含酰胺结构超低膨胀聚酰亚胺薄膜的热膨胀行为

采用联苯二酐与3种含酰胺结构二胺制备了具有不同取代基团的聚酰胺-酰亚胺薄膜, 考察了酰胺结构对薄膜力学、 耐热及尺寸稳定性的影响, 研究了聚集态结构与薄膜热膨胀行为的关系和规律. 该系列薄膜具有超高强度和优异的耐热性能, 拉伸强度高达280.5 MPa, 玻璃化转变温度在389~409 ℃, 并在30~300 ℃温度范围内表现出超低负膨胀, 热膨胀系数(CTE, ppm/℃, 即10 ⁶ cm·cm ^-1·℃ ^-1)在-3.05~-1.74 ppm/℃之间. 聚集态分析结果表明, 酰胺结构使分子链间形成了强氢键相互作用, 分子链在薄膜面内方向高度有序取向, 并在膜厚方向堆积更为紧密, 使薄膜表现出热收缩现象. 通过不同体积大小的取代基团进一步调控分子链间相互作用及排列堆积, 可实现薄膜在高温下近乎零尺寸形变, 为设计制备超低膨胀聚合物基板材料提供了新思路.     

Zn(NCN)单轴的负热膨胀性及机理研究

负热膨胀(NTE)是一种反常的物理现象, 已在合金和框架结构化合物等材料中被观察到, 但NTE材料的种类仍然有限. 本文合成了一种单轴NTE材料Zn(NCN), 该材料在c轴方向及在100~475 K下的热膨胀系数为-3.35×10^?6 K^?1, 而a轴和b轴方向则呈低热膨胀性, 体积具有低的热膨胀系数[6.13×10^?6 K^?1(100~475 K)]. 通过同步辐射X射线衍射、 扩展X射线吸收精细结构和拉曼光谱等方法, 研究了Zn(NCN)的NTE机理. 结果表明, Zn—N键具有明显的横向振动, 一些低频振动模Grüneisen参数为负值. 直接的实验证据表明, N=C=N的横向振动以及准刚性ZnN₄四面体的耦合旋转和扭摆导致了c轴方向的NTE.     

微波辅助合成石墨烯/氧化镍复合材料及其表征

本文通过微波辅助的方法,快速而有效地在热膨胀石墨烯(RG)的缺陷上原位合成氧化镍纳米颗粒,形成石墨烯/氧化镍复合材料(RG/NiO)。利用X-射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),傅里叶变换红外(FTIR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重-差热(TGA-DSC)对所制备样品的结构、形貌和NiO含量在复合材料中的含量进行表征。结果表明,热膨胀石墨烯层数约7~8层,层间距约为0.35nm,缺陷多,在水热和微波处理后抗氧化性明显变差。复合材料中氧化镍颗粒平均粒径为25nm,均匀而密集地分散在石墨烯平面上,同时在复合材料中的含量为19.8%。     

A2( MoO4)3(A=Al,Cr,Fe)结构与相变的Raman光谱研究

用XRD、Raman光谱和DSC研究了Al2 (MoO4)3、Cr2( MoO4)3和Fe2 (MoO4)3的结构与相变.Al2(MoO4)3、Cr2 (MoO4)3和Fe2 (MoO4)3在室温下为单斜相,分别在483 K、673 K和783 K附近转变为正交相.发现MO4四面体的对称和反对称伸缩振动模的频率和相对强...     

快速烧结合成Zr1-xMxW2O8(M=Hf,Sn,Y)固溶体的Raman光谱研究

首次采用快速烧结合成技术制备了Zr1-xMxW2O8 (M=Hf,Sn,Y)系列固溶体.制备的合适条件为:温度1523～1553 K,时间30 min～1 h,同传统固相反应烧结相比,该方法合成时间和能耗显著降低.XRD和Raman光谱分析表明,Zr1-xMxW2O8 (M=Hf,Sn,Y)固溶体具有α-ZrW2O8的...     

简易热气球的制作和演示

我们知道,一般的气球是充以密度比空气小得多的气体,从而使气球所受的浮力大于自身重力而升空的。而热气球充的却是热空气,它不是密封的,在它的下部开了很大的口子,悬吊着可控制的喷火装置。当往气球中喷火时气球内部的空气温度升高而膨胀,内部空气密度变小,整个气球变轻,当总重力小于浮力时气球则上升。停止喷火时,由于热传递使气球内空气温度下降而收缩,密度增大,总重力变大。当气球重力大于或等于浮力时则下降。     

相变调控、磁热效应和反常热膨胀

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被视为替代汽压缩制冷的新型制冷技术.其中,磁热效应是研究历史最悠久的一种.然而,单磁场驱动磁热效应的诸多不足限制了其固态制冷应用,如热效应幅度不够高、滞后损耗大、制冷温跨窄等,因此多场调控和多卡效应应运而生.本文主要介绍笔者团队近期开展的多场调控磁热效应、以及磁热材料的反常热膨胀行为的研究.     

CO_2激光烧结合成负热膨胀材料Sc_2(MO_4)_3(M=W,Mo)及其拉曼光谱

用CO2激光烧结合成了负热膨胀材料Sc2(WO4)3和Sc2(MoO4)3.实验表明,激光合成负热膨胀材料Sc2(WO4)3和Sc2(MoO4)3属于快速合成技术,合成一个样品的时间仅需几秒到十几秒,具有快速凝固的特征;X射线衍射和拉曼光谱分析表明,所合成的材料为正交相结构,且具有较高的纯度;变温拉曼光谱分析表明,所合成的材料在室温以上没有相变,但可能有微弱的吸水性;在对Sc2O3,Mo O3,WO3,Sc2(MoO4)3和Sc2(WO4)3拉曼光谱分析的基础上,给出了激光光子能量及原料和合成产物的声子能级图,分析了激光烧结合成的机理.激光光子能量转化为激发声子的能量是光热转化的主要通道,原料在熔池中反应并快速凝固形成最终产物.     

神奇的材料家族——负热膨胀材料

<正>1.什么是负热膨胀材料?爱因斯坦曾说过这样的话:人只有两种生活方式,一种是认为所有的东西都是奇迹,另一种是认为所有的东西都不是奇迹。我们生活的这个地球,如果你仔细观察一下就会发现他是那样的适合于我们人类生存,有太多东西司空见惯以至于都不去思考了。比如自然界的水,它在0~4℃是自然界罕见的"热缩冷胀"。因此,冬天江河与湖泊结冰,都是从上面开始,而湖底的水温保持在4℃,这样就保证了鱼类不会被冻死,从而避免了生物的     

High Solubility of Hetero-Valence Ion （Cu^2＋） for Reducing Phase Transition and Thermal Expansion of ZrV1.6P0.4O7

Large thermal expansion at room temperature and high phase transition temperature of ZrV2O7 limit its practical applications and are reduced by the high solubility of hetero-valence ion （Cu^2＋） on the basis of an equal-valence substitution of P^5＋ for V^5＋. The temperature-dependent Raman spectra show that Zr0.9CU0.1V1.6P0.4O6.9 maintains a normal parent cubic structure till 173 K and transforms to a 3 × 3 × 3 cubic superstructure below 173K. Temperature dependent x-ray diffraction patterns of Zr0.9CU0.1V1.6P0.4O6.9 show near zero and negative thermal expansion. High solubility of lower valence Cu^2＋ relates to an equal-valence substitution of smaller pH for P^5＋, which extends the bond angle of V（P）-O-V in ZrV1.6P0.4O7 close to 180°. The change of microstructure is considered to be responsible for reduced phase transition temperature and thermal expansion.