摘要：碳化硅陶瓷是一种重要工程材料,但具有一定的脆性,这限制了其进一步应用。二维石墨烯具有诸多优良特性,可以作为第二相对碳化硅陶瓷材料进行性能改善。然而石墨烯在陶瓷基体中存在分散性较差等问题,难以发挥其对陶瓷基体的改性作用。为解决以上问题,本工作以陶瓷有机前驱体聚碳硅烷和工业可膨胀石墨为原料,通过前驱体–纳米插层技术制备了少层石墨烯纳米片(GNPs)的体积分数分别为1%、3%和5%的SiC/GNPs陶瓷基复合材料。GNPs在SiC陶瓷基体中呈阵列态平行排布,显示出极高的取向性;随着GNPs含量增加,阵列中GNPs的间距依次递减,表现出一定的微观组织拓扑可调节性;加入GNPs显著提高了SiC陶瓷的断裂韧性,当GNPs含量为3%时,样品的相对密度为98.5%,抗弯强度为445 MPa,断裂韧性达到最高值5.67 MPa·m^(1/2),相比纯SiC陶瓷提高了40%,由GNPs引发的裂纹偏转与桥连是主要的增韧机制。而进一步提高GNPs含量,断裂韧性下降至4.37 MPa·m^(1/2)。这种含有石墨烯阵列的复合材料可以用于新型“结构–功能一体化”SiC基陶瓷器件的设计与开发。

摘要：多层陶瓷电容器(Multilayer ceramic capacitors,MLCC)作为市场占有率最高的无源电子元器件,是基础电子元件产业中需要突破关键技术的重点产品之一,在汽车电子、5G通讯、电网调频、航空航天等领域有广泛的应用。在小型化、薄层化发展趋势下,MLCC的介质层厚度不断降低,单层介质在相同电压下的电场显著增大,尤其是中高压超薄层MLCC。因此,MLCC的可靠性愈发成为一项关键的产品质量指标。本文结合加速老化测试、高温阻抗谱、漏电流测试,系统研究超薄层MLCC的劣化机理,揭示抑制氧空位的迁移与富集是保证超薄层MLCC可靠性的重中之重。为此,应减小介质层内部的氧空位浓度,增大其迁移所需的激活能,提高界面肖特基势垒,从而提升超薄层MLCC的可靠性。本文的研究成果为超薄层MLCC介质材料的设计提供了有力指导。

摘要：通过弹性力学方法计算了基于厚度剪切模式的铌酸锂(LiNbO_3)基磁电复合材料磁电系数与铌酸锂晶体切型、磁致伸缩材料种类、材料尺寸的关系,并讨论了两种不同复合结构边界条件对剪切磁电性能的影响.计算结果表明:(xzt)30°切型铌酸锂单晶具有最大剪切压电系数dp15,制作成的复合材料具有最大剪切磁电系数αE15;通过两相尺寸优化,伸缩-剪切模式Terfenol-D/LiNbO_3复合材料最大剪切磁电系数为24.13 V/(cm·Oe),剪切-剪切模式Metglas/LiNbO_3复合材料最大剪切磁电系数为11.46V/(cm·Oe).实验结果与理论计算规律相符,研究结果为剪切磁电复合结构的设计、剪切模式铌酸锂切型的选择优化提供了指导,有望利用高机械品质因数Q_m值的铌酸锂单晶设计高频谐振磁场探测器.

摘要：增材制造是近10年来全球范围内热议的话题。相比于高分子和金属材料,陶瓷的增材制造技术突破较晚,但近年来的发展也使其成为了业界一大热点。依据陶瓷增材制造发展现状与高分子和金属增材制造的发展历程,提出“增才制造”这一通过增材原理实现“成型一成性一体化”部件的理念。首先剖析增材制造“个性化”内涵的演变及这一演变的根本原因,而后分析了当前各类陶瓷增材制造技术的技术瓶颈以及这些瓶颈中蕴含的陶瓷材料“成型一成性一体化”潜力,最后指出实现陶瓷“增才制造”的可能路径与关注点。

摘要：用带底座的Pb(Zr,Ti)O3薄片阵列作为压电相,Terfenol-D粉末与树脂的混合物作为磁致伸缩相,灌注复合得到准2-2型磁电多层三相复合材料.研究了这种准2-2型多层结构在不同偏置磁场和不同角度下的磁电效应.其面内相互垂直的两个方向磁电电压系数分别在0.15和0.225T磁场下达到峰值,低频下分别为1.62×105V.m-1T-1和1.75×105V.m-1T-1;而在垂直于面内方向,低频下磁电系数仅有1.3×104V.m-1T-1,体现出显著的磁电各向异性.这种准2-2型磁电多层复合材料具有较好的交流磁场灵敏度,在谐振频率下可以探测到10-9T的交流磁场的变化.进行合适的设计和排列,可以探测空间磁场的大小和方向,有望应用于磁场传感器等领域.

摘要：太赫兹(THz)技术因其在高速无线通信、无损成像、光谱检测等领域的应用价值而备受关注,然而能高效调制太赫兹波的材料仍亟需开发。由周期性亚波长结构组成的超材料可精确地调控电磁波的振幅、相位和偏振,为设计超紧凑和高性能太赫兹器件提供了新的机遇。太赫兹超材料可通过改变谐振模态进而调控太赫兹波,但米氏共振等常用模态由于较低的谐振强度导致调控效率有限。Fano谐振具有更强的谐振强度,且对外界介电环境十分敏感,可极大提高太赫兹波的调控效率和灵敏度。基于泵浦光激发高阻硅中非平衡载流子的机制,设计并实验验证了一种高效光调控的全介质太赫兹Fano超材料。结果表明:通过近红外激光泵浦控制高阻硅的电导率,可以实现Fano谐振强度的有效调控,调制率可达到87%,比同一结构上Mie式电偶极谐振的调制效率提高了70%,实现了对太赫兹波的高效调控。制备方法简单、调制效果明显,可通过改变超材料样品尺寸灵活设计工作频段,为太赫兹波段的高性能调控器件提供了一种可行的设计思路和方法。

摘要：将成骨前体细胞株MC3T3-E1,分别接种于含10%壳聚糖微球的复合材料和磷酸钙骨水泥基体上进行培养,采用MTT法检测细胞在材料表面的增值情况,通过对碱性磷酸酶活性ALP的测定,表征前成骨细胞向成熟成骨细胞的分化状况,并利用环境扫描电镜(ESEM)观察了细胞在材料表面的粘附、增值和生长情况。结果表明,两种材料均具有良好的细胞相容性。细胞在含10%壳聚糖微球的复合材料表面增殖、分化能力更强,表现出了比磷酸钙骨水泥基体材料更好的细胞亲和性。

摘要：采用在磷酸钙骨水泥中添加一定量的PHBV微球来制备在初期有较高的抗压强度,而后随着PHBV微球的降解,在磷酸钙骨水泥基体中形成三维孔隙结构的PHBV微球/磷酸钙骨水泥复合材料。选用的骨水泥的固相成分以α-TCP为主,液相成分为NaH_2PO_4/Na_2HPO_4、KH_2PO_4/K_2HPO_4缓冲溶液,PHBV微球直径为100μm～300μm,主要研究不同的固化液,固液比以及PHBV微球添加量对PHBV/磷酸钙骨水泥复合材料抗压强度等性能的影响,制备出凝固时间在15min～30min,具备一定可注射性,抗压强度达到10MPa～30 MPa的PHBV微球/磷酸钙骨水泥复合材料。最终制备的PHBV微球/磷酸钙骨水泥复合材料能够满足骨修复材料的要求。

摘要：通过以平均粒径300μm的SiC为骨架材料,特定配比的高岭土、长石和二氧化硅的混合物为粘结剂,制备了可用于高温过滤膜管支撑体的SiC基多孔陶瓷。将粘结剂在1300℃烧结并保温1h,X射线衍射(XRD)分析表明粘结剂中主要为石英相和玻璃相。多孔陶瓷的气孔率随着粘结剂含量从3%增加到15%(质量分数,下同)先升高后降低,其抗弯强度随着粘结剂含量的增加而增加。在粘结剂含量为10%时,多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度都取得了较高的值,分别是34.3%和36.6MPa。压汞法测得其平均孔径为24μm,孔径分布较窄。用X射线能谱(EDS)测得不同SiC颗粒粘结处的粘结剂的元素组成,并与粘结剂设计组成对比,结果显示粘结剂各组分在多孔陶瓷中分布较均匀。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔陶瓷试样条断面的形貌。研究表明此多孔陶瓷可用作高温煤气过滤管的支撑体材料。

摘要：本文以智能超材料关键技术为主线,基础研究和新产品研发为辅,简要论述近年来智能超材料的发展现状和趋势。根据智能超材料所调控激元的不同,可分为智能电磁超材料,智能机械超材料,智能热学超材料,智能耦合超材料,此外两项关键技术为智能超材料新型设计与仿真技术和材料制备技术与材料基因工程。这些智能超材料在科学基础研究方面涉及超材料中多物理场耦合机制,新型人工原子与人工分子设计,超材料与自然材料的融合,超材料可调性探索和新型传感型超材料机制探求。基础研发和技术拓展将推进智能超材料施展到更加广泛的应用领域,如微型天线及无线互联,光电磁隐身,医学图像上用的完美成像,航空航天和交通车辆所用的智能蒙皮,精密仪器制程与片上实验室集成型超材料等。基于上述国内外智能超材料研究的发展趋势,本文进行了系统性的分类厘清,并分析了其研究现状,给出了我国智能超材料发展的美好愿景。