基于冰模板法生物气凝胶的制备及热-力性能研究

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作者 绪志远 展望 +1 位作者 蒋军成 李丽霞 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第2期210-216,共7页

以明胶为原料,通过冰模板法制备得到具有高度有序的多孔结构的生物气凝胶,提高材料的防火、隔热和力学性能。通过一系列表征测试,试验研究了明胶含量和冷冻时间对明胶气凝胶微观结构和性能的影响。结果表明:当定向冷冻时间为20 min且明... 以明胶为原料,通过冰模板法制备得到具有高度有序的多孔结构的生物气凝胶,提高材料的防火、隔热和力学性能。通过一系列表征测试,试验研究了明胶含量和冷冻时间对明胶气凝胶微观结构和性能的影响。结果表明:当定向冷冻时间为20 min且明胶添加质量分数为1.8%时,明胶气凝胶的力学以及防火隔热性能明显增加,在应变50%时的抗压强度为0.28 MPa,导热系数低至0.029 W/(m·K),UL 94等级达到V-0级,LOI值达到31.44%。 展开更多

关键词 生物材料 气凝胶 冰模板法 防火隔热 力学性能

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冰模板法制备反应结合多孔Si_3N_4/SiC复相陶瓷 被引量：4

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作者 马永华 罗民 +2 位作者 吕玉琴 丁肖怡 候广亚 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1998-2005,共8页

以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷。研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响。结果表... 以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷。研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响。结果表明:多孔陶瓷具有层状定向通孔结构,孔隙率介于50%～70%之间,孔径分布呈现双峰分布特点;当烧结温度达到1350℃以上时,在层状孔道中交织形成α-Si3N4和Si2N2O纳米线的网络结构。反应温度超过1450℃时,通过液态Si的氮化反应原位形成β-Si3N4结合相将SiC颗粒粘结起来;当浆料中Si含量由16wt%增加至33wt%时,多孔陶瓷的开气孔率从69.78%降至62.64%,而压缩强度由2.2 MPa提高到8.73 MPa;随着浆料固相体积含量从25%增加到45%,多孔陶瓷的气孔率从71.81%降至54.85%,同时压缩强度从4.99 MPa提高到24.16 MPa。 展开更多

关键词 SIC陶瓷 冰模板法 反应结合氮化硅 Si3N4纳米线 Si2N2O纳米线

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基于冰模板法构筑孔道结构的合成策略及研究进展 被引量：1

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作者 赵峰 刘静 +2 位作者 林琳 张健 时君友 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期540-552,共13页

冰模板法也称为定向冷冻法或冷冻铸造法,具有微观结构可调控性强、原料适用范围广、可制备大尺寸材料等优势,被广泛应用于定向调控陶瓷、聚合物、金属和碳材料等材料的制备领域。探讨冰模板法控制功能纳米材料组装成分级多孔复合材料的... 冰模板法也称为定向冷冻法或冷冻铸造法,具有微观结构可调控性强、原料适用范围广、可制备大尺寸材料等优势,被广泛应用于定向调控陶瓷、聚合物、金属和碳材料等材料的制备领域。探讨冰模板法控制功能纳米材料组装成分级多孔复合材料的影响机制,解析冰模板法与其他材料的加工工艺的相互作用关系,对改善材料性能和开发新材料具有重要意义。该文阐述了冰模板法制备多尺度复杂仿生结构材料的基本原理、合成策略以及孔隙调控作用,并以冰晶成核和生长为重点,总结了冰模板法对孔道结构进行调控的措施。此外,还介绍了冰模板法辅助构造孔几何形状(0D、1D、2D和3D宏观结构),以及组装成块状物体(微球、纤维、薄膜和整体)。最后分析了复合材料的微观结构和宏观形貌的相关性,总结了不同冷冻过程对孔道结构的影响机制,并展望了该领域未来的发展方向。 展开更多

关键词 冰模板法 仿生 功能纳米材料 孔道结构 多尺度

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冰模板法制备仿生双孔径-定向孔隙毛细芯的结构和性能 被引量：2

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作者 甘甜 林涛 全晓军 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期57-61,共5页

使用不同固相含量水基镍粉浆料,通过冰模板法在不同冷冻温度和不同烧结温度下制备了仿木质部孔隙结构的毛细芯,观察了其微观孔隙结构,研究了固相含量、冷冻温度对毛细芯孔隙结构和性能的影响。结果表明:冰模板法制备的新型毛细芯具有植... 使用不同固相含量水基镍粉浆料,通过冰模板法在不同冷冻温度和不同烧结温度下制备了仿木质部孔隙结构的毛细芯,观察了其微观孔隙结构,研究了固相含量、冷冻温度对毛细芯孔隙结构和性能的影响。结果表明:冰模板法制备的新型毛细芯具有植物木质部特有的定向孔隙,孔隙具有双孔径,呈有序排列的蜂窝状;随着固相含量增加,毛细芯孔壁厚度增加、孔径减小、孔隙率及渗透率降低;随着冷冻温度降低,孔隙率基本不变、孔径减小、渗透率降低;与传统方法烧结的毛细芯相比,冰模板法制备的毛细芯具有更大的孔隙率及渗透率。 展开更多

关键词 冰模板法 毛细芯 双孔径 定向孔隙 孔隙率 渗透率

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冰模板法制备碳纳米管复合材料及其应用 被引量：3

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作者 阿拉腾沙嘎 胡嘉起 蒋禅 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第3期371-381,共11页

碳纳米管(CNTs)具有强度高、硬度高、柔韧性好及电学、光学、热学性能优异等特点。因此,CNTs与陶瓷、金属、聚合物复合的CNTs复合材料已成为研究热点。冰模板法作为一种新兴的材料成形工艺,具有工艺简单、绿色环保及材料微观结构可控、... 碳纳米管(CNTs)具有强度高、硬度高、柔韧性好及电学、光学、热学性能优异等特点。因此,CNTs与陶瓷、金属、聚合物复合的CNTs复合材料已成为研究热点。冰模板法作为一种新兴的材料成形工艺,具有工艺简单、绿色环保及材料微观结构可控、性能优异等特点,可以较好地发挥CNTs复合材料的性能优势。主要综述了冰模板法制备仿生结构CNTs复合材料的研究进展,总结了该材料的结构特点以及其作为储能材料、生物医学材料、吸附材料、先进结构材料的性能特性及应用。 展开更多

关键词 冰模板法 碳纳米管复合材料 仿生材料 功能材料 结构材料

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仿生Al_(2)O_(3)/SiCnw/环氧复合材料的制备及性能研究

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作者 张宇贝 孙晓毅 +3 位作者 李逢时 张蔷 卢洪来 岳永海 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期571-579,共9页

生物结构为设计和制造具有优异性能的先进材料提供了灵感,本文受螳螂虾中抗冲击区域结构启发,发展了一种基于3D打印制备氧化铝正弦波纹结构与冰模板法构筑碳化硅纳米线层状结构相结合的多组装策略,并通过浸渗环氧树脂,最终成功构建了仿... 生物结构为设计和制造具有优异性能的先进材料提供了灵感,本文受螳螂虾中抗冲击区域结构启发,发展了一种基于3D打印制备氧化铝正弦波纹结构与冰模板法构筑碳化硅纳米线层状结构相结合的多组装策略,并通过浸渗环氧树脂,最终成功构建了仿生陶瓷-聚合物复合材料。实验表明,波纹结构和与之垂直排列的层状结构通过多尺度耦合强化作用,同时利用聚合物阻止了裂纹扩展,使得该复合结构的力学性能较于单一结构得到了提升。这种通过双组装高效制备仿生多级次结构的策略,在航空航天、装甲防护以及电磁屏蔽等领域具有较大应用潜力。 展开更多

关键词 3D打印 冰模板法 仿生多层级结构 结构表征 力学性能

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CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能 被引量：6

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作者 彭美华 程西云 +2 位作者 周彪 严茂伟 张建锋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期117-122,共6页

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密... 利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。 展开更多

关键词 冰模板法 多孔陶瓷 碳纳米管 氧化铝

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壳聚糖基大孔炭质整体材料的制备及其对痕量二氧化硫的吸附性能 被引量：4

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作者 万鹏 张华 +1 位作者 于畅 邱介山 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期357-364,共8页

以壳聚糖为碳源,综合采用冰模板技术和低温热解炭化技术,制备出具有蜂窝状孔结构特征的大孔炭质整体材料,研究了此类新材料对痕量二氧化硫的吸附性能及再生能力。结果表明,大孔炭质整体材料蜂窝状孔结构的形成及其规整程度与冰模板过程... 以壳聚糖为碳源,综合采用冰模板技术和低温热解炭化技术,制备出具有蜂窝状孔结构特征的大孔炭质整体材料,研究了此类新材料对痕量二氧化硫的吸附性能及再生能力。结果表明,大孔炭质整体材料蜂窝状孔结构的形成及其规整程度与冰模板过程的冷冻时间等因素密切相关;200℃下低温热处理可得到具有丰富表面含氮官能团的大孔炭质整体材料;经氨水溶液中的离子交换功能化处理后,该大孔炭质整体材料对低浓度SO2的吸附容量显著提高,可达到57mg.g-1;吸附饱和后,经空气简单吹扫处理,大孔炭质整体材料即可大部分再生,少数不可再生部分是由于质子化的氨基与亚硫酸根和硫酸根在吸附过程中形成了不可逆化学吸附产物季铵盐所致。壳聚糖基大孔炭质整体吸附剂材料有望在污染空气的脱硫净化,特别是在质子交换膜燃料电池的阴极空气脱硫净化方面发挥重要作用。 展开更多

关键词 冰模板法 壳聚糖 大孔炭质整体材料 吸附性能 二氧化硫

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层状Al_(2)O_(3)/EP复合材料的可控制备及性能研究

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作者 侯俊峰 唐鹏程 +2 位作者 田少华 张明哲 吴集思 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第6期2273-2280,共8页

采用冰模板法构筑具有层状结构的Al_(2)O_(3)三维网络骨架,并通过真空浸渍工艺制备出Al_(2)O_(3)/环氧树脂(EP)复合材料。研究了楔形硅橡胶角度、浆料固相含量、冷冻温度对层状Al_(2)O_(3)三维网络骨架微观结构的影响,分析了片层间距对A... 采用冰模板法构筑具有层状结构的Al_(2)O_(3)三维网络骨架,并通过真空浸渍工艺制备出Al_(2)O_(3)/环氧树脂(EP)复合材料。研究了楔形硅橡胶角度、浆料固相含量、冷冻温度对层状Al_(2)O_(3)三维网络骨架微观结构的影响,分析了片层间距对Al_(2)O_(3)/EP复合材料导热、介电和绝缘性能的影响。结果表明:楔形硅橡胶角度为10°和15°时Al_(2)O_(3)三维网络骨架的层状有序性最佳,固相含量的增加和冷冻温度的降低均会使片层间距减小;Al_(2)O_(3)/EP复合材料的热导率和介电常数随着片层间距的减小而增大,但体积电阻率呈降低趋势;当片层间距为45μm时,热导率达到0.52 W/(m·K),体积电阻率为10^(12)Ω·cm。 展开更多

关键词 Al_(2)O_(3)三维网络骨架 Al_(2)O_(3)/EP复合材料 冰模板法 热导率 介电常数 体积电阻率

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AP分级结构空心微球的构筑与热分解性能 被引量：2

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作者 李岚 陈安 +3 位作者 游婷 陶俊 裴重华 段晓惠 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期769-775,共7页

为了促使高氯酸铵(AP)在更低的分解温度下获得更高的放热量,通过对其粒径、形貌和微结构调控,来改善AP的热分解性能;采用冰模板法结合冷冻干燥技术来构筑AP的分级结构空心微球(HM-AP),通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(... 为了促使高氯酸铵(AP)在更低的分解温度下获得更高的放热量,通过对其粒径、形貌和微结构调控,来改善AP的热分解性能;采用冰模板法结合冷冻干燥技术来构筑AP的分级结构空心微球(HM-AP),通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、比表面积和孔径分析仪、TGA-FTIR热红联用仪,对其形貌、微结构以及热分解性能进行表征。结果表明,HM-AP的表观形貌为三维纳米网格结构聚集而成的开口空心微球,微球直径约0.5~2μm,网格中AP的粒径约20nm;HM-AP包含大量的中孔(孔径2~6nm),比表面积为6.94m^(2)/g,孔体积为0.0237cm^(3)/g。由于纳米尺寸效应和分级结构效应,HM-AP在DSC曲线上仅有一个尖锐放热峰,分解峰温较原料AP的高温分解(HTD)峰温提前了123.2℃,放热量是原料AP的7.6倍,表观活化能从原料AP的185.89kJ/mol降低到170.67kJ/mol,说明HM-AP的热分解效率和速率较原料AP得到显著改善。 展开更多

关键词 物理化学 AP 三维纳米网格结构 冰模板法 空心微球 热分解性能

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仿生层状骨架结构的可控构筑及其显微结构表征 被引量：1

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作者 孙晓毅 邓清井 +2 位作者 张宇贝 李逢时 岳永海 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期713-721,共9页

发展兼具轻质、高强、高韧的高性能新材料始终是工程材料领域长期追求的目标之一。然而,高强和高韧、高强和轻质之间通常是相悖的。自然界中很多天然材料巧妙地解决了这一问题,受此启发,采用冰模板法实现了一系列仿生层状骨架结构的可... 发展兼具轻质、高强、高韧的高性能新材料始终是工程材料领域长期追求的目标之一。然而,高强和高韧、高强和轻质之间通常是相悖的。自然界中很多天然材料巧妙地解决了这一问题,受此启发,采用冰模板法实现了一系列仿生层状骨架结构的可控制备,并利用扫描电子显微镜对其显微结构进行了系统的结构表征,这些骨架结构有望成为新的结构增强基元,实现复合材料力学性能的提升。实验结果表明:与单向冰模板法相比,双向冰模板法制备的层状结构具有更高的有序度;通过精准调控浆料中氧化铝的含量,实现了层间次级结构从凸起、半连接到完全桥连的可控制备;同时,氧化铝层厚度可实现由8μm~20μm,层间距由65μm~50μm的连续可控调节;值得注意的是,双向冰模板法制备层状骨架的实验方法具有普适性,成功实现了多种层状陶瓷基、金属基骨架结构的可控制备。 展开更多

关键词 仿生层状骨架结构 冰模板法 微结构调控 结构表征

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以光伏晶硅废料构建三维骨架增强环氧树脂的导热性能

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作者 姚健 《合成树脂及塑料》 CAS 北大核心 2023年第6期16-21,共6页

以提纯的光伏晶硅废料为原料,添加高导热的片状BN粉末,采用冰模板法与真空浸渗环氧树脂(EP)相结合的方法制备了EP/Si3N4-SiC-BN复合材料,并研究了其性能。结果表明:Si粉氮化反应产生的晶须在Si3N4-SiC-BN三维网络骨架中相互接触并分布... 以提纯的光伏晶硅废料为原料,添加高导热的片状BN粉末,采用冰模板法与真空浸渗环氧树脂(EP)相结合的方法制备了EP/Si3N4-SiC-BN复合材料,并研究了其性能。结果表明:Si粉氮化反应产生的晶须在Si3N4-SiC-BN三维网络骨架中相互接触并分布在垂直定向的孔隙通道内;BN用量为晶硅废料质量的20%时,EP/Si3N4-SiC-BN复合材料的热导率最大,为1.08 W/(m·K);随着BN含量的增加,复合材料的抗弯强度降低,BN用量为晶硅废料质量的5%时,抗弯强度最大,为133.6 MPa。 展开更多

关键词 环氧树脂 光伏晶硅废料 氮化硅 碳化硅 氮化硼 冰模板法 热导率

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