非晶态固体的结构可以决定性能吗?

晶态固体的力学性能与塑性变形主要由结构缺陷,比如位错的运动决定.而在非晶态固体中结构如何决定性能,仍然是固体力学、材料学和凝聚态物理学共同关心但尚未解决的核心问题之一.传统材料学研究的经典范式为"结构决定性能".遵循这一信条,已经有大量的实验表征与理论、模拟研究,尝试将非晶态固体的某种结构特征与性能建立一一对应关系.但是,科学界对于非晶固体结构-性能关系成立与否,以及背后隐藏的规律知之甚少.本文针对非晶态固体的变形机制以及其微结构特征,基于分子动力学模拟,定量评估短程简单结构与中长程复杂结构在决定非晶态固体动力学性能方面的效用.通过海量抽样每种具体玻璃结构的激活能(标识激发难易程度),尝试将结构参数与激活能建立定量关系,从而揭示出非晶态固体结构-性能关系的隐藏主控因素为结构的空间关联,受限比几何结构本身更关键.只有某种结构在空间上呈现亚纳米级的空间关联长度,这种完备结构才有可能有效地决定非晶态固体的力学性能,而短程简单结构则无效.进一步,给出了评价非晶态固体结构预测性能有效性的普适定量方法,为建立广义无序物质的结构-性能关系提供了筛选准则.     

聚苯硫醚熔体的压致凝固行为

采用施加压力的方法将聚苯硫醚熔体凝固,凝固后获得的聚苯硫醚样品经过降温和卸压后在常温常压下回收. X射线衍射和差示扫描量热分析表明:约20 ms时间的快速压缩过程可以抑制熔体结晶,制备出非晶态聚苯硫醚块材,样品的表面及中心都是非晶态.非晶态聚苯硫醚的玻璃化转变温度和晶化温度分别为318和362 K.常压下的退火实验表明,非晶态聚苯硫醚在425 K等温结晶的产物为正交相晶型.压致凝固法中熔体的凝固不是靠温度变化,而是靠压力变化,样品表面和内部处在一致的温度下同时受压凝固,避免了热传导对非晶尺寸的影响,因此非常有利于获得结构均匀的大尺寸非晶态材料.     

电解铜箔表面电沉积Zn-Ni-P-La合金工艺

为了缓解我国高性能铜箔依靠进口的局面,进行了将类金属(P)和稀土金属(La)引入电解铜箔锌镍合金镀层中以获得高耐腐蚀性铜箔的实验。 利用电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段分析镀层质量。 在最佳工艺下获得非晶态Zn-Ni-P-La合金镀层,镀层表面平整均匀、结晶致密,未钝化的情况下,铜箔镀件在180 ℃烘箱中保持1 h不变色,表现出较理想的抗氧化和抗腐蚀能力。 表明镀层中适量的P和稀土La对改善镀层质量有着重要的作用,具有较好的工业应用前景。     

Magnetically stabilized bed reactor for selective hydrogenation of olefins in reformate with amorphous nickel alloy catalyst

A magnetically stabilized bed （MSB） reactor for selective hydrogenation of olefins in reformate was developed by combining the advantages of MSB and amorphous nickel alloy catalyst. The effects of operating conditions, such as temperature, pressure, liquid space velocity, hydrogen-to-oil ratio, and magnetic field intensity on the reaction were studied. A mathematical model of MSB reactor for hydrogenation of olefins in reformate was established. A reforming flow scheme with a post-hydrogenation MSB reactor was proposed. Finally, MSB hydrogenation was compared with clay treatment and conventional post-hydrogenation.     

非晶态固体的结构可以决定性能吗?

晶态固体的力学性能与塑性变形主要由结构缺陷, 比如位错的运动决定. 而在非晶态固体中结构如何决定性能, 仍然是固体力学、材料学和凝聚态物理学共同关心但尚未解决的核心问题之一.传统材料学研究的经典范式为"结构决定性能". 遵循这一信条, 已经有大量的实验表征与理论、模拟研究, 尝试将非晶态固体的某种结构特征与性能建立一一对应关系. 但是, 科学界对于非晶固体结构-性能关系成立与否, 以及背后隐藏的规律知之甚少. 本文针对非晶态固体的变形机制以及其微结构特征, 基于分子动力学模拟, 定量评估短程简单结构与中长程复杂结构在决定非晶态固体动力学性能方面的效用. 通过海量抽样每种具体玻璃结构的激活能(标识激发难易程度), 尝试将结构参数与激活能建立定量关系, 从而揭示出非晶态固体结构-性能关系的隐藏主控因素为结构的空间关联, 受限比几何结构本身更关键. 只有某种结构在空间上呈现亚纳米级的空间关联长度, 这种完备结构才有可能有效地决定非晶态固体的力学性能, 而短程简单结构则无效. 进一步, 给出了评价非晶态固体结构预测性能有效性的普适定量方法, 为建立广义无序物质的结构-性能关系提供了筛选准则.      

PVP-NiB非晶态催化剂的制备和催化苯酚及其衍生物加氢反应性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,采用化学还原法制备了PVP-NiB非晶态催化剂,通过红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜和电感耦合等离子体光谱对催化剂进行了表征.结果表明,PVP不仅能够提高NiB纳米颗粒的分散度,而且对其起到稳定作用;将该催化剂首次应用于苯酚及其衍生物的催化加氢反应,在水相体系中,30°C及氢气压力0.2 MPa时,苯酚的转化率和环己醇的选择性都能够达到99.9%;酚类衍生物加氢反应结果发现,该催化剂有利于环己醇类物质的生成,初步考察了PVP-NiB非晶态催化剂的构效关系.     

硅溶胶负载非晶态NiB纳米团簇的制备与催化加氢性能

以硅溶胶为载体,通过化学还原法制备了具有超小尺寸的非晶态NiB催化剂. 采用高倍透射电镜、选区电子衍射和能量色散谱对样品的形貌和结构进行了表征. 结果表明,以硅溶胶为载体负载的非晶态NiB催化剂,其活性组分的粒径在1～2 nm, 并且活性组分Ni均匀地分布于硅溶胶载体上. 与传统的Raney Ni催化剂相比, NiB/硅溶胶表现出更为优异的催化加氢性能并极大地提高了氢化效率. 催化剂的优良活性可归因于载体硅溶胶的大表面积及其硅烷醇对活性组分的锚定功能,这使活性组分Ni以超小尺寸均匀地分散于载体上,从而使纳米粒子的表面效应得到充分发挥.     

非晶态MnO_x/TiO_2催化剂的制备及其低温NH_3-SCR性能

采用自发沉积法、共沉淀法及浸渍法制备MnO_x/TiO_2催化剂,通过XRD、TEM、N2吸附-脱附、XPS、H_2-TPR、NH_3-TPD等一系列表征手段研究MnO_x/TiO_2催化剂的结构与性质,并考察MnO_x/TiO_2催化剂低温NH_3-SCR性能。结果表明,自发沉积法制备的MnO_x/Ti O2(s)催化剂具有完全非晶态结构,Mn和Ti之间存在强相互作用,较共沉淀法制备的MnO_x/TiO_2(c)及浸渍法制备的MnO_x/Ti O2(i)表现出更强的氧化还原能力。MnO_x/TiO_2(s)具有较高的比表面积、较多的表面酸量,有利于NH_3的吸附与活化。且表面高浓度的Mn4+离子及吸附氧,有利于将NO氧化为NO2,促进发生"fast-SCR"反应,进而使其表现出优异的低温脱硝性能。MnO_x/TiO_2(s)催化剂在150℃时NO的转化率高达92.8%,在150-350℃NO的转化率保持在90%以上,此外其还具备较强的抗H_2O和SO_2毒化能力。     

氮气含量对硅基AlN薄膜结构及性能的影响

研究了直流磁控溅射法沉积AlN薄膜过程中氮气含量对AlN薄膜结构及性能的影响.实验结果表明:当真空腔的氩气含量较低时,薄膜呈非晶态,在红外波段的傅里叶变换光谱中没有明显的吸收峰,当氮气流量为75%时薄膜中出现明显的六方AlN(100)和AlN(110)衍射峰,在波数为670～700cm-1处有强烈的吸收峰;增加氮气含量,薄膜又呈现出非晶状态.薄膜的表面粗糙度和颗粒大小都随氮气含量的增加先增大后减小..     

脉冲磁化条件下非晶磁芯的损耗特性

基于工频或高频磁化条件下磁芯的测试数据不能准确反映磁芯在单次脉冲磁化下的性能,给出了一种脉冲磁化条件下磁芯性能的测试方法和数据处理方法,实验研究了快脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯的损耗特性,磁芯最短饱和时间67 ns,最大磁化速率达到40 T/s。通过数据处理,给出了磁芯损耗与磁化速率的关系曲线,获得了不同磁化速率下磁芯的损耗数据。分析了脉冲磁化条件下涡流损耗和磁滞损耗所占的比例。研究结果表明:脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯损耗与磁化速率关系符合饱和波模型,磁芯损耗随磁化速率增大而线性增大。