微观形貌、热力学以及力学性能进行了表征。通过体外细胞毒性实验以及肝细胞培养实验对支架的生物学性能进行了评估。力学性能测试结果表明:在乳液制备过程中,去离子水温度对支架的力学性能影响更为显著。体外细胞毒性以及肝细胞培养结果表明:支架无细胞毒性,且支架的刚性越小越有利于肝细胞的增殖和功能表达。     

铒离子掺杂的含LaF3纳晶氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其发光性能

主要研究了热处理制度对掺杂Er^3＋离子的含有LaF3纳米晶体的氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光和近红外发光性质的影响。制备了ErF3掺杂的SiO2-Al2O3-Na2O-LaF3系统玻璃，将其在不同温度下处理不同的时间，测试其上转换和近红外的发光行为的变化，并相应进行了XRD测试，基于XRD数据计算了晶粒大小和结晶度，考察了热处理制度对该材料微观结构及发光性能的影响。结果表明：在一定的温度下保温，LaF3晶体从玻璃基体中析出，并且随着热处理温度的升高和时间的延长，晶粒不断长大，结晶度持续增加，因为上转换的发光与基质的声子环境密切相关，所以随着氟化物晶体的增多，相应的玻璃陶瓷的上转换发光的强度也增大，而在氟氧化物玻璃中检测不到上转换发光。但是，对于近红外1530nm处的铒离子发光，氟化物晶体的析出对于其发光性质并没有太大的影响。     

CeO2添加剂对等离子ZrO2涂层抗热震性的影响

在ZrO2陶瓷涂层中加入适量的CeO2，使陶瓷涂层的抗热震性能得到提高，这主要是由于CeO2的加入，涂层的微小孔隙增加、涂层产生细微的网状裂纹，增加了微裂纹密度，从而降低了徐层的弹性模量，释放了涂层中的应力，提高了涂层的裂纹失稳扩展时的临界温差ΔTc，并可阻止裂纹沿单方向的快速扩展，使涂层的抗热震起裂性能和抗热震失效能力得到提高。其中，CeO2加入量为9％效果最佳，过量加入CeO2，会过早地促进裂纹的扩展、断裂，不利于提高涂层的抗热震性能。     

溶胶-凝胶法制备(Ca1-xMgx)SiO3陶瓷及其微波介电性能

以硝酸钙、硝酸镁、正硅酸乙酯为先驱体, 利用溶胶-凝胶法合成(Ca1-xMgx)SiO3(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)陶瓷粉体, 研究了Mg2+取代Ca2+对陶瓷物相组成、烧结特性以及微波介电性能的影响规律. 结果表明, Mg2+在CaSiO3中的最大固溶度不超过0.2；随着Mg2+对Ca2+取代量的增加, 陶瓷在烧结后的主晶相出现从CaSiO3相向CaMgSi2O6相的转变,陶瓷的烧结特性及介电性能出现先增加后下降的趋势；当x=0.3 时, 陶瓷体中CaSiO3相与CaMgSi2O6相共存, 克服了单相CaSiO3或CaMgSi2O6易成片长大的缺点,有效减少了陶瓷中残留的气孔, 提高烧结体致密性. (Ca0.7Mg0.3)SiO3在1320 益烧结后介电常数为6.62, 品质因数为36962 GHz.     

阳极氧化与超临界干燥结合制备多孔硅

多孔硅（PS）在室温下发射强可见光，这一发现在国际上引起极大关注，成为材料科学、半导体物理和化学以及信息科学领域研究的热点［1，2］．最近三、四年，国内外对PS制备工艺、影响PS发光的因素、PS发光机制、PS应用前景等方面进行了广泛的研究［2］，但有一些基本问题仍待解决，如关于PS发光机制尚存在分歧；PS电致发光效率低，离应用差距甚远；高多孔度PS微孔结构不稳定等．PS微孔内溶剂蒸发过程中，由于毛细管张力的存在，造成微孔骨架受力不匀．强的应力使PS骨架脆弱，甚至微孔结构坍缩，从而导致PS结构不稳定．对于高多孔度…     

层叠Blumlein线多开关导通时间分散性

高介电常数陶瓷储能脉冲形成线需要用到多开关触发的层叠Blumlein线结构。从形成线波过程理论出发，分析了多开关导通时间分散性对层叠Blumlein线及其输出波形的影响。主要包括两方面影响:其一是造成输出方波脉冲的前沿和后沿均出现阶梯形畸变；其二是使得各延迟导通的平行平板Blumlein线承受过电压，容易引起陶瓷储能介质的电击穿。在不单独考虑开关电感的理想情况下，利用PSpice电路程序模拟了开关导通时间分散性对四级层叠Blumlein线的影响，模拟结果与波过程理论分析一致。为减弱这些影响，提出了可行的解决方案。     

多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究

多孔活性金属材料因为内部存在大量的孔隙，大大地增加了与空气的接触面积，使得其在空气中的燃烧较为猛烈，燃烧温度迅速上升。其燃烧过程属于固体燃烧的范畴，较为复杂。以镁为例，通过建立燃烧模型，来研究多孔活性金属的光谱辐射特性。首先，建立氧气总消耗量与活性金属剩余质量的关系，研究氧气在活性金属孔隙内的扩散浓度关系，通过求解活性金属热平衡方程得到活性金属燃烧过程中温度与时间的关系式，进而得到活性金属的峰值光谱辐射强度表达式；然后，将模型计算的仿真结果与红外热像仪测得的实验结果对比，结果表明，模型的计算结果与实验结果相一致，误差在了10%以内；最后，通过建立的燃烧模型来研究活性金属燃烧规律以及其光谱辐射特性，解决了高空、高速下的活性金属光谱辐射强度难以实验获得的问题，大大减小了实验成本与时间。分别对比不同时间活性金属箔片在1～3，3～5以及8～12 μm波段下的辐射强度，得出活性金属燃烧时的辐射强度主要集中在3～5 μm波段的结论。研究结果表明：自燃金属最大燃烧温度随高度的增加逐渐下降，随气流速度的增加先增加后减小，在速度为30 m·s-1时，温度达到最大；自燃金属的光谱辐射强度在2～6 μm波段达到最大。该模型也可以用来研究其他活性金属的燃烧特性。     

磁流体饱和多孔弹性介质的瞬态响应特性

基于Biot流体饱和多孔介质理论及磁流体动力学理论,考虑了强导电性磁流体产生的磁压力对固体骨架的影响;将反映电磁力的Maxwell应力张量应用到Biot模型中,建立了磁流体饱和多孔介质的基本方程,并研究了内含圆柱形空腔的半无限磁流体饱和多孔介质处于均匀磁场中且其空腔表面受到均布瞬态荷载作用时的响应;利用积分变换,得到固体骨架应力场、位移场及磁流体压力场随时间变化的规律。数值计算结果表明:外加磁场分别为0、10A/m、100A/m时,各场变量随时间变化的规律和分布规律不变,但外加磁场的增大会使场变量的峰值及达到峰值的时间有所增加,且对其稳定值的影响甚微;在给定时刻,外加磁场强度越大,场变量沿径向达到恒定值的位置越靠近空腔表面;另外,磁压力对固体骨架的耦合作用效应较为显著。     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为 20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1 KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20A·g^-1电流密度下为188F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3 mol·L^-1 ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27Wh·kg^-1。