静电纺丝法制备铁酸锌中空纤维及其磁学性能

以锌盐、铁盐和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,通过静电纺丝法先制备PVP/硝酸盐复合纤维,这些复合纤维以5℃·min-1的升温速率加热到500℃并保温3h,最终得到铁酸锌(ZnFe2O4)中空纤维.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及振动样品磁强计(VSM)等分析手段对中空纤维的晶体结构、形貌和磁学性能进行了研究.结果显示,ZnFe2O4中空纤维属于尖晶石结构,高温处理后仍能保持一维结构,纤维直径在200-400nm之间,纤维壁由大小为25nm的颗粒堆积而成.室温磁化结果显示制备的ZnFe2O4中空纤维具有超顺磁性,在10kOe的磁化强度为2.03emu·g-1.     

GO增强UHMWPE在透明质酸钠润滑介质下的摩擦学性能研究

采用UMT-3MT往复式滑动摩擦磨损试验机,研究在透明质酸钠(SHA)润滑介质下,氧化石墨烯(GO)对基体材料超高分子量聚乙烯(UHMWPE)摩擦学性能的影响.利用高分辨扫描电子显微镜(HR-SEM)和MicroXAM非接触式3D表面轮廓仪观察试样表面磨痕形貌并计算其磨损率.结果表明:在SHA润滑介质下,无机填料GO的添加显著降低UHMWPE基复合材料的磨损率,但是,GO的添加对复合材料稳态摩擦系数和残留在SHA润滑介质中的磨粒特征无明显影响.无机填料GO的添加增强了UHMWPE在SHA润滑介质下的耐磨性能.     

在胎牛血清蛋白润滑环境下GO/UHMWPE复合材料的摩擦学性能研究

采用往复式滑动摩擦磨损试验机,考察了在胎牛血清蛋白(BSA)润滑环境下,氧化石墨烯/超高分子量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料的摩擦学性能.试验结束后,利用高分辨扫描电子显微镜(HR-SEM)和Micro-XAM非接触式三维表面轮廓仪观察试样表面磨痕并计算相应的磨损率.结果表明:在BSA润滑环境下,相对纯UHMWPE,尽管无机增强填料GO的添加可以显著降低复合材料的稳态摩擦系数(COF),但是随GO含量增加无明显变化.然而,复合材料的体积磨损率(WR)却随GO含量增加呈现出逐渐减小的趋势.因此无机填料GO可以显著改善UHMWPE在BSA润滑环境下的摩擦学性能.     

氧化石墨烯增强义齿基托材料耐磨性能的实验研究

为改善常规口腔义齿基托材料聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)的低硬度、低亲水性以及低耐磨性等,本文中以PMMA为基体、氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)为增强填料,借助液相超声-高速球磨分散技术将两种粉末均匀混合后,采用常规义齿基托加工法制备GO增强型义齿基托复合材料.采用高分辨扫描电子显微镜、维氏显微硬度计和光学接触角测量仪分别对复合材料显微结构、表面显微硬度及其亲水性能进行观察和评价；在人工唾液润滑环境下,采用UMT-3MT往复式摩擦磨损试验机和三维表面轮廓仪对复合材料耐磨性能及表面磨痕形貌进行评价和观察.结果表明:随着增强填料GO的加入,复合材料的显微硬度呈现先快速增加后逐渐变缓的趋势；复合材料表面水静态接触角则呈现逐渐降低的趋势；当GO质量百分数小于0.1％时,复合材料的摩擦系数和磨损率均低于常规口腔义齿基托材料,而GO质量百分数大于0.1％时其摩擦系数和磨损率呈升高趋势.GO的添加提高了常规义齿基托材料PMMA的硬度、亲水性和耐磨性能,显示出了良好的应用潜能.     

静电纺丝法制备SiC纤维及其表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与聚碳硅烷(PCS)为原料,利用静电纺丝法制得PCS/PVP复合纤维,通过空气交联,氩气(Ar)气氛下高温(1000~1400℃)处理以及空气中500℃除碳,最终得到碳化硅(SiC)纤维。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱(XPS)等对所得纤维进行形貌、微观结构和成分分析,并研究了不同处理温度对SiC纤维结构和形貌的影响。结果表明,利用静电纺丝法可以得到质量较好的SiC纤维,热处理温度为1000℃和1200℃时得到无定形的SiC纤维,热处理温度为1400℃时可以得到结晶较好的β-SiC纤维。     

电化学沉积DLC薄膜的摩擦学性能研究

采用直流电源,以有机溶剂作为碳源,通过电化学沉积方法在单晶硅表面制备了类金刚石碳薄膜．用原子力显微镜、拉曼光谱仪和傅立叶红外光谱仪等表征了薄膜的结构,用DF-PM型动-静摩擦系数精密测定仪考察了薄膜的摩擦学性能．结果表明：电化学沉积含氢类金刚石碳薄膜的硬度较高(约14GPa),薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;在室温干摩擦条件下,薄膜同GCrl5钢以及α-Al2O和Si3N4陶瓷对摩时的摩擦系数随载荷增加而略微减小;陶瓷材料／类金刚石碳膜的摩擦系数较低,钢／类金刚石碳膜的摩擦系数较高;类金刚石碳薄膜同Si3N4陶瓷对摩时呈现断裂剥落特征;同GCrl5钢对摩时发生转移并形成转移膜,耐磨寿命缩短．     

静电纺丝法制备的钴酸镍微米带的磁性以及电化学性能

通过直接退火静电纺丝前驱样品以及调节升温速率最终得到了钴酸镍(NiCo₂O₄)微米带. 通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计以及电化学工作站等分析手段对钴酸镍微米带的晶体结构、形貌、磁学性能以及电化学性能进行了研究. 结果显示, 以1℃·min^-1的升温速率得到的NiCo₂O₄微米带属于立方尖晶石结构, 高温处理后仍能保持一维结构. 室温磁化结果显示制备的NiCo₂O₄微米带具有超顺磁性, 在10 kOe时磁化强度为6.35 emu·g^-1. 此外, 电化学测试结果显示, NiCo₂O₄微米带的电容特性是典型的赝电容, 并且比电容随着放电电流密度的增加而减小.     

电弧放电法制备石墨烯的硝酸改性及其电化学性能增强

采用电弧放电法大规模制备了层数少, 导电率高, 结晶性好的石墨烯纳米片(GNSs). 通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征发现制得的石墨烯形貌良好. 然而电化学测试表明GNSs作为电极材料的电容性能不好. 为了增加材料表面电化学反应活性点, 促进GNSs在水系电解液中的润湿性, 我们对所制备的GNSs表面进行了硝酸改性处理. 结果显示硝酸处理后的石墨烯纳米片(H-GNSs)表面新增了较多的含氧氮官能团,其亲水性得到了显著提高. 对H-GNSs的电化学研究表明: 硝酸改性处理后的GNSs在2 mol·L^-1 KOH溶液中电流密度为0.5 A·g^-1时, 比电容可达65.5 F·g^-1, 约为改性前的30 倍; 此外, H-GNSs作为电极材料连续进行2000次充放电测试后还展示出了良好的循环稳定性, 是一种潜在的超级电容器电极材料.     

Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列性能的影响

本文研究了Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列结构、形貌、光学特性和疏水性的影响.XRD测试表明注入前后ZnO纳米棒均为六方纤锌矿晶体结构.然而,随着对ZnO纳米棒阵列注入剂量的增加,样品沿(002)晶面优先生长的趋势降低,而且当注入剂量达到5×1017/cm2时,甚至出现ZnTiO3( 104)晶面衍射峰,说明了这种物质的存在,而后面的XPS表征也进一步证明了Ti-Zn-O化学键的存在.样品形貌测试表明,离子注入后由于受刻蚀和溅射的作用,不仅使得ZnO纳米棒表面形貌发生了很大的变化,透光率也显著下降.离子注入后ZnO纳米棒表面疏水性受形貌变化的影响也发生了改变,使得其疏水性增强,当Ti离子注入量为1×1017/cm2时ZnO纳米棒表面接触角达到了151.4°.总之,离子注入作为一种较新颖的表明改性方法,通过对ZnO纳米棒阵列改性处理可以明显扩展其潜在应用价值.     

用XPS和XAES分析电化学沉积的DLC膜

采用电化学沉积方法，以甲醇溶剂作碳源，直流电压作用下在单晶硅表面沉积得到碳薄膜。通过研究石墨、金刚石和样品薄膜的XPS和XAES谱图特征，证明了此方法沉积得到的是DLC薄膜;利用曲线拟合技术在C_1s电子能谱图中拟合出sp³峰与sp²峰，并计算出样品薄膜中sp³碳的相对含量为55%;研究石墨、金刚石和样品薄膜的一阶微分XAES谱图，用线性插入法估算出样品薄膜中sp³碳的相对含量为60%。