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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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    基于三维细观随机模型的碳纳米颗粒/聚合物力电响应模拟

    王柱左彦江王俊璞
    435-441页
    查看更多>>摘要：针对碳纳米颗粒聚合物内部导电颗粒随机分布且结构复杂的特点,本研究提出一种结合细观有限元分析与材料微观等效电路电阻计算的方法,对其力电响应行为进行模拟.首先,借助ABAQUS二次开发及改进型最近距离算法,建立碳纳米颗粒聚合物材料的代表性体积单元模型,通过有限元分析得到不同加载条件下相邻导电聚集体的间距变化.其次,通过转换矩阵法及隧穿电阻公式,对该复合材料所简化的随机电阻网络进行等效电阻的计算.最终以相邻导电聚集体间距为纽带,将导电聚合物电阻与全局应力相关联,得到其力电响应曲线.为验证该方法的有效性,以CB3100/硅橡胶材料为例,分别计算了不同轴向压缩应力下导电复合材料的电阻,并与文献中的数据进行对比.结果表明,该方法不仅能够有效模拟碳纳米颗粒聚合物的力电响应,且从细观尺度揭示了其应变传感机制.

    碳纳米颗粒聚合物代表性体积单元细观有限元微观随机电阻网络力电响应

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    脉冲激光沉积法制备YSZ薄膜的导电机制

    张靖松曹林洪王进符亚军...
    442-448,455页
    查看更多>>摘要：YSZ薄膜氧气传感器的微型化和高灵敏度是其未来的发展趋势,厘清氧离子在薄膜中的输运机制是提高氧气传感性能的关键.鉴于此,本研究采用脉冲激光沉积技术在单晶Si(100)衬底上制备了YSZ薄膜,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等技术研究了薄膜制备工艺对其成分、结构和导电特性的影响.研究结果显示YSZ薄膜结构呈多晶立方相,退火温度对YSZ薄膜的性质有显著的调控作用.一方面,高温退火使薄膜的平均晶粒尺寸显著增大,因而能大幅提高薄膜的电导率;另一方面,退火又调控了薄膜中的Zr、Y、O元素的含量比,且当O含量增加时,薄膜的电导率降低.此外,本研究还表明,YSZ薄膜经高温退火(T≥1073 K)后,呈现典型固体电解质的离子导电特性.进一步地,在313 K至873 K范围内,YSZ薄膜具有两个温度拐点,预示其存在三种导电机制.经计算,YSZ薄膜在高温段的激活能与文献报道相符.本研究对脉冲激光沉积制备特定需求的YSZ薄膜提供了一定的技术参数.

    脉冲激光沉积YSZ薄膜离子电导退火温度

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    基于球谐函数的三维集料简化与重构方法

    汤文柳艺偲
    449-455页
    查看更多>>摘要：建立高效的三维集料重构方法是开展沥青混合料虚拟实验的必要前提.利用3D激光扫描仪采集500颗集料的点云数据,经正二十面体剖分简化后通过球谐函数表征其三维形态.分析集料的体积、表面积、形状指数FI、棱角性指数AI随点云数量与球谐阶数的变化规律,确定点云的简化标准.计算简化集料10阶球谐系数,得到121个球谐系数的累积分布曲线,根据分布特性采用 Monte Carlo方法随机生成1 400组球谐系数,实现集料的几何重构,对比真实集料与虚拟集料AI、FI的分布特性,验证重构方法的有效性.结果表明:可采用642个数据点与10阶球谐函数实现集料的有效简化;虚拟集料的FIv、AIv分布范围均可包含真实集料的参数值.研究成果可以为沥青混合料的细观模型构建提供基础.

    沥青混合料集料重构球谐函数三维激光扫描形态特征

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    高炉钛渣基碱激发水泥的制备及其性能

    闫铁成刘万锋
    456-460页
    查看更多>>摘要：高炉钛渣用作水泥混合材是其综合利用的有效途径之一.以高炉钛渣为原料,氢氧化钠(NaOH)和水玻璃(Na2O·nSiO2)复配为激发剂,制备高炉钛渣基碱激发水泥,研究激发剂模数、添加量、养护温度对材料性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜/X射线能谱(SEM-EDS)等技术手段分析材料物相组成和微观结构.研究表明,激发剂模数、添加量和养护温度显著影响高炉钛渣基碱激发水泥的抗压强度.当激发剂模数为1.6、掺量为8%、养护温度为65℃时,材料3 d的抗压强度达26.6 MPa,材料无定型相和结晶相钙钛矿CaTiO3 变化量分别为6.77%、5.95%.这说明碱激发剂对高炉钛渣存在一定的侵蚀活化作用,促进了C-S-H凝胶生成和材料强度的发展.

    高炉钛渣碱激发水泥制备表征分析

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    硫酸盐侵蚀环境下水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型

    葛志朋宫经伟谢刚川唐新军...
    461-467页
    查看更多>>摘要：针对硫酸盐侵蚀环境下10 mm×10 mm×60 mm规格的水泥基胶砂试件因试验材料及环境的微小变化引起数据离散的问题,开展硫酸盐侵蚀环境下水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型研究.综合考虑水胶比、掺合料掺量、硫酸盐浓度等因素,提出用状态时变参数来表征其时变影响,推导并建立水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型.通过浸泡抗侵蚀试验(K法)分别测试不同水胶比、粉煤灰掺量、硫酸盐浓度以及侵蚀龄期下的水泥基胶砂试件抗折强度并计算抗蚀系数,同时对相关文献的抗蚀系数进行预测.结果表明:模型计算值与试验实测值综合平均误差为3.1%,两值之间无显著差异且模型预测为无偏估计;模型计算值与相关文献实测值的综合平均误差为6.5%.该模型具有良好的适用性及普适性,可为内陆干旱地区混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究提供参考.

    硫酸盐侵蚀水泥胶砂抗蚀系数时变影响计算模型

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    淀粉包覆改性市政污泥用于制备新型纸板材料及其性能

    李昊津郑君卫灵君孙昊...
    468-477页
    查看更多>>摘要：将无害化处理后的市政污泥作为造纸填料替代纤维应用于纸基材料可以有效缓解木质原材料的紧张状况,但是这种纸基材料机械性能较差.为解决这一问题,本研究采用不同含量的阳离子淀粉、玉米淀粉和马铃薯淀粉对市政污泥进行包覆改性,并测试了用此包覆污泥作为填料制备的纸基材料的机械性能,分析比较了纯纤维、添加包覆填料和未包覆填料纸基材料的化学组分、微观形貌和热稳定性能,探索了阳离子淀粉的包覆机理以及纸基材料力学性能增强机制.结果表明,阳离子淀粉添加量为2.5%时,对污泥包覆改性效果最佳,由其制备的纸板材料的性能最优:填料留着率为79.58%,与未包覆试样相比提高了66.76%;抗张指数为8.99 N·m·g-1,比纯纤维试样高42.25%、比未包覆试样高45.71%.这是由于淀粉包覆可以促进污泥填料表面与纤维之间形成更多的氢键,从而增加了填料的留着率,增强了材料的机械性能和热稳定性能.污泥基填料经淀粉包覆改性后,可用于制备高留着、高性能的纸板材料,研究结果为将市政污泥作为新型造纸填料的开发利用提供理论与技术支持,开拓了造纸行业低碳循环发展的新途径.

    淀粉包覆改性市政污泥新型填料机械性能资源再利用

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    赤泥-矿渣-超细氧化钙复合制备地聚物及其力学性能分析

    吴成志李成李中林王丁...
    478-486页
    查看更多>>摘要：为提高赤泥、矿渣等固废资源的利用率,本研究以赤泥、矿渣和超细氧化钙为主要原料制备了地聚物胶凝材料(C-R-S地聚物);研究了氧化钙添加量、赤泥添加量、激发剂(水玻璃)模数、激发剂(水玻璃)添加量、水胶比及养护温度对C-R-S地聚物力学性能的影响;借助扫描电子显微镜(SEM)、三维CT、热活性微量热仪、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对其微观结构和聚合机理进行分析.结果表明:超细氧化钙的掺入增强了C-R-S地聚物的力学性能.当赤泥掺量为40%、超细氧化钙掺量为5%、激发剂模数1.25、激发剂用量20%、水胶比0.45时其力学性能最佳,抗压强度达到71.4 MPa,抗折强度达到9.2 MPa.高温养护能够提高地聚物力学性能.C-R-S地聚物微观形貌呈带有纳米小孔的片层状结构,三维CT下其孔洞和裂缝较小.热流演变分析表明,超细CaO的掺入能够使水化放热提前发生,加速了体系的聚合反应.XRD和FTIR分析表明,C-R-S地聚物中主要以方解石、索伦石、赤铁矿、钙霞石、C2S、C3S等形式存在,过程中形成了大量C-S-H地聚物水化产物.

    赤泥地聚物碱激发CaO矿渣

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    面向高频应用的Fe-Si-Al软磁粉芯制备工艺改进及性能表征

    张学斌熊汉武吴鹏曾旭东...
    487-493页
    查看更多>>摘要：为了提升Fe-Si-Al软磁粉芯的抗饱和性能,解决高频下产生较大的磁损耗等问题,本研究利用Al3+水解法制备了氧化铝包覆小粒径Fe-Si-Al粉末制备软磁粉芯工艺,探究了铝源液中氧化铝含量和成型压强对软磁粉芯高频磁性能的影响.运用扫描电子显微镜对经不同氧化铝含量的铝源液水解物包覆处理的Fe-Si-Al粉末表面形貌进行了表征,借助傅里叶红外光谱仪对包覆层成分进行分析.结果表明随着氧化铝含量增加,由包覆层引起的结构退磁场逐渐增大,软磁粉芯的有效磁导率减小,抗磁饱和性能改善;成型压强主要通过影响粉芯内部的气隙率和包覆层的质量来影响粉芯磁性能,压强越大,气隙率越小,有效磁导率越大,但压强过大会破坏粉末表面包覆层,恶化磁性能.经测定氧化铝含量为2.0 wt%、成型压强为1 860 MPa时获得的软磁粉芯的有效磁导率约为60;外加直流磁场强为8 000 A/m时,粉芯的有效磁导率百分比(%μe)高达63.84%;200 kHz/50 mT条件下磁损耗为235.7 mW/cm3.

    Fe-Si-Al软磁粉芯高频绝缘包覆磁损耗抗磁饱和性能

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    氯氧镁水泥耐水性能的改性研究进展

    翟健梁赖淏毛楠王昊宇...
    494-503页
    查看更多>>摘要：本文分析了氯氧镁水泥(MOC)耐水性能差的原因,介绍了国内外对 MOC耐水性能的改性研究现状,综合整理了有机、无机与掺合料三类改性剂对 MOC耐水性能的改善作用与改性机理.提出后续的研究重点应集中于MOC及其混凝土的耐水性能,并应以绿色、环保、科学的方式提高MOC性能.

    胶凝材料氯氧镁水泥耐水性能改性剂改性机理

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    功能性石墨烯/纳米纤维素复合材料研究进展

    邵金保骆雪付宇佳徐辉...
    504-511,532页
    查看更多>>摘要：石墨烯/纳米纤维素是一种新型功能复合材料.本文以石墨烯和纳米纤维素的结构性能优势为基础,重点对石墨烯/纳米纤维素复合材料的机械性能、导电性、吸附性及导热性进行分析,并对石墨烯-纳米纤维素复合材料的研究及未来发展做了展望.

    纳米纤维素石墨烯机械强度导电性吸附性导热性

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