烧结工艺对碳纳米管/羟基磷灰石复合材料力学性能与微观结构的影响

本文主要研究了不同烧结工艺对碳纳米管/羟基磷灰石复合材料力学性能与微观结构的影响.力学性能测试结果显示,在真空气氛下烧结的复合材料力学性能在总体上要高于Ar或N2气氛保护下烧结所得复合材料,断裂韧性的提高幅度最大,其最高值达到了2.2 MPa·m1/2,远高于纯羟基磷灰石.XRD及IR研究发现,所制备复合材料纯度高,无其它杂质.SEM观察发现,1100℃,真空下所得复合材料的致密性高,晶粒细,但碳纳米管管径增大;而Ar或N2气氛保护下所得复合材料中碳纳米管容易以原始形态保存,但孔隙率高,晶粒粗.     

制备工艺对羟基磷灰石包覆碳纳米管的影响

利用原位合成法获得羟基磷灰石包覆的碳纳米管复合粉体,对制备过程中可能影响羟基磷灰石包覆层效果的因素进行了探索.结果表明:羟基磷灰石可以在阴离子修饰后的多壁碳纳米管上形核结晶;在实验过程中,pH值影响最终产物的组成,而陈化温度和陈化时间对包覆层中羟基磷灰石晶粒的尺寸和厚度有明显影响.     

TiAl金属间化合物/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能表征

首先采用机械合金化的方法制备出TiAl金属间化合物,用化学沉淀法制备出HA粉体,然后将二者球磨混合,经过真空热压烧结工艺制得TiAl/HA复合材料.力学性能检测结果表明,TiAl/HA复合材料的硬度比纯HA生物陶瓷要低,并且随TiAl质量分数的增加呈现降低趋势;复合材料的抗弯强度随着TiAl金属间化合物含量的增加呈上升趋势,含量为15;以下,其强度低于纯羟基磷灰石,含量处于15;到30;之间,其强度高于纯羟基磷灰石;断裂韧性高于纯HA生物陶瓷,最高可比纯羟基磷灰石提高78.7;,并且随着TiAl质量分数的增加呈上升趋势.X射线衍射结果表明复合材料中只含有TiAl金属间化合物和HA两种成分;断口扫描电镜照片显示,纯羟基磷灰石材料比较致密,而复合材料中存在一定量的气孔,其部分断裂区域显示出穿晶断裂的形态.     

纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖多孔生物复合材料的制备与性能研究

采用化学沉淀法合成了纳米羟基磷灰石粉体(HAP),以无水乙醇为沥滤剂,以16.7%(质量分数)的柠檬酸水溶液作粘结剂,通过粒子沥滤法制备了HAP/CMCS多孔材料,并对其进行了IR、XRD、SEM、孔隙率及抗压强度的测试。结果表明HAP/CMCS复合材料复合前后两组份的化学组成未发生显著变化,但两相间发生了相互作用。多孔材料孔隙率高,孔径分布范围宽,其尺寸分布大约从几微米到600微米,以圆形为主,具有良好的贯通性,非常有利于组织在其中的长入与扩展。当复合材料中CMCS含量为40%,复合材料/造孔剂的质量比为1:1时,多孔材料的孔隙率接近75%,其抗压强度可达21MPa以上,可以满足骨组织工程支架材料的要求。     

热压烧结制备羟基磷灰石/透辉石陶瓷复合材料

采用热压烧结方法制备了羟基磷灰石/透辉石复相陶瓷材料,分析了羟基磷灰石基体与透辉石之间的界面结合、扩展及渗透过程,测试了复合材料的断裂韧性、硬度、抗弯强度与添加剂含量的对应关系,并对复相陶瓷材料的微观结构与力学性能进行了研究.结果表明:在1320℃,28MPa条件下热压烧结制备的复相陶瓷材料,其抗弯强度、断裂韧性均有明显提高,抗弯强度达到90MPa,断裂韧性达到1.07MPa·m1/2.     

改性羟基磷灰石晶须牙科复合树脂材料的制备及研究

采用硅胶对制备的HAP晶须进行表面改性形成SiO2颗粒附着,然后以硅胶改性的HAP晶须为填料混合甲基丙烯酸酯制备复合树脂材料.二氧化硅对晶须改性是通过形成凝胶颗粒与晶须结合并通过热处理形成牢固的结合.通过XRD、FT-IR光谱和SEM以表征微结构、键性质以及表面相组成.结果表明:经硅胶改性的HAP晶须表面有SiO2小颗粒附着,随着煅烧温度的增加,SiO2颗粒的数量明显增多,尺寸有变大的趋势.复合树脂材料的弯曲强度随改性晶须煅烧温度的增加而增加,以600 ℃煅烧的改性晶须为原料制备的树脂样品,其弯曲强度最高,达到89.46 MPa.     

氟羟基磷灰石在明胶凝胶中的制备与表征

以明胶形成的凝胶为媒介物,通过为含有PO43-、F-的明胶凝胶提供钙源,调节氟羟基磷灰石生成的环境pH值,生成条带状氟羟基磷灰石晶体,并利用XRD、EDX、SEM及FT-IR对生成的粉体进行分析测试.研究表明,在pH值为7.0～5.0环境下生成的氟羟基磷灰石具有相同的微观形貌,均为条带状晶体.能谱分析结果表明生成的为Ca/P比小于其化学计量比的缺钙羟基磷灰石,其XRD图谱与FAP一致性较好,在pH值较低时有杂质导致的弱峰产生.     

改性羟基磷灰石制备及除氟特性研究

为了提高羟基磷灰石(HAP)的除氟容量,利用羟基铝(Al-OH)改性HAP制备羟基铝-羟基磷灰石复合材料(Al-OH-HAP),通过红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)和N2吸附-脱附曲线等方法对样品进行表征分析,结合吸附热力学和动力学模型拟合,探讨Al-OH-HAP对水溶液氟离子的吸附特性.实验结果表明:Al-OH改性后Al3+和OH-进入HAP晶格中,且改性后HAP的衍射峰更尖锐,结晶度增大.Al-OH改性后HAP的比表面积分别从106.75 m2/g增加到220.45 m2/g,且大部分孔为介孔结构.吸附拟合模型表明Al-OH-HAP对氟离子的吸附更加遵循Langmuir模型,说明Al-OH-HAP对F-的吸附更趋近于单层吸附,吸附过程中化学吸附占主导地位.热力学参数吸附吉布斯自由能(ΔGo)小于0、焓变(ΔHo)和熵变(ΔSo)大于0,说明Al-OH-HAP对F-的吸附是一个自发吸热的熵增过程,Al-OH-HAP对F-的吸附更符合拟二级反应动力学过程.Al-OH-HAP可以成为一种有潜力的饮用水除氟剂.     

羟基磷灰石微球制备及离子吸附/交换性能研究

采用均相沉淀法,以生物碳酸钙作为钙源,EDTANa2为模板剂、尿素为沉淀剂,成功制备出高纯相、尺寸均匀、孔径可控的多孔羟基磷灰石(HAP)微球.研究了反应条件和添加剂浓度对样品形貌、尺寸和物相的影响.SEM分析结果显示:微球形貌和尺寸随反应温度、搅拌时间、沉淀时间、尿素和EDTANa2浓度的变化而变化.XRD分析结果显示:微球物相组成为单一羟基磷灰石相,[0001]、[10(1)0]、[10 (1)1]晶面族均有显露,添加剂浓度及反应条件对微球的物相没有影响.微球对Cu2+和F-均具有较高离子交换/吸附容量.     

掺镁羟基磷灰石晶须的制备与研究

以硝酸钙、硝酸镁、磷酸氢二铵为原料,在94℃恒温条件下制备出了掺镁羟基磷灰石晶须.通过XRD、FT-IR、SEM和EDS对其进行表征,结果表明:镁可以掺入羟基磷灰石晶须中,所得晶须长径比高、均一性好.     

介孔羟基磷灰石与氨基修饰碳点复合结构的制备及性能研究

通过在一定水热条件下混合介孔羟基磷灰石(Mesoporous hydroxyapatite,MHA)和氨基修饰碳点(N-CDs)得到了MHA/N-CDs复合结构.利用XRD、FHR和HRTEM的表征,证实了N-CDs成功嫁接到MHA表面.N2吸附-脱附和TEM的分析指出,MHA的介孔孔径为5 nm左右,且存在一定量的大孔结构.在可见光下催化降解亚甲基兰结果表明,复合体系的光催化能力大幅提高,约是N-CDs的两倍.     

羟基磷灰石/活性炭复合吸附剂的制备及其除氟性能研究

采用羟基磷灰石(HAP)和活性炭(AC)共混,经过活化烧结制得HAP/AC复合吸附剂.考察了HAP/AC质量比、聚乙烯醇(PVA)浓度、焙烧时间和焙烧温度等因素对吸附剂去除水中氟离子的影响.实验结果表明:HAP/AC质量比为4∶1、PVA浓度3wt;、焙烧温度350 ℃、焙烧时间3.5 h,吸附剂对氟离子的去除效率达到最大值为70.69;.将HAP/AC复合吸附剂用于对模拟含氟废水的吸附研究,通过静态吸附实验和动态柱吸附实验考察了吸附剂对模拟含氟废水的吸附性能,对其吸附机理进行了探讨.结果表明Langmuir等温吸附模型更优于Freundlich模型,且吸附剂对氟离子的吸附主要以表面单分子层吸附为主,吸附过程中具有离子交换能力的活性中心起主导作用.最后将HAP/AC复合吸附剂应用于地氟病区实际含氟废水的处理,以探讨其实际运用的可行性.     

定向排列纳米碳管

本文提出在层流场中定向排列纳米碳管的技术,并理论计算了在层流场中、电场中、强磁场中重新定向排列的机理,用机械拉伸法将CNT均匀分散并定向排列在PMMA中,得到各向异性且力学性能和电学性能都很好的CNTs/PMMA复合材料.此实验结果证明机械拉伸法与层流场中定向排列纳米碳管的理论机理相符.     

Chirality-Dependent Resistivity in Carbon Nanotubes

Abstract

The phonon-mediated resistivity is calculated for metallic carbon nanotubes based on a continuum model for electrons and phonons. In armchair nanotubes, only twisting modes contribute to the resistivity, while both stretching and breathing modes are important in zigzag nanotubes. The resistivity shows chirality dependence at low temperatures where breathing modes are not populated but becomes independent of the chirality at high temperatures.     

用AAO模板法制备高度定向碳纳米管阵列的研究进展

用二步氧化法可以在草酸或硫酸中制备多孔氧化铝（AAO）模板,这种模板成本低,高度有序,六角排列。利用化学气相沉积技术可以制备高度定向生长的碳纳米管,这将有利于研究碳纳米管的性质和它在纳米电子器件及其他领域的应用。本文介绍了AAO模板的阳极氧化工艺,成膜机理以及不同电解液,氧化电流、电压等因素对纳米孔道的影响。讨论了催化剂和气相沉积温度对碳纳米管特性的影响,并指出这种制备碳纳米管的技术需要深入研究的问题。     

火焰热解法与电加热热解法合成碳纳米管的对比分析

应用Fe/Mo/Al2O3载体载入式催化剂,以CO为碳源,分别通过火焰热解法和电加热热解法合成了碳纳米管.为了探究导致两种方法合成产物异同的原因,分别对两种方法中对应的实验操作和参数进行了对比分析.分析表明:(1)由于热解形式不同-火焰热解形式的剧烈性和电加热热解形式的缓和性,导致两种方法热解区气流扰动强度存在巨大差别,极大影响了产物的产量和质量;(2)由于合成温度不同,火焰热解法合成温度为830℃,可以合成单壁碳纳米管,而电加热热解法合成温度为790℃,仅能合成双壁、三壁碳纳米管.     

热解火焰法合成碳纳米管:催化剂与合成环境的影响

以CO为碳源,通过氧炔焰形成热解火焰合成了碳纳米管.为了详细研究催化剂与合成环境对合成产物的影响,实验分别应用不同催化剂在不同合成环境中进行取样分析.结果表明:催化剂颗粒尺寸直接决定合成产物的种类,不同产物对合成温度也有不同要求,过高温火焰环境会遏制碳纳米管的合成.最终得出,Fe/Mo/Al2O3载体催化剂适合在热解腔内部830℃无氧的环境下催化合成小直径的单壁、双壁和三壁碳纳米管,而由Fe(CO)5热解-附着-聚合产生的Fe催化剂颗粒适合在600℃的V型体火焰中催化合成大直径多壁碳纳米管.