材料研究学报杂志

材料研究学报杂志2020年第8期

• 溅射沉积掺Ag的SnSe薄膜的微结构和热电性能

  李贵鹏, 宋贵宏, 胡方, 杜昊, 尹荔松

  使用粉末烧结SnSe合金靶高真空磁控溅射制备掺杂Ag的SnSe热电薄膜，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段分析薄膜的相组成、表面形貌、截面形貌、微区元素含量和元素分布，利用塞贝克系数/电阻分析系统LSR-3测量沉积薄膜的电阻率和Seebeck系数，研究了不同Ag含量SnSe薄膜的热电性能。结果表明，采用溅射技术可制备出正交晶系Pnma结构的SnSe相薄膜，掺杂的Ag在薄膜中生成了纳米Ag3Sn。与未掺杂Ag相比，掺杂Ag的SnSe薄膜其电阻率和Seebeck系数(绝对值，下同)明显减小。并且在一定掺杂范围内，掺杂Ag越多的薄膜电阻率和Seebeck系数越小。未掺杂Ag的SnSe薄膜样品，其Seebeck系数较大但是电阻率也大，因此功率因子较小。Ag掺杂量(原子分数)为7.97%的样品，因其Seebeck系数绝对值较大而电阻率适当，280℃时的功率因子最大(约为0.93 mW·m-1·K-2)，比未掺杂Ag的样品(PF=0.61 mW·m-1·K-2)高52%。掺杂适量的Ag能提高溅射沉积的SnSe薄膜的热电性能(功率因子)。

• 直链淀粉-鹅去氧胆酸接枝聚合物的合成及其自组装行为

  熊校勤, 张洪权, 方婵雨

  使用1-乙基-3-(3－二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)交联剂合成一种直链淀粉接枝鹅去氧胆酸聚合物(Amylose–chenodeoxycholic acid conjugates, AMY-CDCA)，并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和紫外光谱法对其进行了表征。结果表明，CDCA已经成功地接枝到直链淀粉骨架上，接枝度为138.15/100个葡萄糖单元。可用透析法将AMY-CDCA聚合物制备成球形并具有核壳结构的胶束，其平均粒径为224 nm，多分散指数为0.110。使用疏水性荧光探针芘和尼罗红研究了胶束的组装行为。结果表明，聚合物的临界胶束浓度(CMC)为2.8×10-3 mg/mL，其疏水核心对尼罗红有增溶作用。

• 硅橡胶表面壳聚糖载铜凝胶涂层的制备及其抗菌功能

  王立蓉, 关宏宇, 陈姗姗, 张炳春, 杨柯

  在硅橡胶表面制备一种具有抗感染功能的涂层—壳聚糖载铜凝胶涂层。为了克服硅橡胶的生物惰性,在其表面制备涂层,先用逐步化学接枝法对其表面进行活化预处理,然后化学接枝壳聚糖载铜凝胶涂层。对比浸泡前后涂层的形貌,研究了活化预处理对功能化涂层与硅橡胶基体之间结合性能的影响。结果表明,用化学接枝法可在硅橡胶表面生成丰富的活性官能团从而提高了功能化涂层与硅橡胶的结合强度。载铜功能化涂层使硅橡胶导管具有良好的抗菌功能。

• 四氧化三钴/碳纳米管薄膜的水热合成及其储锂性能

  刘芝君, 李之锋, 王春香, 谢光明, 黄庆研, 钟盛文

  以5-磺基水杨酸和戊二酸为螯合和氧化试剂，在水热条件下将硫酸钴氧化成纳米级Co3O4。以碳纳米管薄膜为载体将Co3O4颗粒紧密地附着在碳纳米管上使其填充入碳纳米管薄膜的空隙生成Co3O4/碳纳米管复合材料薄膜(Co3O4@CNTs)，并研究其储锂性能。电化学测试结果表明，Co3O4@CNTs薄膜具有较高的放电比容量和优异的倍率性能，在0.2C倍率下初始放电比容量高达1712.5 mAh·g-1，100圈循环后放电比容量为1128.9 mAh·g-1的；在1C倍率下100圈循环后放电比容量仍然保持527.8 mAh·g-1。Co3O4@CNTs薄膜优异的性能源于Co3O4与CNTs的协同作用。高分散性的Co3O4增大了活性材料与电解液之间的接触面积，CNTs有助于形成良好的导电网络提高电子电导率，进而提高了Co3O4负极材料的循环性能和倍率性能。

• 一步水热法制备纳米SnO2@C复合材料及其储锂性能研究

  李玲芳, 曾斌, 原志朋, 范长岭

  以两种糖类化合物(葡萄糖与水溶性淀粉)为碳源，以SnCl4.5H2O为锡源用一步水热法制备了SnO2@C复合物。使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、N2吸脱附法和透射电镜(TEM)表征其组成和微观结构，并采用恒电流充放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)表征其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明，糖类前驱体衍生的热解炭和直径为4~5 nm的SnO2纳米点生成了稳定的复合结构，炭基体的缓冲作用和材料纳米化缓解了SnO2的体积膨胀效应，使材料的结构稳定性和电化学性能提高。由于葡萄糖热解炭的有序度比淀粉热解炭更高，这组试样具有更好的循环性能和倍率性能，在2 A/g大电流密度下其比容量高于400 mAh/g。

• 尼龙66及其复合材料的热分解动力学

  苗月珍, 王昕彤, 谢梦舒, 戚克振, 初增泽, 孙秋菊

  使用热重分析仪测定尼龙66(PA66)和两种不同玻纤增强尼龙66复合材料(GF/PA)的热分解曲线，用Kissinger法和Crane法研究了PA66和GF/PA的热分解动力学。结果表明:PA66、GF/PA-1和GF/PA-2的热分解反应级数分别为0.949、0.912和0.921，表明均为一阶热分解过程；热分解活化能分别为218.65 kJ/mol、121.81 kJ/mol和132.23 kJ/mol，表明玻纤的加入显著降低了PA66的热分解活化能。在加热速率相同的条件下两种GF/PA达到最大热分解速率的温度都比PA66的低，表明玻纤虽然改善了PA66的性能，但是加快了PA66的热分解过程，说明存在着“灯芯效应”。

• 添加稀土Dy对Cu50Zr46Al4合金的非晶形成能力和力学性能的影响

  李冬梅, 谭力铭, 赵晴, 谢晗晞, 余鹏, 夏雷

  使用铜模吸铸法制备Cu50-xZr46Al4Dyx(x=0~4)系列合金,研究了Dy对其非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,添加1%~2%(原子分数)的Dy能明显提高Cu50-xZr46Al4Dyx合金的热稳定性和非晶形成能力。添加适量的Dy能提高体系的强度和塑性变形能力。还讨论了添加Dy元素影响Cu50-xZr46Al4Dyx体系非晶形成能力和力学性能的机理。

• 新型奥氏体耐热钢CHDG-A的动态再结晶行为及其动力学模型

  程晓农, 桂香, 罗锐, 徐桂芳, 袁志钟, 周宇森, 高佩

  进行新型奥氏体耐热钢(CHDG-A)的热压缩实验，研究了在900~1100℃、应变速率为0.01-10 s-1条件下这种钢的热变形特征。结果表明:随着变形温度的提高或应变速率的降低这种钢的流变应力显著降低。基于Arrhenius模型构建了这种材料的本构方程，得到CHDG-A热变形激活能Q为515.618 kJ/mol。微观组织分析结果表明，动态再结晶(DRX)是该材料在实验热变形条件下最主要的软化方式，DRX形核主要通过晶界弓出，变形温度的升高和应变速率降低均有利于再结晶形核。基于真应力-应变曲线求得动态再结晶用Z参数表示的峰值和临界值(σp、εp、σc和εc)，并确定了εc/εp，σc/σp的比值分别为0.52和0.98。同时，还基于Avrami方程建立了CHDG-A的DRX动力学模型。

• Al2O3包覆Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2富锂正极材料的电化学性能

  左成, 杜云慧, 张鹏, 王玉洁, 曹海涛

  用溶胶凝胶法制备了Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2富锂锰基正极材料，用均匀沉淀法对其进行不同比例Al2O3的表面包覆改性，并对其进行XRD、TEM表征和电化学性能分析。结果表明，包覆后的材料保持了原来的层状结构，Al2O3均匀地包覆在材料颗粒表面形成纳米级包覆层。在0.1C、2.0~4.8 V条件下Al2O3包覆量(质量分数)为0.7%的正极材料首次放电容量为251.3 mAh/g，首次库仑效率达到76.1%，100次循环后容量保持率达92.9%。包覆Al2O3抑制了循环过程中的电压衰减，适量的Al2O3包覆使正极材料的电化学性能提高。

• 基于分子动力学模拟的纳米多晶α-碳化硅变形机制

  施渊吉, 陈显冰, 吴修娟, 王红军, 郭训忠, 黎军顽

  在考虑晶界和温度效应影响的条件下，基于分子动力学法使用Vashishta势函数研究多晶α-碳化硅基体在纳米压痕作用下的塑性变形机制，分析载荷位移曲线并通过识别变形结构描述了变形区域中的原子破坏和迁移轨迹变化。在下压过程中，因接触载荷不断增大在接触区的晶粒内产生无定型化相变并不断向晶体内部扩展，扩展到晶界处被阻碍住。随着载荷的持续增大，晶界作为位错发射源在高应力水平下出现1/2〈110〉全位错滑移。同时，随着温度的升高α-碳化硅多晶的承载能力下降，特别是材料内部出现塑性变形，位错从晶界处形核长大并向晶体内部扩展，最后形成‘U型’位错环。

• FDM型3D打印316L不锈钢试样和La对析出物形貌和分布的影响

  蔡国栋, 程西云, 王典

  使用微米级316L不锈钢粉末和蜡基粘结剂制备热融性喂料，用FDM型金属3D打印方法和工艺3D打印成形目标模型生胚，经过脱脂和烧结成形为最终金属试样。对制备出的金属试样进行性能表征和测试，验证了此种成形方式的可行性，针对试样中析出物的形貌不规则和晶界上的夹杂物，研究了稀土La对析出物的影响。根据生胚脱脂后形成的微孔结构，提出一种液相添加稀土La的方法。结果表明:用FDM型3D打印能制备316L不锈钢试样，用液相添加法可向生胚中添加微量稀土La，质量比为0.3%的LaCl3能显著改善烧结后试样中析出物的微观形貌和分布。