织构气体扩散层表面氢氧燃料电池阴极超低Pt载量催化层的磁控溅射法制备

采用磁控溅射技术在具有织构结构的气体扩散层(GDL)表面制备了可应用于氢氧质子交换膜燃料电池的超低Pt载量阴极催化层, 并通过SEM、 轮廓仪和XRD等测试方法表征了GDL及其载Pt后的形貌和物相, 利用XPS分析溅射Pt的化学价态, 使用电池测试台表征其电池性能. 测试结果表明, 磁控溅射法在GDL表面沉积的Pt催化层载量可控且分布均匀; 与商业GDL对比, Pt在织构GDL表面具有更大的可附着面积. 电池性能测试结果显示, 当Pt载量为0.04 mg/cm²时, 以织构GDL作基材的样品质量比功率高达26.25 kW/g Pt, 远大于商业GDL作基材时的17.76 kW/g Pt, 也大于同等Pt载量下商业Pt/C催化剂的24.00 kW/g Pt.     

水凝胶体系交联过程织构变化的流变学研究

研究了由部分水解聚丙烯酰胺水溶液交联得到的用于三次采油的弱凝胶体系, 使用不同交联剂的水凝胶体系表现出不同的流变特性, 反映两种不同织态结构的弱凝胶, 一种为接近于均匀分形交联网的整体凝胶, 另一种为有特征尺度的非均匀交联网的胶态分散凝胶. 上述结果得到了光学显微镜观测的证明. 强剪切和拉伸流的结果表明, 当凝胶体系中存在大量胶团时, 强剪切可以加强体系中网络结构的完整性, 使得流变性质加强, 不同于一般凝胶的减弱趋势.     

基于纳米前驱粉制备Sm-Ba-Cu-O单畴超导块材及其超导性能

本文探索了采用纳米级前驱粉制备Sm-Ba-Cu-O超导单畴块材的制备技术,并研究了相应超导块材的超导性能.研究发现,采用纳米前驱粉制备的单畴块材中不易形成大尺度(1～10微米)Sm2BaCuO5(Sm211)颗粒,有利于降低磁通钉扎中心的尺寸.然而,纳米粉体较强的化学活性增强了Sm在Ba位置上的自掺杂效应,使得较小量的Sm211就可能导致超导电性被显著抑制,从而降低超导块材的超导性能.     

织构定量分析的广义矢量法

本文采用Roe符号系统,在Euler空间中对织构定量分析的矢量法进行了全面改建.改建后的广义矢量法克服了原有晶粒取向表示方式造成的诸如织构与材料性能关系研究等的不便,同时保留了原法的全部优点.对立方系材料的研究表明,本法用一张极图、甚至一张部分极图数据即可定量确定被测材料的织构矢量,并能便捷提供宏观性能计算所需的晶粒取向分布函数(ODF)的广义球谐函数级数展开系数.     

二维X射线衍射及其应用研究进展

介绍了三维、一维和二维X射线衍射的有关概念,给出二维X射线衍射的定义:在X射线衍射实验中使用二维探测器,并对由二维探测器记录的二维象、二维衍射花样的数据进行处理分析和解释的X射线衍射方法称为二维X射线衍射术。之后,分四部分综述二维X射线衍射(2D-XRD)和散射及其应用的进展。1)单晶样品的二维衍射包括经典的劳厄法定向和用二维探测器(带衰减底片组件、CCD和IP等)的劳厄法测定晶体结构的单晶样品现代二维衍射术;2)随后,评述多晶样品二维衍射的衍射几何、实验装置,以及在物相鉴定、应力测定和织构测定方面应用的方法和基本公式;3)二维小角散射(2D-SAXS)也作了简介。4)把一维和二维衍射术作了较全面的比较和综合评论。     

不同衬底表面上大晶粒多晶Si薄膜的制备

利用高频感应加热化学气相沉积(HFCVD)工艺,以H2稀释的SiH4作为反应气体源,分别在n-(111)Si衬底上常规热生长的SiO2层、织构的SiO2层和纳米晶粒多晶Si薄膜表面上,制备了具有均匀分布的大晶粒多晶Si膜.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸、密度分布与择优取向等结构特征.结果表明,多晶Si膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布不仅与衬底温度、SiH4浓度与反应气压等工艺参数有关,而且强烈依赖于衬底的表面状态.本实验获得的最好的薄膜中,Si晶粒平均尺寸约为2.3 μm,密度分布约为3.8×107/cm2.对薄膜的沉积机理分析表明,衬底表面上Si原子基团的吸附、迁移、成核与融合等热力学过程支配着大晶粒多晶Si膜的生长.     

激光微织构硬质合金表面润湿性

为了研究硬质合金表面激光微织构对其表面润湿性的影响,利用光纤激光不同功率(3,5,7,9,10W)及不同加工次数(1,2,3,4,5)加工微凹坑,采用VHX1000c超景深三维显微镜、光学显微镜分析微凹坑形貌,利用CAM 200光学接触角仪测量表面微织构(微凹坑直径、深度和织构密度)与润湿性之间的关系。结果表明:随着激光功率的增大,微凹坑深度增加,直径变化不明显;硬质合金表面的亲水性能随着微凹坑深度的增加而减小;随着微凹坑直径的增大,亲水性增强;随着微织构密度的增加,亲水性出现极值。     

表面织构对管道内壁碳基涂层润湿性与摩擦学性能影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术在管道内表面沉积超厚类金刚石涂层(厚度不小于15 μm),通过激光织构和喷砂对管道内表面进行织构化处理,研究其对超厚类金刚石涂层摩擦学性能和储油的影响. 结果表明:在PAO 10润滑下,调节织构化参数(设置不同的激光织构图案和喷砂压力),可以使管道内壁类金刚石涂层与PAO 10之间的润湿性和摩擦学性能达到最优. 载油高速旋转试验结果表明:经过2.06×105 Pa(30 psi)的喷砂压力和0.01 mm×0.01 mm激光点阵处理的织构涂层具有最佳的储油性能,可以减少润滑油在实际工况中的爬升和外溢. 而图案为0.01 mm×0.01 mm点阵的激光织构涂层具有最低的摩擦系数,避免了管状构件往复运动中可能出现的涂层损伤. 因此,通过优化织构的密度和直径,可以提升管道内壁上超厚类金刚石涂层的储油和摩擦学性能.      

微织构尺寸对轴承摩擦磨损性能的影响

为了研究微织构尺寸对滑动轴承摩擦磨损性能的影响,基于滑动轴承摩擦磨损理论模型及摩擦磨损试验,通过设计不同的微织构尺寸,研究了滑动轴承的摩擦磨损性能随微织构尺寸的变化规律.结果表明:在摩擦磨损理论模型中,随着微织构尺寸的增加,滑动轴承润滑性能呈先提高后降低趋势,在无量纲微织构半径是■时轴承具有最优的润滑性能;微织构的磨损性能随着微织构深度的增加大致呈先降低后升高趋势,在无量纲深度为0.03时,滑动轴承磨损性能最优;微织构尺寸半径是■和■时,磨损量相对较小.在摩擦试验中,微织构半径是0.17 mm时润滑性能最优,平均摩擦系数相比微织构半径为0.1 mm时降低了7.1%,同时表面形貌磨损明显小于其他尺寸时的试件.理论和试验均表明,合适的微织构尺寸可以有效提高滑动轴承的润滑性能、降低摩擦系数及减小磨损.