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直升机特定结构先进陶瓷材料研究进展与应用展望 被引量:1
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作者 谌广昌 段小明 +12 位作者 朱金荣 龚情 蔡德龙 李宇航 杨东雷 陈彪 李新民 邓旭东 余瑾 刘博雅 何培刚 贾德昌 周玉 无机材料学报 北大核心 2025年第3期225-244,共20页
为进一步拓展先进陶瓷材料在直升机结构领域的应用,本文对国内外直升机结构用先进陶瓷材料进行了审视和回顾,重点关注直升机能量冲击防护部位、能量转换部件及腐蚀防护区域等特定结构部位用各类先进陶瓷材料,对比分析国内外先进陶瓷材... 为进一步拓展先进陶瓷材料在直升机结构领域的应用,本文对国内外直升机结构用先进陶瓷材料进行了审视和回顾,重点关注直升机能量冲击防护部位、能量转换部件及腐蚀防护区域等特定结构部位用各类先进陶瓷材料,对比分析国内外先进陶瓷材料在直升机上述特定结构部位的应用差距,并提出未来发展建议。高速动态冲击能量防护部位应发展反应烧结曲面一体化成型的非透明装甲陶瓷材料和多晶透明装甲陶瓷材料,低能量冲击防护部位应发展与环氧树脂基基材兼容的金属陶瓷复合涂层,热能冲击防护部位应发展陶瓷基/树脂基混杂复合材料(Hybrid Ceramic Matrix Composite/Polymer Matrix Composite, HCMC-PMC),机械能与电能转换部件应发展以高性能微型压电陶瓷薄膜功能器件及柔性混合电子结构复合材料为代表的多功能复合材料,电磁能与热能转换部件应发展与环氧树脂基复合材料兼容的纤维增强吸波陶瓷基复合材料,腐蚀防护区域应发展高性能耐磨腐蚀防护用溶胶-凝胶涂层。同时,应大力构建直升机装备高速动态能量冲击防护机理及防护材料抗弹击性能优化机制,并发展垂直起降飞行器多功能复合材料数字试验验证技术,以显著缩短先进陶瓷材料的研发及装机应用周期并降低验证成本。 展开更多
关键词 直升机 特定结构 先进陶瓷 微型压电陶瓷 多功能复合材料 数字化试验验证技术 综述
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SiC陶瓷的3D打印成形与致密化新进展 被引量:1
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作者 殷杰 耿佳毅 +3 位作者 王康龙 陈忠明 刘学建 黄政仁 无机材料学报 北大核心 2025年第3期245-255,共11页
SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3... SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3D打印方法众多,各具特点:立体光刻(Stereolithography, SLA)技术可以实现高精度和优良的表面质量,但实际操作中往往需要设计支撑结构,再加上残余应力和低固含量等问题,极大限制了其发展;激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)技术具有较强的材料普适性,适用于高分子、金属和陶瓷等多种材料,可实现大尺寸快速成形,且制造成本较低,但其成形素坯表面质量较低,需进行后续加工;熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)技术制备的SiC陶瓷材料可借助反应烧结实现致密化,但成形素坯存在层间结合强度低、表面有较明显条纹等缺陷,并且成形速度相对较慢,不适合构建大型零件,因此在实际生产中受到限制。本文综述了近五年来3D打印SiC陶瓷的最新研究进展,讨论了成形素坯的后续高温致密化处理方法及其基本物理性能,并展望了3D打印SiC陶瓷材料的未来前景。新型3D打印技术及其与多种打印方式的融合将在陶瓷宏微观结构的精细化中发挥重要作用,或将成为未来的重要发展趋势。 展开更多
关键词 SIC陶瓷 3D打印 激光选区烧结 致密化 综述
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铅基织构压电陶瓷的发展历程、现状与挑战 被引量:1
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作者 吴杰 杨帅 +3 位作者 王明文 李景雷 李纯纯 李飞 无机材料学报 北大核心 2025年第6期575-586,共12页
压电材料是一种重要的信息功能材料,能够实现机械能与电能之间的相互转化。近年来,织构压电陶瓷技术已经成为研发新一代高性能压电材料的重要途径。通过调控晶粒的取向排布,织构压电陶瓷表现出类似压电单晶的优异压电性能和机电性能,并... 压电材料是一种重要的信息功能材料,能够实现机械能与电能之间的相互转化。近年来,织构压电陶瓷技术已经成为研发新一代高性能压电材料的重要途径。通过调控晶粒的取向排布,织构压电陶瓷表现出类似压电单晶的优异压电性能和机电性能,并具有良好的温度稳定性。同时,作为多晶陶瓷,织构陶瓷保留了传统陶瓷材料的制备加工简单、机械性能良好及适用共型异形等优点。本文围绕钛酸铅(PbTiO_(3),PT)基压电材料体系,从织构压电陶瓷制备技术、织构用籽晶模板以及织构压电陶瓷技术的发展历程和研究现状等方面,对相关研究结果进行系统梳理,总结织构压电陶瓷技术优势。在此基础上,分析了铅基织构压电陶瓷的模板筛选理论、织构陶瓷微观结构和宏观性能之间的构效关系,以及基于织构压电陶瓷的压电器件开发等方面存在的科学难题和未来挑战。本文旨在全面介绍织构压电陶瓷技术和理论,帮助研究者深入认识织构压电陶瓷技术,推动高性能压电陶瓷研发和制备技术发展,进而助力我国高端压电器件的创新和跨越发展。 展开更多
关键词 织构陶瓷 铅基压电材料 模板籽晶生长法 片状微晶模板 综述
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基于湿法纺丝技术的SiBCN-rGO陶瓷纤维的组织结构、力学和吸波性能
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作者 高晨光 孙晓亮 +4 位作者 陈君 李达鑫 陈庆庆 贾德昌 周玉 无机材料学报 北大核心 2025年第3期290-296,共7页
随着我国新型空天飞行器的快速发展,对热端部件的结构可靠性和宽频微波隐身提出了更高的性能要求。SiBCN系亚稳陶瓷具有良好的耐高温、抗热震、耐烧蚀、抗长时氧化、抗蠕变等特性,在高温吸波结构领域极具应用潜力,但是该系亚稳陶瓷较低... 随着我国新型空天飞行器的快速发展,对热端部件的结构可靠性和宽频微波隐身提出了更高的性能要求。SiBCN系亚稳陶瓷具有良好的耐高温、抗热震、耐烧蚀、抗长时氧化、抗蠕变等特性,在高温吸波结构领域极具应用潜力,但是该系亚稳陶瓷较低的介电损耗限制了其电磁波吸收能力。本研究基于湿法纺丝技术制备了具有良好力学和吸波性能的SiBCN-rGO陶瓷纤维。结果表明,制备的SiBCN-rGO陶瓷纤维具有多孔结构,且纤维的孔隙率随着氧化还原石墨烯(Reduced Graphene Oxide, rGO)含量的增加而增大;此外,高含量rGO和高纤维比表面积促进了非晶基体中SiC的结晶析出。引入rGO显著提高了陶瓷纤维的拉伸性能,随着rGO质量分数从0提高至4%,纤维的断裂伸长率从8.05%增加到18.05%,拉伸强度从1.62 cN/dtex(0.324 GPa)提高到2.32 cN/dtex(0.464 GPa)。rGO含量增加降低了纤维的电阻率,且纤维的复介电常数实部与虚部均下降,但损耗角正切值逐渐提高。SiBCN-rGO陶瓷纤维表现出良好的吸波性能,其中含质量分数6%rGO的陶瓷纤维在9.20GHz处具有最小反射系数-50.90dB,有效吸收带宽达2.3 GHz,在吸波陶瓷基复合材料方面具有应用前景。 展开更多
关键词 SiBCN纤维 氧化还原石墨烯 吸波性能 力学性能
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湿化学法制备Cu2O/Cu空心球异质结光催化剂
5
作者 贾相华 张辉霞 +1 位作者 刘艳凤 左桂鸿 无机材料学报 北大核心 2025年第4期397-404,共8页
窄带隙半导体作为可见光光催化剂,可以有效地将太阳能转化为化学能,在缓解能源短缺和环境污染方面具有潜在的应用前景。以氯化铜(CuCl_(2)·H_(2)O)为前驱体,盐酸羟胺(H_(3)NO·HCl)和硼氢化钠(NaBH_(4))为还原剂,采用一锅无模... 窄带隙半导体作为可见光光催化剂,可以有效地将太阳能转化为化学能,在缓解能源短缺和环境污染方面具有潜在的应用前景。以氯化铜(CuCl_(2)·H_(2)O)为前驱体,盐酸羟胺(H_(3)NO·HCl)和硼氢化钠(NaBH_(4))为还原剂,采用一锅无模板湿化学还原法制备Cu_(2)O/Cu空心球异质结光催化剂。采用不同表征手段对样品形貌、晶体结构、组成、比表面积和光学性质进行分析。加入NaBH_(4)使Cu_(2)O/Cu形貌从中空截角八面体逐渐演化为中空纳米球。通过改变NaBH_(4)加入量可以控制Cu_(2)O表面Cu层厚度。NaBH_(4)直接还原Cu_(2)O使Cu_(2)O和Cu界面紧密结合,这有利于载流子分离和传输,Cu的表面等离子体共振(SPR)效应使Cu_(2)O/Cu对可见光的吸收能力增强,因此Cu_(2)O/Cu对甲基橙(MO)和无色恩诺沙星(ENR)均表现出良好的光催化活性。连续循环使用5次,Cu_(2)O/Cu对MO的降解率影响不大。捕获实验表明·O_(2)^(-)和空穴是降解MO过程中主要的活性物质。Cu_(2)O/Cu的良好光催化活性归因于Cu_(2)O和Cu的协同作用。本研究为异质结光催化剂的制备提供了一种策略。 展开更多
关键词 Cu2O/Cu异质结 纳米空心球 光催化 Cu层厚度
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钙钛矿型氧化物催化氧化挥发性有机化合物的研究进展
6
作者 朱文杰 唐璐 +2 位作者 陆继长 刘江平 罗永明 无机材料学报 北大核心 2025年第7期735-746,共12页
控制与去除挥发性有机化合物(VOCs)一直是环境领域的热点问题,催化氧化法因其低温、高效以及副产物无毒害等特点成为去除VOCs最有前景的技术之一。钙钛矿型氧化物(ABO_(3))是催化氧化VOCs的高效稳定催化剂。为了提高钙钛矿型催化剂的催... 控制与去除挥发性有机化合物(VOCs)一直是环境领域的热点问题,催化氧化法因其低温、高效以及副产物无毒害等特点成为去除VOCs最有前景的技术之一。钙钛矿型氧化物(ABO_(3))是催化氧化VOCs的高效稳定催化剂。为了提高钙钛矿型催化剂的催化效率,有必要针对性地分析钙钛矿型氧化物的设计,以去除不同类型的VOCs。本文系统总结了近年来钙钛矿型氧化物催化氧化VOCs的研究进展。首先介绍了钙钛矿型氧化物在VOCs催化氧化中不同的设计策略,包括形貌调控、A位和B位取代、缺陷工程和负载型钙钛矿催化剂,阐明了钙钛矿型氧化物的催化性能与其材料组成、形貌、表面性质(氧物种、缺陷)和本身性质(氧空位浓度、晶格结构)之间的关系;然后介绍了VOCs催化氧化的反应机制和降解途径,并展望了钙钛矿型氧化物催化剂设计和反应机制研究的前景和挑战。 展开更多
关键词 挥发性有机化合物 钙钛矿型氧化物 结构设计 催化氧化 综述
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磷钼酸插层水滑石复合CNFs气凝胶的制备及其隔热保温性能
7
作者 袁利萍 吴袁泊 +4 位作者 俞佳静 张世琰 孙铱 胡云楚 范友华 无机材料学报 北大核心 2025年第4期415-424,共10页
轻质、隔热和耐高温材料是航天人员和精密设备的必要保障。纳米纤维素(CNFs)因高比表面积、低热膨胀系数和高强度等特性,在轻质航天航空材料领域具有潜在的应用前景,但是质脆易燃限制了其在高温领域的广泛应用。为了提升CNFs的耐高温性... 轻质、隔热和耐高温材料是航天人员和精密设备的必要保障。纳米纤维素(CNFs)因高比表面积、低热膨胀系数和高强度等特性,在轻质航天航空材料领域具有潜在的应用前景,但是质脆易燃限制了其在高温领域的广泛应用。为了提升CNFs的耐高温性能,本工作采用共沉淀法和离子交换法成功制备了[PMo_(12)O_(40)]^(3-)插层改性的Zn Al-PMo_(12)O_(40)-LDHs(PMo-LDHs,LDHs:类水滑石插层材料),将其与硼酸(BA)复合CNFs制备了PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶。当PMo-LDHs和BA的质量分数分别为CNFs的62.5%和2.0%时,所制得的62.5PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶的密度为16.28 kg·m^(-3),导热系数为0.044 W/(m·K)。隔热背温实验表明,该气凝胶的t250(隔热背温达到250℃所需时间)长达2022.8 s,比纯CNFs延长867.8 s;其R250(隔热背温达到250℃时的升温速率)只有0.124℃·s^(-1),仅为纯CNFs R250的57.4%,表现出优异的隔热保温性能。灼烧实验显示,纯CNFs气凝胶在15 s内完全燃烧,而62.5PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶在81 s内未被点燃,且未出现明显收缩或变形。燃烧残余物的形貌结果表明,PMo-LDHs受热分解,在CNFs基材表面催化形成致密均匀的连续炭层,从而提高了CNFs气凝胶的耐火性能。 展开更多
关键词 磷钼酸 插层水滑石 纳米纤维素 气凝胶 隔热保温
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SiC纤维烧结陶瓷的制备及其性能研究
8
作者 李伟 许志明 +3 位作者 苟燕子 尹森虎 余艺平 王松 无机材料学报 北大核心 2025年第2期177-183,共7页
SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的... SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的重要候选材料。本工作在国内率先开展SiC FBCs的制备以及性能研究,以国产KD-SA型第三代含铝SiC纤维为原料,通过预处理在纤维表面原位构筑石墨(in-situ graphite,iG)层,采用热压烧结工艺直接烧结纤维,制备SiC(Al)FBCs。实验表征了纤维及材料的宏/微观结构,测试了材料的力学与氧化性能。结果表明:通过预处理SiC(Al)纤维,iG/SiC(Al)纤维表面可生成厚度为300~400 nm的碳层,且iG层与纤维结合较好。采用热压烧结工艺制备的iG/SiC(Al)FBCs密度为3.15 g/cm^(3),气孔率仅为0.52%,基体完全致密,纤维发生变形呈六棱柱状,且纤维之间有明显的界面;材料弯曲强度、断裂韧性与断裂功分别为320 MPa、9.5 MPa·m^(1/2)与1169 J·m^(-2);经1500、1600℃空气氧化100 h,材料弯曲强度保留率分别高达86%与72%,且维持伪塑性断裂模式。 展开更多
关键词 SIC纤维 SiC纤维烧结陶瓷 力学性能 氧化性能
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无机生物活性材料的软组织再生应用
9
作者 吴成铁 常江 无机材料学报 北大核心 2025年第8期847-848,共2页
人体软组织通常是指除骨骼、关节外的所有结缔组织总和,包括皮肤、肌肉、血管、神经等,是人体分布面最广、体内比重最大的组织。软组织柔软且富有弹性,紧密连接各组织器官,起到支撑、保护和维持人体正常生理功能的重要作用。然而,由意... 人体软组织通常是指除骨骼、关节外的所有结缔组织总和,包括皮肤、肌肉、血管、神经等,是人体分布面最广、体内比重最大的组织。软组织柔软且富有弹性,紧密连接各组织器官,起到支撑、保护和维持人体正常生理功能的重要作用。然而,由意外事故、疾病、外科手术等导致的大面积、大体积的软组织损伤是临床上面临的重大挑战之一,严重影响患者的生命健康与生活质量。自体移植作为临床中的金标准尽管展现出较好的修复效果,但存在供体来源有限、二次创伤等缺点。因此,亟需开发具有组分结构稳定、性能优异的生物活性材料,以应对软组织再生的迫切需求。 展开更多
关键词 软组织再生 无机生物活性材料 人体软组织
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烧结条件对制备高结晶近化学计量比SiC纤维的影响
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作者 苟燕子 康伟峰 王堋人 无机材料学报 北大核心 2025年第4期405-414,I0013-I0016,共14页
细直径连续SiC纤维是先进陶瓷基复合材料的最佳增强纤维之一,在航空航天和核工业领域具有重要的应用价值,其中高结晶近化学计量比SiC纤维的耐温性能最好,但是高温烧结条件对该纤维元素组成与微观结构的影响规律还不清楚。本工作研究了... 细直径连续SiC纤维是先进陶瓷基复合材料的最佳增强纤维之一,在航空航天和核工业领域具有重要的应用价值,其中高结晶近化学计量比SiC纤维的耐温性能最好,但是高温烧结条件对该纤维元素组成与微观结构的影响规律还不清楚。本工作研究了烧结温度和时间对纤维中SiC_(x)O_(y)相分解、晶粒长大以及纤维致密化的影响规律,发现SiC_(x)O_(y)相分解和纤维的致密化过程均是由表层逐渐向芯部进行,并且只有在适当的烧结温度(1800℃)下,才能通过生长β-SiC晶粒来弥补SiC_(x)O_(y)相分解产生的孔隙缺陷,最终实现纤维的致密化。值得注意的是,过高的烧结温度会造成β-SiC晶粒分解。虽然延长烧结时间有助于消除纤维中的残余氧,但会使β-SiC晶界处的石墨相变得更加集中,且纤维芯部产生更多的孔隙缺陷。通过优化条件最终成功制备了致密的高结晶近化学计量比SiC纤维,其组成为SiC_(1.04)O_(0.02)Al_(<0.01),纤维中的β-SiC晶粒均匀分布,尺寸达到100~200 nm。纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为1.88 GPa和373 GPa,并且密度高达3.1 g/cm^(3)。上述研究结果可以为进一步提升SiC纤维的综合性能奠定坚实的基础。 展开更多
关键词 SIC纤维 烧结 近化学计量比 密度 高结晶
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无压烧结制备(Y_(0.2)Gd_(0.2)Er_(0.2)Yb_(0.2)Lu_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵陶瓷及其高温抗CMAS腐蚀性能 被引量:1
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作者 樊文楷 杨潇 +2 位作者 李宏华 李永 李江涛 无机材料学报 北大核心 2025年第2期159-167,共9页
稀土锆酸盐(Rare-earthzirconate,REZ)比传统钇稳定氧化锆(Yttrium stabilized zirconate,YSZ)材料更能抵抗环境中的钙镁铝硅氧化物(CMAS)腐蚀,因此在热障涂层领域受到关注。研究表明,对锆酸盐类材料进行高熵化设计是提升其高温抗CMAS... 稀土锆酸盐(Rare-earthzirconate,REZ)比传统钇稳定氧化锆(Yttrium stabilized zirconate,YSZ)材料更能抵抗环境中的钙镁铝硅氧化物(CMAS)腐蚀,因此在热障涂层领域受到关注。研究表明,对锆酸盐类材料进行高熵化设计是提升其高温抗CMAS腐蚀性能的有效方法。本工作采用固相反应法合成了单相缺陷萤石结构的(Y_(0.2)Gd_(0.2)Er_(0.2)Yb_(0.2)Lu_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵稀土锆酸盐(High-entropy rare-earth zirconate,HE-REZ)粉体,并将无压烧结(Pressureless sintering,PLS)与冷等静压(Cold isostatic pressing,CIP)技术相结合高效制备了块体样品,表征了样品的物相组成、微观结构、元素分布、热学性能、力学性能,重点研究了抗CMAS腐蚀性能。实验结果表明:CIP+PLS工艺可获得相对密度为98.6%的样品,在1300℃、CMAS腐蚀条件下其腐蚀深度仅为7YSZ的2.6%、锆酸钆(GZO)的22.6%。REZ优异的化学稳定性再加上高熵化带来的迟滞扩散效应,极大提升了样品的抗CMAS腐蚀性能。此外,相比于GZO,HE-REZ具有更高的硬度与杨氏模量、更大的线膨胀系数、更低的热导率,使得其力学、热学性能优于GZO。本研究制备的(Y_(0.2)Gd_(0.2)Er_(0.2)Yb_(0.2)Lu_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵陶瓷在热障材料领域显示出良好的应用前景。 展开更多
关键词 高熵陶瓷 热障材料 锆酸盐 无压烧结 抗CMAS腐蚀性能
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空腔型薄膜体声波滤波器的关键技术进展 被引量:1
12
作者 陶桂龙 支国伟 +3 位作者 罗添友 欧阳佩东 衣新燕 李国强 无机材料学报 北大核心 2025年第2期128-144,共17页
随着通信技术升级以及5G通信应用的驱动,各种智能设备所需的滤波器数量激增,促进了滤波器市场的繁荣,但对其性能要求也越来越高,例如大带宽、高频率、高功率容量、微型化、集成化以及低成本等指标是学术界与产业界重点关注的方向,而基... 随着通信技术升级以及5G通信应用的驱动,各种智能设备所需的滤波器数量激增,促进了滤波器市场的繁荣,但对其性能要求也越来越高,例如大带宽、高频率、高功率容量、微型化、集成化以及低成本等指标是学术界与产业界重点关注的方向,而基于薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)技术的FBAR滤波器已成为最有前景的滤波器之一。另外,当前空腔型FBAR滤波器已取得了一定的商业成功,但是仍面临性能不足、工艺复杂、成本略高、技术受限等困境。为此,本文试图从器件理论研究与结构优化、高性能压电材料制备与优化、新型工艺开发及技术融合三方面对FBAR滤波器的相关问题与关键技术进行综述,旨在为该研究领域的学者梳理FBAR滤波器技术进阶与迭代的脉络,以期为未来研究的路径与方向提供若干启发性思考。 展开更多
关键词 FBAR滤波器 理论研究 AlN压电薄膜 技术融合 综述
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上转换荧光探针辅助的光学成像技术在肿瘤显影中的应用研究进展 被引量:1
13
作者 海热古·吐逊 郭乐 +3 位作者 丁嘉仪 周嘉琪 张学良 努尔尼沙·阿力甫 无机材料学报 北大核心 2025年第2期145-158,共14页
肿瘤的早期诊断是癌症高效诊疗的关键基础。可视化荧光成像技术凭借其高时间-空间分辨率、高灵敏度、无电离辐射、无创和实时成像等优点,在生物医学领域尤其是肿瘤的早期诊断中展现出巨大应用潜力。与可见光相比,近红外(Near-infrared,N... 肿瘤的早期诊断是癌症高效诊疗的关键基础。可视化荧光成像技术凭借其高时间-空间分辨率、高灵敏度、无电离辐射、无创和实时成像等优点,在生物医学领域尤其是肿瘤的早期诊断中展现出巨大应用潜力。与可见光相比,近红外(Near-infrared,NIR)光穿透生物组织时,其受到的吸收和散射显著减少,这一特性使得基于NIR光的荧光成像技术在生物医学领域展现出高信噪比及高空间分辨率的独特优势,而高质量NIR荧光成像依赖于性能卓越的荧光探针。在众多荧光探针中,NIR光激发的上转换纳米颗粒(Upconversion Nanoparticles,UCNPs)因其低毒性、窄带发射、可调发射、长荧光寿命、良好的光化学稳定性以及高量子产率等优异特性,在荧光成像领域脱颖而出。本文总结了上转换荧光探针的基本原理、合成方法、改性与修饰技术,重点阐述了稀土掺杂上转换荧光探针在几种典型成像模式及肿瘤多模态成像中的最新研究进展,并对进一步实现诊疗一体化的应用研究进行了展望。 展开更多
关键词 近红外荧光成像 上转换纳米颗粒 上转换荧光探针 多模态成像 综述
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载银放射状介孔二氧化硅的制备及其在牙科树脂中的应用 被引量:1
14
作者 王月月 黄佳慧 +2 位作者 孔红星 李怀珠 姚晓红 无机材料学报 北大核心 2025年第1期77-83,共7页
牙科树脂因美观、安全和容易操作等优势,已成为目前临床最常用的龋洞填充材料,但仍存在机械强度较低、抗菌性能不足等问题,导致使用寿命较短。本研究首先制备了放射状介孔二氧化硅(Radialmesoporoussilica,RMS)粉体材料,再将纳米银载入... 牙科树脂因美观、安全和容易操作等优势,已成为目前临床最常用的龋洞填充材料,但仍存在机械强度较低、抗菌性能不足等问题,导致使用寿命较短。本研究首先制备了放射状介孔二氧化硅(Radialmesoporoussilica,RMS)粉体材料,再将纳米银载入其多孔孔道中,得到载银放射状介孔二氧化硅(Ag-RMS)。将Ag-RMS与牙科树脂复合,研究其含量对牙科树脂抗菌性能、机械性能及其他理化性能的影响。结果表明, Ag-RMS可显著提高牙科树脂抗菌性能,Ag-RMS质量分数为5%时,对变形链球菌的抗菌率已达99.68%。牙科复合树脂机械强度随Ag-RMS含量增加而逐渐升高,质量分数为7%时,复合树脂弯曲强度比树脂基体高28.16%。而且,添加Ag-RMS不会对牙科树脂的聚合收缩率、单体转化率、光固化深度和表面亲疏水性等产生显著影响。本研究所制备的Ag-RMS可提高牙科树脂的抗菌和机械性能。 展开更多
关键词 牙科树脂 载银介孔二氧化硅 抗菌性能 机械性能
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熔融法制备Nd:YLF原料及其晶体生长和性能研究
15
作者 赵凯旋 刘文鹏 +6 位作者 丁守军 窦仁勤 罗建乔 高进云 孙贵花 任浩 张庆礼 无机材料学报 北大核心 2025年第5期529-535,共7页
Nd^(3+)离子掺杂LiYF_(4)(Nd:YLF)晶体是一种性能优异的激光晶体,在科研、工业、医疗领域具有广泛应用。目前,采用二元氟化物混合作为晶体生长原料存在形成氟氧化物的问题,利用HF气体氟化制备原料又相对复杂,因此制备高纯度氟化物原料... Nd^(3+)离子掺杂LiYF_(4)(Nd:YLF)晶体是一种性能优异的激光晶体,在科研、工业、医疗领域具有广泛应用。目前,采用二元氟化物混合作为晶体生长原料存在形成氟氧化物的问题,利用HF气体氟化制备原料又相对复杂,因此制备高纯度氟化物原料是实现高质量氟化物晶体生长的重要因素之一。另外,晶体生长气氛中通常含有CF_(4)或HF,其对生长系统有较强腐蚀性,提高了晶体生长成本。本研究设计了一种近密闭式熔料装置,并结合在高于晶体熔点温度下的熔料工艺和漂浮物打捞工艺,以获得高纯度YLF晶相多晶生长原料。在高纯Ar气氛中进行Nd:YLF晶体生长,获得了完整晶体。测试了多晶原料、制得晶体的X射线衍射(XRD)谱图,并采用Rietveld方法进行精修,获得了晶体的晶格参数、原子坐标、原子占有率和温度因子等参数。晶体的(100)晶面的X射线摇摆曲线(XRC)半高宽(FWHM)为0.007°。通过测量晶体中的各元素含量,得到Nd^(3+)在YLF中的分凝系数为0.3。晶体a、c晶向的最强吸收峰在797.4和792.3 nm,吸收截面分别为3.37×10^(–20)和5.49×10^(–20) cm^(2)。最强发射峰位于1047 nm,发射截面为1.598×10^(–19) cm^(2),荧光寿命为483μs。本研究采用熔融法制备的Nd:YLF多晶生长原料相纯度高,结合提拉法晶体生长过程中抽真空和升温工艺,能够大幅减少晶体生长过程中氟氧化物的形成,实现在Ar气氛下生长晶体。 展开更多
关键词 ND:YLF 激光晶体 晶体结构 光谱分析
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Pt_(3)Co高指数晶面氧还原过程的密度泛函理论研究
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作者 刘磊 郭瑞华 +3 位作者 王丽 王艳 张国芳 关丽丽 无机材料学报 北大核心 2025年第1期39-46,I0001-I0005,共13页
Pt_(3)Co催化剂是Pt基合金中氧还原反应(ORR)活性最高的催化剂,合成Pt_(3)Co高指数晶面(HIFs)是一种提高其催化性能的有效策略,但具有最高ORR活性的HIFs尚未明确,并且目前缺乏对Pt_(3)Co HIFs ORR的系统研究。本研究构建了六种不同Pt_(3... Pt_(3)Co催化剂是Pt基合金中氧还原反应(ORR)活性最高的催化剂,合成Pt_(3)Co高指数晶面(HIFs)是一种提高其催化性能的有效策略,但具有最高ORR活性的HIFs尚未明确,并且目前缺乏对Pt_(3)Co HIFs ORR的系统研究。本研究构建了六种不同Pt_(3)Co HIFs,通过从头算分子动力学(AIMD)计算证明了其稳定性,通过密度泛函理论(DFT)计算了六种Pt_(3)Co HIFs的ORR过程中间物*O、*OH、*OOH的结合能(BE),通过d带中心(εd)、Bader电荷及配位数(CN)解释了其在台阶与边缘位点BE不同的原因。同时分析了吸附原子CN与εd的关系,通过ORR自由能台阶图分析了ORR过程中的过电位(η),发现η大小主要与*OH结合能(BE-*OH)有关,其中η最小的晶面为Pt_(3)Co(211),其在台阶处的η达到了0.294 eV。本工作为高ORR活性HIFs催化剂研发提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 Pt_(3)Co催化剂 高指数晶面 密度泛函理论 氧还原反应
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深海服役环境下碳化硅陶瓷材料的腐蚀及磨损行为
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作者 王鲁杰 张玉新 +8 位作者 李彤阳 于源 任鹏伟 王建章 汤华国 姚秀敏 黄毅华 刘学建 乔竹辉 无机材料学报 北大核心 2025年第7期799-807,共9页
深水轴系密封材料是制约深水装置发展水平的关键核心技术。碳化硅(SiC)陶瓷材料因其高模量、高热导率、低密度、耐腐蚀等特点成为新一代深海密封材料。深海环境下巨大的海水压力导致材料的腐蚀和磨损过程与常压相比差异较大,而关于深海... 深水轴系密封材料是制约深水装置发展水平的关键核心技术。碳化硅(SiC)陶瓷材料因其高模量、高热导率、低密度、耐腐蚀等特点成为新一代深海密封材料。深海环境下巨大的海水压力导致材料的腐蚀和磨损过程与常压相比差异较大,而关于深海环境下SiC陶瓷材料的腐蚀磨损过程研究尚未有相关报道。本研究通过改变人工海水静压力的方式模拟0~5 km深海环境,原位分析表征深海环境下SiC陶瓷材料的腐蚀和磨损行为,探索深海静压力对SiC陶瓷腐蚀和磨损的影响规律。SiC陶瓷材料在0~5 km深海环境中表现出十分优异的耐腐蚀行为,200 h浸泡后材料表面没有发生明显的腐蚀、氧化或海水盐类侵蚀行为,也未发生质量损失。随着海水深度增加,SiC与水之间的化学反应减弱,这进一步增强了其耐腐蚀性能。SiC陶瓷材料经过海水腐蚀后力学性能保持稳定,在5 km海深腐蚀200 h后弯曲强度仅有不足5%的轻微下降,而维氏硬度和断裂韧性均保持不变。在海水润滑条件下,SiC陶瓷材料具有十分优异的耐磨损性能,磨损率为2×10^(-8)~4×10^(-8) mm^(3)/(N·m),远低于与其配副的氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料(4×10^(-5)~1×10^(-4) mm^(3)/(N·m))。值得一提的是,随着海水深度增加,SiC陶瓷耐水腐蚀能力增强,同时水的润滑承载作用增大,导致SiC陶瓷磨损率随海深增加呈现下降趋势。综上,SiC陶瓷材料在深海密封方面展现出强大的应用潜力。 展开更多
关键词 碳化硅 深海 腐蚀 磨损
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Zn^(2+)催化剂对酚醛树脂/乙二醇制备多孔碳微观孔结构的影响
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作者 郭子玉 朱云洲 +3 位作者 王力 陈健 李红 黄政仁 无机材料学报 北大核心 2025年第5期466-472,共7页
多孔碳材料的性能及应用很大程度上取决于其微观孔结构。为便捷、有效地大范围调控多孔碳材料的微观孔结构,本研究基于聚合诱导相分离(Polymerization-induced Phase Separation,PIPS)法,以酚醛树脂/乙二醇为原料制备了均相多孔碳,并系... 多孔碳材料的性能及应用很大程度上取决于其微观孔结构。为便捷、有效地大范围调控多孔碳材料的微观孔结构,本研究基于聚合诱导相分离(Polymerization-induced Phase Separation,PIPS)法,以酚醛树脂/乙二醇为原料制备了均相多孔碳,并系统研究了Zn^(2+)含量以及固化温度对多孔碳微观孔结构的影响。研究发现,随着固化温度的升高,多孔碳稳定性降低,微观孔结构均匀性变差。在90℃下固化,引入Zn^(2+)可以使多孔碳的孔隙率从40.22%增至70.38%,平均孔径从49.8 nm增至279.4 nm,中位孔径从107.2 nm增至343.0 nm。随着Zn^(2+)含量的增加,多孔碳的孔隙率、中位孔径和平均孔径都先增大后减小,当Zn^(2+)质量分数为1.5%时,平均孔径达到最大值343.0 nm,孔隙率达到最大值(70.38±0.37)%。研究指出,引入Zn^(2+)降低了酚醛树脂中苯酚结构的间位取代反应势垒,有利于在苯环上构建大环化合物,显著促进了树脂与乙二醇聚合,提高了树脂混合物的固化程度及骨架聚合度,使相分离更加彻底。当Zn^(2+)含量过高时,树脂混合物的聚合度过高,导致富醇相难以挥发,孔径结构变差。研究还发现,引入Zn^(2+)有助于提高石墨化程度,使碳骨架更加清晰。本研究为调控多孔碳材料的微观孔结构及制备结构碳化物陶瓷提供了理论基础。 展开更多
关键词 多孔碳 聚合诱导相分离法 Zn^(2+)催化剂 催化机理 孔结构
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ZrB_(2)-HfSi_(2)复相陶瓷显微组织及其核-周结构形成机制
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作者 魏志帆 陈国清 +4 位作者 祖宇飞 刘渊 李明浩 付雪松 周文龙 无机材料学报 北大核心 2025年第7期817-825,共9页
近年来,ZrB_(2)作为超高温陶瓷(UHTCs)的代表性材料,已成为新一代空天飞行器热端部件重要的候选材料体系。然而,其实际应用受限于材料制备以及复杂构件的加工难题。为此本研究通过引入HfSi_(2)作为烧结助剂,优化ZrB_(2)基UHTCs的烧结工... 近年来,ZrB_(2)作为超高温陶瓷(UHTCs)的代表性材料,已成为新一代空天飞行器热端部件重要的候选材料体系。然而,其实际应用受限于材料制备以及复杂构件的加工难题。为此本研究通过引入HfSi_(2)作为烧结助剂,优化ZrB_(2)基UHTCs的烧结工艺,重点解决传统ZrB_(2)基陶瓷因较低的扩散系数而导致致密化困难的难题。研究聚焦于核-周结构硼化物的形成机制以及其对ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷致密化的辅助作用。采用1600℃热压烧结制备了ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷,结果表明,在烧结过程中,HfSi_(2)相软化能够有效填充颗粒间隙,从而实现ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷的低温烧结。同时,在保温阶段,Hf与Zr原子通过溶解-再沉淀机制形成具有核-周结构的ZrB_(2)/(Zr,Hf)B_(2),促进了烧结粉体之间的物质交换,从而加速了ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷的致密化。此外,该结构主要由核心ZrB_(2)及其周边(Zr,Hf)B_(2)组成,具有完全共格界面(P6/mmm六方结构),晶格失配度低(<5%),界面稳定。ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷的抗压强度、显微硬度以及断裂韧性分别为(1333±83)MPa、(15.86±0.72)GPa以及(2.01±0.36)MPa·m^(1/2)。该陶瓷主要表现为典型的沿晶断裂形式,只有少数解理面上出现核-周结构特征。本研究为实现UHTCs低温烧结提供了重要的参考价值。 展开更多
关键词 ZrB_(2)-HfSi_(2)陶瓷 HfSi_(2)烧结助剂 致密化 核-周结构 共格界面
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原位反应/热压合成Ti_(2)AlC-20TiB_(2)复合材料在1000~1300℃空气中的高温氧化行为
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作者 王文婷 徐敬军 +3 位作者 马科 李美栓 李兴超 李同起 无机材料学报 北大核心 2025年第1期31-38,共8页
Ti_(2)AlC是MAX相材料中抗氧化性能最好的化合物之一,在高温结构材料和高温抗氧化防护涂层领域具有潜在的应用前景,然而其强度和硬度不足,在高温领域的应用受到限制。为了提升Ti2AlC的性能,本研究采用原位固-液相反应/热压方法成功合成... Ti_(2)AlC是MAX相材料中抗氧化性能最好的化合物之一,在高温结构材料和高温抗氧化防护涂层领域具有潜在的应用前景,然而其强度和硬度不足,在高温领域的应用受到限制。为了提升Ti2AlC的性能,本研究采用原位固-液相反应/热压方法成功合成了Ti_(2)AlC-20%TiB2(体积分数)复合材料(简称Ti_(2)AlC-20TiB_(2)),分析了其在1000~1300℃的高温氧化行为,揭示了其高温抗氧化机理。结果表明:Ti_(2)AlC-20TiB_(2)复合材料的氧化动力学符合自然对数规律,比单相Ti_(2)AlC具有更优异的抗氧化性能。1200℃以下,氧化膜主要由Al_(2)O_(3)(内层)和TiO_(2)(外层)组成,而在1300℃时,氧化膜的外层则是TiO_(2)与Al_(2)TiO_(5)混合物。复合材料形成的Al_(2)O_(3)保护层比单相Ti_(2)AlC形成的更为致密,这是抗氧化性能优异的关键。引入的TiB_(2)颗粒减小了材料的晶粒尺寸,增加了短路扩散的晶界数量,有利于Al的选择性氧化,从而加速了Al_(2)O_(3)保护层的形成。TiB_(2)氧化过程中生成的B2O3能够填充微孔并修复微裂纹,有效阻止了O的内扩散,进一步提高了复合材料的抗氧化性能。 展开更多
关键词 Ti_(2)AlC-TiB_(2)复合材料 高温氧化行为 氧化保护层 高温抗氧化机理
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