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期刊信息/Journal information
材料科学与工程学报
材料科学与工程学报

叶志镇

双月刊

1673-2812

jmse@ema.zju.edu.cn

0571-87951403

310027

浙江杭州浙大路38号浙江大学材料系

材料科学与工程学报/Journal Journal of Materials Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1983年，是由国家教育部主管，浙江大学主办的材料领域学术性科技期刊。本刊介绍材料科学基础理论、实验检测技术、材料制备与加工等研究论文，综述具有重大意义的新材料研究与发展，为中文核心期刊。本刊为自办发行。
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    超韧PLA/m-POE/P(BF-PBAD)复合材料的制备与性能

    李智陈锋邱碧薇上官勇刚...
    351-361页
    查看更多>>摘要：采用自制的生物基聚酯弹性体P(BF-PBAD)成功制备了一种新型超韧聚乳酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯改性聚烯烃弹性体/生物基聚酯弹性体(PLA/m-POE/P(BF-PBAD))复合材料,并对其性能及增韧机制进行了研究.当P(BF-PBAD)含量仅为3 份时,复合材料的冲击强度达到42 kJ/m2,相比纯PLA提高了14倍,呈现出良好的增韧效果.此外,复合材料还具有优异的机械性能,拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度及弯曲模量分别达到40 MPa、120%、50 MPa和1800 MPa.与纯PLA相比,该复合材料表现出好的热稳定性,玻璃化转变温度和熔融温度均得到提升.P(BF-PBAD)的引入使得复合材料在二次升温过程中的冷结晶行为增强.基于对复合材料相形貌、动态力学等结果的分析,发现PLA/m-POE/P(BF-PBAD)复合材料的增韧主要缘于聚合物界面相容性的提高.

    PLA复合材料界面增容冲击韧性

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    La3+掺杂TiO2粉体的高分子网络凝胶法制备工艺优化及其光催化降解甲基橙性能

    张蓉蓉杜景红胡蓉秦朝乾...
    362-371页
    查看更多>>摘要：采用高分子网络凝胶法制备La3+掺杂TiO2 粉体,通过正交实验优化制备工艺,采用比表面积测试(BET)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis)和扫描透射电子显微镜(STEM)对TiO2 粉体的晶体结构和光吸收性能进行了表征,并以甲基橙为目标进行了光催化降解实验.结果表明:高分子网络凝胶法制备La3+掺杂TiO2 粉体时对TiO2 光吸收波长影响最大的是煅烧温度,其次是掺杂量,最后是保温时间;正交实验得到的最优制备条件为:La3+掺杂量为0.5%mol、煅烧温度为800℃,保温时间为30 min;煅烧温度过高与过低都不利于提高La3+掺杂TiO2 的光催化活性,其存在一个最佳的温度范围:650～700℃;La3+掺杂抑制了锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大,但当La3+掺杂量为1.0%mol时,其光催化效果最好;二氧化钛光催化降解甲基橙是零级反应,掺杂并没有改变光催化反应类型.

    二氧化钛La3+掺杂高分子网络凝胶法正交实验甲基橙

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    数据驱动的中温隔热陶瓷管件结构优化设计及性能评估

    肖卫强杨贤燕周国俊蒋健...
    372-378,404页
    查看更多>>摘要：随着中温区电加热的电子产品和家电用品不断涌现,低成本的高效保温隔热材料研究日益成为热点.如何确保管路内部快速升温并避免外表温度大幅波动,有效提高能源利用率,是保温隔热材料领域的挑战.据此,本研究以低熔点玻璃助烧结的镁橄榄石、莫来石、珍珠岩和磷酸锌等复合物陶瓷为对象,从数据驱动的壁内多孔结构隔热管件优化设计出发,开展陶瓷隔热管件三维打印制造,通过显微结构和力学性能分析,并围绕管件的导热、隔热影响因素评估,系统考察了该类新型隔热管件的理化、力学和隔热性能及影响关系.结果表明,通过对沿管壁环绕的矩形大孔高度调控(400～1 200 μm)、管腔内热源区的管壁倍增(1.2 mm×2 mm)以及有机微球造孔剂引入(～9%),同时通过烧结温度控制(700～750℃),可以显著改善热流出口区的温度水平(～20℃),并显著优于不锈钢真空隔热管的出口温度.研究结果表明,增材制造复合陶瓷管件具有优良的综合性能以及较低的原料成本,使得多孔陶瓷隔热管件在中温隔热领域具有广阔的应用前景.

    数据驱动多孔陶瓷管中温隔热三维打印

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    蒲公英花球状NiCo2O4/碳量子点双功能电催化剂的制备与性能

    杜瓌刘冬澳王俞晴于沺沺...
    379-386页
    查看更多>>摘要：本研究利用镍钴氧化物(NiCo2O4,NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCo2O4-CQDs(NCO-CQDs)复合双功能电催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO-CQDs的微观结构,NCO-CQDs复合材料是由NCO相互堆叠形成的纳米棒和CQDs颗粒形成的蒲公英花球状复合材料.为了增加NCO-CQDs复合材料的氧空位从而提高电化学性能,通过在空气中煅烧的NCO-CQDs复合材料,得到优异的性能,在氧还原反应(ORR)中,所研究的NiCo2O4-CQDs-air催化剂展现了0.752 V的半波电位,且在经历20 000 s的稳定性测试后,其电流保持率高达92.2%,这一结果显著优于传统的Pt/C催化剂(68.6%),突显出其卓越的稳定性.在氧析出反应(OER)方面,以10 mA/cm2 的电流密度进行评估时,该催化剂的电位为1.874 V,Tafel斜率为100.9 mV/dec,这些性能指标均优于Pt/C催化剂(电位2.007 V,Tafel斜率312.9 mV/dec),并且与IrO2 催化剂的性能相当(电位1.794 V,Tafel斜率44.8 mV/dec).

    NiCo2O4碳量子点双功能催化剂氧还原反应氧析出反应

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    不同粒级铜尾矿对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶性能的影响

    施麟芸徐玉华匡敬忠魏琦...
    387-393页
    查看更多>>摘要：采用不同粒级铜尾矿通过熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃,通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)等测试方法分析了不同细度的铜尾矿对微晶玻璃析晶行为的影响,并借助JMA方程拟合了不同粒级铜尾矿微晶玻璃的析晶动力学行为.研究表明,不同粒级组成的铜尾矿中含铁矿物的种类和价态影响微晶玻璃的析晶行为.铜尾矿中的铁氧化物来源于原生矿物,如菱铁矿、硫铁矿、磁铁矿等含铁矿物多为Fe2+,不具备成核诱导作用且促进了玻璃体和中间体的形成,而外加氧化铁为Fe3+,具有较好的成核诱导作用并促进了高铁辉石晶相的析出,从而提高了微晶玻璃的各项性能.

    铜尾矿粒级微晶玻璃晶核剂含铁矿物析晶性能析晶动力学

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    Q960D高性能钢疲劳裂纹扩展影响因素分析

    肖林发林恒王永祥陈华鹏...
    394-404页
    查看更多>>摘要：为研究Q960D国产高性能钢疲劳裂纹扩展行为,采用CT紧凑拉伸试样数值分析了若干关键参数对疲劳裂纹扩展的影响规律.基于数值模拟的疲劳裂纹扩展长度、循环次数、应力强度因子与试验数据进行对比,发现所建立有限元模型有较好的吻合度.结合断裂力学理论及围线积分,得到了循环次数与裂纹扩展长度之间的关系,并求出了对应的应力强度因子,揭示了载荷、应力比、试样厚度、裂纹深度比、初始裂纹角度和腐蚀坑对该高性能钢裂纹扩展过程中应力强度因子的影响.结果表明:载荷越大,裂纹扩展速率越大.应力比、试样厚度越大,裂纹扩展速率越小,但是疲劳寿命增加.裂纹深度比越大越容易发生断裂,工程实际中应多关注有效裂纹长度.初始裂纹角度46°为应力强度因子突变的临界角,初始裂纹角度为0°时裂尖的应力最大,最容易发生断裂.在有腐蚀坑的情况下,蚀坑周围的K值沿厚度方向逐渐减小,腐蚀坑周围的裂纹尖端将先达到屈服状态,加速诱发试件疲劳断裂,最终导致寿命降低.

    桥梁工程高性能钢疲劳裂纹数值模拟应力强度因子

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    聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶超分子可控自组装及其表征

    焦雅培张辉李学
    405-411页
    查看更多>>摘要：嵌段共聚物超分子自组装体形成的有序结构能够提供比共价键更加稳定的连接位点,而有效且快速的退火方法是嵌段共聚物自组装技术中的研究热点.将嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)和3-n十五烷基苯酚(PDP)作为模型体系,三氯甲烷作为溶剂,制备出柱状结构的超分子组装体.功能性链段P4VP与小分子PDP之间具有强氢键作用,在饱和氯仿蒸汽退火的过程中,通过控制退火时间制备出高度有序的柱状结构固体样品.对柱状结构演变过程进行详细探究,扩展了其在多孔碳材料的制备、化妆品纳米载体技术、能量储存/转换装置等方面的应用.

    嵌段共聚物超分子自组装溶剂退火有序柱状结构

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    基于声发射的高强混凝土轴拉与劈拉损伤演化特征

    陈育志宣卫红陈晨唐建辉...
    412-418,441页
    查看更多>>摘要：本研究对抗压强度约100 MPa的高强混凝土开展了轴拉和劈拉应力-应变全曲线试验,比较分析了两种试验全过程声发射特征,揭示了高强混凝土轴拉和劈拉破坏机制及损伤模式演化规律.研究表明:轴拉试样在峰值应力后受宏观裂缝不稳定扩展影响易发生偏心受拉,劈拉试样在峰值应力后应变分布较均匀,裂缝扩展较稳定;轴拉试样累计声发射撞击曲线在峰值应力处呈下凸型,而劈拉试样受局部集中应力影响累计声发射撞击曲线呈上凸型;轴拉试样受拉伸应力主导发生破坏,劈拉试样的破坏经历了拉剪混合破坏到拉伸破坏的转变.

    高强混凝土轴拉劈拉应力-应变全曲线声发射损伤

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    荧光炭点比率探针的构建及可视化快速检测Fe3+

    赵雪徐欣仪贡永青吴聪影...
    419-426页
    查看更多>>摘要：以柠檬酸和邻苯二胺为原料,采用水热法制备了15种炭点,发现通过调控反应的温度和酸的种类,可以改变炭点的荧光颜色和荧光强度.以HNO3 调节pH值为2,反应温度为180℃时,获得了绿色炭点,该炭点量子产率高达41.56%;该绿色炭点对Fe3+具有特异荧光响应,且在0.1～1 mM的检测范围中,炭点与Fe3+的浓度具有良好线性关系,其相关系数R2 可达0.997 95,最低检出限为0.47 μM.进一步将该绿色炭点与罗丹明B结合,构建了比率荧光探针,并成功制备了其对应的比色卡纸,实现了可视化快速检测Fe3+浓度.

    炭点离子检测比率荧光探针可视化

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    酰肼成核剂对聚乳酸结晶和力学性能的影响

    张靖倩曾广胜彭军胡灿...
    427-434页
    查看更多>>摘要：为提高聚乳酸结晶度、改善韧性,采用熔融共混向聚乳酸(PLA)中分别加入了成核剂己二酸二苯基二酰肼(SDA210)和癸二酸二苯基二酰肼(SDA356),通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、偏光显微镜等表征手段测试研究了两种成核剂含量对聚乳酸结晶和力学性能的影响.研究结果表明:SDA210和SDA356都是PLA的有效成核剂.当SDA210添加量为1.0%时,对PLA成核效果达到最佳,其结晶度较纯PLA提高了10.21%;而SDA356添加量为0.8%时成核效果最好,其结晶度较纯PLA提高了12.57%.两种成核剂的加入都可以提高聚乳酸复合材料的冲击性能.PLA/0.8%SDA356的无缺口冲击强度最好,达到170.08 J/M,与纯PLA相比增加了31.3%.在相同添加量的情况下,成核剂SDA356的成核效果和增韧效果均优于SDA210.

    聚乳酸酰肼成核剂结晶韧性

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