磁控溅射(Ti,N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能

采用Al和TiN靶通过磁控共溅射方法, 制备了一系列Ti:N≈1的不同(Ti, N) 含量的铝基纳米复合薄膜, 利用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和纳米力学探针表征了薄膜的成分、 微结构和力学性能, 研究了(Ti, N)含量对复合薄膜微结构和力学性能的影响. 结果表明: Ti, N原子的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的"双超过饱和固溶体", 薄膜的晶粒随着溶质含量的增加逐步纳米化, 并进一步形成非晶结构, 晶界区域形成溶质原子的富集区. 相应地, 复合薄膜的硬度在含1.8 at.%(Ti, N) 时就可迅速提高到3.9 GPa; 随着TiN含量的增加, 薄膜的硬度进一步提高到含17.1 at.%(Ti, N)时的8.8 GPa. 以上结果显示出Ti和N"双超过饱和固溶"对Al薄膜极其显著的强化效果.     

多孔氮化硅陶瓷的微观结构、力学性能和气体透气性的研究

本研究中,以石油焦为造孔剂、Y2O3-Al2O3为烧结助剂,通过注浆成型制备出多孔氮化硅陶瓷。研究石油焦的加入量对多孔氮化硅陶瓷微观结构、力学性能及气体透气性的影响。结果表明:多孔氮化硅陶瓷的微孔是由长棒状的β-Si3N4晶粒互相搭接而成,大孔是由石油焦燃烧而成。随着石油焦加入量的增加,气孔率及达西渗透系数(μ)增大,但试样的抗弯强度降低。在起始α-Si3N4粉末中添加10wt%～50wt%石油焦、5wt%Y2O3-3wt%Al2O31800℃下保温2 h制备出气孔率为37.08%～59.40%、抗弯强度为52.00～154.27 MPa、μ值为(3.04～6.87)×10-13m2的多孔氮化硅陶瓷。     

原位合成ZrO2/TiB2复相陶瓷材料的制备及性能

以3Y-ZrO2为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了ZrO2/TiB2复相陶瓷材料,测试和分析了复合材料的抗弯强度、维氏显微硬度和断裂韧性。结果表明:原位生成的TiB2对基体起到较好的增韧补强作用。当TiB2的质量分数为30%时,复合陶瓷的综合力学性能最好,其抗弯强度、维氏显微硬度及断裂韧性分别达到1060 MPa、14.5 GPa和11.2 MPa.m1/2。     

电镀铜薄膜力学性能的实验研究

电子器件中大量使用铜膜作为电信号通道,而且一般采用电镀工艺制成.铜膜的力学性能参数对于其热疲劳可靠性的研究非常重要.目前有关该材料的力学性能研究尚不充分,而且数据极为不统一.本文借助于纳米压痕法、声发射等实验手段对电镀铜薄膜的静态力学性能(包括弹性模量和屈服强度等)及疲劳性能进行了测试.结果发现,与大块铜材料相比,电镀铜薄膜的弹性模量低很多,但屈服强度与大块铜材料相当,甚至高出200％.同时,本文采用弯曲疲劳实验,以电阻变化为失效判据,对镀铜材料的疲劳性能进行了测试,获取了该材料不同失效判据下的疲劳寿命预测模型的系数.     

聚乳酸/凹凸棒土纳米复合材料的结构与性能

采用熔融复合方法制备了不同填料质量分数的聚乳酸/纳米凹凸棒土复合材料,纳米凹凸棒土的加入可以显著提高聚乳酸纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率.扫描电镜结果表明,凹凸棒土粒子在复合材料中实现了均匀分散.DSC曲线在降温过程中出现明显结晶峰,说明纳米凹凸棒土对聚乳酸有一定的成核作用.当纳米凹凸棒填料含量>8%时,在聚合物基体中可形成完善的网络状结构.填料粒子作为体系中的物理缠结点使得复合材料熔体的应力松弛时间延长.红外谱图显示纳米凹凸棒土和聚乳酸分子间存在较强的相互作用.我们推测,纳米凹凸棒土的加入减少了PLA基体层的厚度,使其由三维应力转变为二维应变状态,导致最大切应力可以达到剪切屈服强度,产生剪切滑移形变带,使得呈现出韧性材料性质,有效提高了材料的断裂伸长率.     

超支化聚乙烯亚胺接枝二氧化硅的制备及在聚丙烯改性中的应用

首先利用3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(简称GPS)作为偶联剂,对纳米SiO2进行表面改性,获得表面含有环氧基的SiO2纳米粒子(SiO2-GPS).利用这些环氧基与超支化聚乙烯亚胺(HPEI)分子中的氨基进行反应,得到SiO2接枝超支化聚乙烯亚胺的纳米粒子(SiO2-GPS-g-HPEI).然后利用SiO2-GPS-g-HPEI与聚丙烯(PP)和PP接枝的马来酸酐(PP-g-MAH)共混、模压,制备PP/SiO2-GPS-g-HPEI/PP-g-MAH复合材料.红外光谱测试和热失重分析(TGA)测试结果表明,SiO2纳米粒子表面依次接枝了GPS和HPEI;扫描电子显微镜(SEM)的测试结果显示,SiO2-GPS-g-HPEI在聚丙烯基体中分散良好,其材料的冲击断裂为韧性断裂;复合材料共混时,扭矩的增加证明了共混物中分散相(SiO2-GPS-g-HPEI)与基体(PP/PP-g-MAH)界面之间存在一定的相互作用.少量SiO2-GPS-g-HPEI加入PP/PP-g-MAH中,冲击强度可增加96.3%,拉伸强度也有较大的提高.     

ATR-FTIR研究超支化聚酯对PEG型聚氨酯弹性体的力学性能及形态的影响

为改善聚乙二醇(PEG)型聚氨酯弹性体的力学性能,将改性超支化聚酯(HBP)引入形成共混体系,利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)研究了聚氨酯胶片的化学结构.结果表明,超支化聚酯对PEG型聚氨酯弹性体具有较好的增强增韧作用,当加入0.4%的第三代超支化聚酯时,聚氨酯弹性体的拉伸强度比空白胶片提高了2.53倍,达到了 4.70 MPa;当加入1.6%的第一代超支化聚酯时,聚氨酯弹性体胶片的断裂伸长率比空白胶片提高了1.43倍.达到了438%.超支化聚酯的加入显著提高了聚氨酯的总氢键化程度和聚氨酯软硬段的微相分离程度,使得聚氨酯弹性体胶片的力学性能得以提高.     

不同硫化体系天然橡胶复合材料力学性能的影响

研究了不同硫化体系对炭黑填充天然橡胶力学性能的影响。结果表明,以N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺(NOBS)为主促进剂的四种硫化体系中,半有效硫化体系硫化的橡胶的综合性能最好。在以N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CBS)+2-硫醇基苯骈噻唑(M)为促进剂的四种硫化体系中,用普通硫化体系(CV)硫化得到的碳黑/天然橡胶的综合性能最优。本文还研究了不同硫化体系对炭黑/碳纳米管填充天然橡胶力学性能的影响,结果表明,普通硫化体系(CV)硫化得到的碳纳米管/碳黑/天然橡胶的综合性能最优。     

基底界面效应对聚苯乙烯薄膜分子运动行为的影响

本文研究了Si／Si02、Si／Si—H基底与聚苯乙烯（Ps）之间的界面相互作用对Ps薄膜的玻璃化转变及相关力学性能的影响．结果显示，无论何种基底，Ps薄膜的玻璃化转变温度（L）都随其厚度降低而降低．但相同厚度（〈110nm）下，以Si／Si-H为基底时Ps薄膜的瓦比以Si／Si02为基底的PS薄膜高．Si／Si02表面Ps薄膜疋开始下降的临界厚度为110nm，远高于以Si／Si—H为基底时的40nm．对Ps薄膜的膨胀系数和弹性模量进行研究，也得到相似的临界厚度．另外，与Si／Si02基底相比，在Si／Si-H上的Ps薄膜具有更低的膨胀系数以及较高弹性模量．可能原因是Si／Si-H与Ps具有较强的相互作用，限制了该界面分子的运动能力，导致基底／PS界面效应对薄膜分子运动的影响力增强，造成该薄膜瓦的厚度依赖性下降，并呈现出相对较硬的力学特征．