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材料导报
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张明

半月刊

1005-023X

mat-rev@163.com

023-63505701 67398525

401121

重庆市北部新区洪湖西路18号

材料导报/Journal Materials ReviewCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是综述性材料科技刊物，中国科技论文源统计期刊。反映材料科技发展动态和国家宏观政策，跟踪材料世界发展前沿和方向，评述材料研究进展，及新材料产业化进程；探讨传统材料产业改造中的问题；跟踪WTO对中国材料产业的影响；展示国家相关材料计划实施及研究开发新成果，促进高新技术材料的发展及产业化，为我国材料科技起引导作用。在跟踪新材料重点发展的基础上，为了对一些热门课题作更加深入地报道，自2003起本刊编辑出版了《纳米与新材料专辑》系列特刊，每年5月和11月定期出版，序号连续（本数据库每年以增刊1和2的形式发布）。欢迎订户直接向《材料导报》编辑部订购。
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    多孔Fe24Cr金属支撑体厚度对SOFC性能的影响

    王丕宋琛董东东曾德长...
    115-121页
    查看更多>>摘要：金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)因成本低、力学性能好、可快速启停等优点,有望应用于无人机、便携式、移动式电源领域.为提高MS-SOFC性能与寿命,金属支撑体不仅需要与电解质热膨胀系数匹配以减少应力,还需要高透气性以提高燃料气体的扩散及反应速度.因此,本工作制备了厚度分别为1 mm、0.8 mm、0.5 mm的三种不同Fe24Cr支撑体,对比研究其与传统430支撑体的热膨胀系数,系统探究了厚度对支撑体透气性和SOFC电化学性能的影响.研究结果表明,Fe24Cr支撑体的热膨胀系数为12.74×10-6 K-1,比传统430支撑体更加适配氧化锆基电解质.0.5 mm厚Fe24Cr支撑体可明显缩短气体传输路径,相较1 mm厚Fe24Cr支撑体透气量提高约5倍,输出性能增长15％以上;800℃下电池的极化阻抗和欧姆阻抗分别降至0.203 Ω·cm2和0.118 Ω·cm2,峰值功率密度达1.215 W/cm2.采用弛豫时间分布(DRT)方法分析的结果表明,支撑体厚度的减薄对SOFC的欧姆阻抗和H2扩散至三相反应界面的速率有较大贡献,可以和电池的电化学性能规律吻合良好.

    金属支撑型SOFC支撑体厚度热膨胀系数透气性电化学性能

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    Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料结构改性及电化学性能研究

    邢建祥杨延朴杨集舜徐越...
    122-126页
    查看更多>>摘要：三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)由于其适中的价格和高能量密度而广受关注,但低循环稳定性使其商业化应用受限.本研究以Al为掺杂元素,采用共沉淀结合高温固相的方法制备不同数量的Al原子取代Mn位的三元NCM523微米颗粒型正极材料.结果表明,适量的Al掺杂可以增强过渡金属层的稳定性,显著改善NCM523材料循环稳定性差的问题.Al掺杂量满足Al/Li物质的量比为7％时获得了最佳的电化学性能,在2.7～4.5 V、0.1C倍率下首次放电比容量为165.7 mAh·g-1,经50次循环后衰减为134.3 mAh·g-1,容量保持率为81.05％.高温(55℃)环境下,Al/Li物质的量比为7％的样品依然保持最佳的电化学性能.

    锂离子电池LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2Al掺杂循环稳定性

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    异质界面对磷酸二氢铵单液滴结晶行为的影响

    胡乾宇陈昆峰薛冬峰
    127-131页
    查看更多>>摘要：结晶过程与材料合成、矿物形成、制药工业等紧密相关,理解结晶机理是材料、物理、化学等领域的研究热点.许多非常重要的结晶过程,如冻胀、生物矿化、纳米材料的合成和水垢形成,都是以小体积而不是本体溶液的形式发生的.在微液滴、微流控装置、孔隙等有限体积中的结晶,往往表现出亚稳态多晶型、凝固点降低、择优取向的晶体等特殊现象.本工作研究异质界面对磷酸二氢铵(ADP)单液滴结晶行为的影响.利用原位显微镜、原位拉曼、扫描电子显微镜、X射线衍射等技术,研究了 ADP单液滴在不同异质界面上的结晶过程,发现了 ADP在低过饱和度和高过饱和度条件下的结晶路径.通过调整液滴与基底之间的接触角,获得了过饱和度S≈3.0的ADP结晶溶液,其具有新的局域结构.在高过饱和度条件下ADP未出现亚稳的单斜相.该研究证明了在微液滴环境中存在多种成核路径,为探索限域条件下的结晶机理提供了新方案.

    磷酸二氢铵单液滴结晶成核过饱和溶液

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    超细等轴状AlN粉体的燃烧合成制备及机理研究

    李明新魏智磊张彪赵蕾...
    132-136页
    查看更多>>摘要：超细等轴状AlN粉体因高烧结活性、良好的流动性和分散性,在电子封装、半导体等领域应用广泛,然而常规方法制备超细等轴状AlN粉体通常需要在高温下长时间保温,导致工艺成本较高,限制了其应用.本工作以Al粉和AlN粉为原料,采用高效低成本的燃烧合成工艺制备超细等轴状AlN粉体,系统研究了 AlN稀释剂比例和N2压力对燃烧温度、产物物相组成和微观结构的影响.结果表明,AlN稀释剂比例的增加和N2压力的降低都会导致燃烧温度的降低,进而有利于通过Al粉的原位氮化获得超细等轴状AlN粉体.当AlN稀释剂添加量为60％(摩尔分数)、N2压力为0.2 MPa时,成功制备了平均粒径约为1.5 μm的超细等轴状AlN粉体.此外,基于燃烧淬熄实验分析了超细等轴状AlN粉体的原位氮化生长机制.

    燃烧合成氮化铝粉体生长机制

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    3D打印无机非金属材料增强柔性器件的研究进展

    冯妍葛淑慧隗立颖闫建华...
    137-148页
    查看更多>>摘要：柔性器件由于其广阔的应用前景得到了迅速发展.3D打印技术在制备复合器件方面具有成本低、无需开模、节约材料和时间等优势,成为构建高性能复合柔性器件的新途径.为了提升器件的综合性能,具有独特力学性能和功能性的无机非金属材料常作为增强体系用以改善材料的力学性能或赋予其新的功能.在此,综述了几种常用的3D打印技术,如熔融沉积建模、粉末床熔融、喷墨打印、立体光刻等.重点介绍了碳材料与陶瓷材料增强柔性复合器件的成型方法、性能及在生物医学、电子信息和智能传感等领域的应用前景.最后,讨论了当前无机非金属材料增强柔性器件面临的挑战和对未来的展望.

    3D打印柔性器件碳材料陶瓷复合材料

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    溶胶-凝胶-燃烧法中双功能络合剂对掺铝氧化锌性能影响的研究

    孔德茹刘靖杨晓林孙冬兰...
    149-155页
    查看更多>>摘要：本工作通过溶胶-凝胶-燃烧法在不同的双功能络合剂——乙醇胺(MEA)、柠檬酸(CA)或乙酰丙酮(ACAC)辅助下制备了(002)取向的掺铝氧化锌(AZO)粉末.对所制备粉末的物相结构、形貌和光学性能进行表征,进一步利用所制备的AZO粉末对亚甲基蓝溶液(MB)进行光催化降解研究.结果表明:采用不同的络合剂时,所有样品均为沿(002)方向择优取向的AZO粉末;其中以ACAC作络合剂时制备的AZO粉末呈粒径27.8 nm左右的球形结构,禁带宽度为3.129 eV,光致发光强度优于其他两种粉末,降解MB溶液的效率可达98％.

    AZO粉末溶胶-燃烧-煅烧法络合剂光催化

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    基于机器学习高通量筛选二氧化碳还原电催化剂的研究进展

    李歌马子然闾菲彭胜攀...
    156-168页
    查看更多>>摘要：随着全球能源需求不断增长,化石燃料资源有限和二氧化碳排放对气候变化的影响愈加严重,减少二氧化碳排放已迫在眉睫.基于绿电的电化学还原二氧化碳(CO2 RR)方法是缓解化石燃料消耗和温室气体排放的理想途径.传统催化剂的研发模式主要依赖实验试错方法,难以满足对高效催化剂的研发需求.快速发展的机器学习等数据科学技术为催化剂研发带来范式变革的契机.高通量计算结合机器学习已经成为近年来电催化剂配方设计中的重要手段之一.基于此,本文概述了近年来高通量计算结合机器学习指导催化剂开发的研究成果,包括催化剂设计的原理、模拟计算的策略以及机器学习模型的构建.通过将高通量计算和机器学习结合,可以加速催化剂设计过程,为CO2 RR催化剂的高效筛选和开发提供了新方法,拓宽人工智能在催化剂筛选设计中的应用.

    CO2RR密度泛函理论计算机器学习描述符催化剂筛选

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    垃圾飞灰与粉煤灰协同熔融制备CAS体系微晶玻璃的研究

    魏鑫焦芬刘维顾丝雨...
    169-176页
    查看更多>>摘要：将水洗预处理后的生活垃圾焚烧飞灰(WFA)与粉煤灰(CFA)协同处置,通过"熔融-热压成形"一步法热处理制备CaO-Al2O3-SiO2体系微晶玻璃.结果表明:添加15 g辅料、3 g晶核剂(TiO2)和6 g碳粉,当WFA、CFA和SiO2用量分别为35 g、35 g和25.5 g,m(CaO)/m(SiO2)为0.54时,在1 050 ℃下热处理1 h,得到晶相分布均匀、相对结晶度为93.66％的微晶玻璃,其密度为2.79 g/cm3、吸水率为0.04％、耐酸度为99.71％、耐碱度为99.83％、抗压强度为350.87 MPa、维氏硬度为6.52 GPa.经毒性浸出测定,该微晶玻璃符合国家标准,为垃圾飞灰的高值化利用提供了技术保障.

    垃圾飞灰协同配比微晶玻璃物化性能重金属

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    大掺量钢渣微粉-水泥泡沫轻质土的孔结构表征及其对力学性能的影响

    张彩利王怀毅王犇于焱龙...
    177-185页
    查看更多>>摘要：为研究大掺量钢渣微粉-水泥泡沫轻质土中孔隙结构与力学性能的关系,采用计算机断层扫描技术(X-CT)分析不同钢渣微粉掺量、水灰比、湿密度等级条件下泡沫轻质土孔结构特征参数的变化规律,并运用灰色关联方法分析孔结构特征参数与抗压强度之间的关系.研究结果表明,钢渣微粉掺量增加、湿密度等级降低f都将导致孔隙率增大、球度值降低、孔径增大;球度值、孔径随水灰比增大而增大,孔隙率则与水灰比成负相关关系;主要孔隙类型为球状孔隙且球度值与孔体积呈负相关关系;孔结构特征参数均与泡沫轻质土抗压强度关系紧密,其中孔隙率对强度影响最大,且孔径小于0.5 mm和0.5～1 mm之间的孔隙对抗压强度影响最大;孔隙形状中球状孔隙灰关联度最大且越近似球状的孔隙对抗压强度影响越大.研究结果对钢渣废弃物资源化循环利用有一定借鉴意义.

    钢渣微粉泡沫轻质土抗压强度孔隙率灰色关联度

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    碱-矿渣-偏高岭土基地聚物与骨料的界面粘结机理

    崔潮李渊党颖泽王岚...
    186-193页
    查看更多>>摘要：地聚物混凝土通过碱激发作用形成,其内部碱浓度可以达到水泥的数十倍,因此地聚物的碱骨料反应性能亟待探索.本工作详细探讨了不同配合比条件及骨料种类对碱-矿渣-偏高岭土基地聚物与骨料界面粘结强度的影响,并通过微观分析方法阐述了界面粘结机理.试验结果表明,在激发剂模数为1.2、液固比为0.4的条件下,地聚物与花岗岩、玄武岩以及石灰岩三种骨料均获得了最高的粘结强度.随着碱激发剂模数和液固比的增加,界面粘结强度均逐渐降低,但地聚物与花岗岩的粘结强度受激发剂碱性影响较弱.不同骨料在碱激发剂作用下均会产生溶解反应,溶解出的活性Si、Al以及Ca元素可以在界面处与地聚物进一步进行地聚合反应提高界面过渡区(Interfacial transition zone,ITZ)的密实程度.

    地聚物骨料界面过渡区粘结强度粘结机理

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