分类： 材料科学 >> 电子、光学、磁材料 提交时间： 2023-10-26
Cheng, Teresa
Hu, Han
Valizadeh, Navid
Liu, Qiong
Bittner, Florian
Yang, Ling
Rabczuk,Timon
Jiang, Xiaoning
Zhuang, Xiaoying
摘要：Triboelectric nanogenerators (TENGs) are promising self-powering supplies for a diverse range of intelligent sensing and monitoring devices, especially due to their capability of harvesting electric energy from low frequency and small-scale mechanical motions. Inspired by the fact that contact-separation mode TENGs with small contact areas harvest high electrical outputs due to fringing effect, this study employed discontinuity on the dielectric side of contact-separation mode TENGs to promote fringing electric fields for the enhancement of electrical outputs. The results reveal that the TENGs with more discontinuities show higher overall electric performance. Compared to pristine TENGs, the TENGs with cross discontinuities increased the surface charge by 50% and the power density by 114%. However, one should avoid generating discontinuities on tribonegative side of TENGs using metal blade within a positive-ion atmosphere due to the neutralization through electrically conductive metal blade. The computational simulation validated that the TENGs with discontinuities obtained higher electrical outputs, and further investigated the effect of discontinuity gap size and array distance on TENGs performance. This study has provided a promising method for the future design of TENGs using discontinuous structures.
分类： 材料科学 >> 电子、光学、磁材料 提交时间： 2023-08-23 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要：“镓体系”半导体材料具有高效光电转换效率和光谱覆盖广的突出优点，是助力实现光电子信息产业 突破的关键基础材料。为抢占“镓体系”半导体科技制高点，文章在分析“镓体系”半导体科技的战略意 义、重大需求和国内外发展态势基础上，从建制化科研组织、基础研究、自主可控的平台建设等方面对我国 发展“镓体系”半导体科技提出了政策建议。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-08-14
摘要：作为一种新型的建筑材料，泡沫混凝土因其密度小，保温、隔热、隔音且防火性能好的特点以及在利废性、使用成本等方面的优势，于我国墙体材料与建筑节能等方面的战略政策规划上，起到了越来越重大的作用。本文介绍了泡沫混凝土的组成及其应用，并总结了在现实使用时合适的配合比设计，对比了国内外泡沫混凝土发展情况，提出了泡沫混凝土目前应用上的问题，在此基础上作出相关展望，并以个人视角提出泡沫混凝土的一些新应用。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用动电位极化(PDS)、电化学阻抗谱(EIS)、电容测量以及阵列电极等技术研究了Cu的短期贮存对其腐蚀电化学行为的影响。结果表明，金属Cu表面膜呈现p型半导体结构，经过短期贮存后载流子浓度减小，腐蚀电位正移，腐蚀电流密度下降，表面膜对腐蚀阴极过程、阳极过程均有抑制作用。Cu在NaCl液滴下呈现典型的局部腐蚀特征；经过贮存后，电极表面润湿性减弱，腐蚀活性降低，总体平均腐蚀强度减弱，但是局部腐蚀强度反而增强。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：基于Gumbel极值I型分布，对在线检测原始数据进行处理，建立油气管道最大腐蚀深度预测模型，确定整条油气腐蚀管道可能存在的最大腐蚀深度；以此建立管道剩余壁厚模型，来预测油气管道的剩余寿命；最后以国内的某一管道为例，将该模型应用于整条管道的剩余寿命预测中，预测结果为19.95a，表明该方法预测的结果是合理的。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：分析了耐海水腐蚀钢筋00Cr10MoV的显微组织和力学性能，并采用盐雾、周浸腐蚀实验、电化学阻抗谱以及极化曲线等测试方法进一步评价其耐蚀性能。结果表明，该耐海水腐蚀钢筋的显微组织主要为铁素体加贝氏体，屈服强度达到450MPa以上；与普通的20MnSiV钢筋相比，该材料在模拟海洋环境中有优异的抗腐蚀性能，电荷转移电阻达到1.37×105Ω·cm2，是20MnSiV钢筋的100多倍；其表面的腐蚀产物主要以α-FeOOH，β-FeOOH和γ-FeOOH为主，含有少量Fe3O4和微量含氯产物Na3CrCl16，Fe+3O(OH，Cl)。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用70℃、3.5%(质量分数)的海盐溶液对不饱和聚酯玻璃钢及环氧乙烯基酯玻璃钢进行加速老化实验，研究了玻璃钢的耐海水腐蚀性能，并对2mm厚的玻璃钢防护层的抗Cl-渗透寿命进行了预测。结果表明：不饱和聚酯玻璃钢在海水中容易发生水解腐蚀，其抗Cl-渗透寿命约为30a；而环氧乙烯基酯玻璃钢的抗Cl-渗透寿命约为70a，具有更好的耐海水腐蚀性能。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用周浸实验模拟了A1060纯Al在我国万宁、西沙两种海洋大气环境下的腐蚀行为，用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和失重法等方法研究了A1060纯Al在室内模拟大气环境和户外实际大气环境中的腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀动力学之间的相关性。结果表明，周浸实验后A1060的腐蚀形貌、腐蚀产物组成、腐蚀动力学规律与实际热带海洋大气环境暴露实验结果的相关性较好。结合灰关联法建立了A1060在两种海洋大气环境下的腐蚀寿命预测模型。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：从汽水系统腐蚀产物迁徙过程入手，探讨了超临界机组汽水系统腐蚀产物的来源，即低压加热器和高压加热器等部件发生流动加速腐蚀产生大量腐蚀产物，进入工质随工质进行迁徙。由于工质物性参数的变化，腐蚀产物溶解度降低，大量腐蚀产物沉积在高温管道。研究发现，炉管氧化皮的生成一方面来源于自身高温氧化，另一方面来自腐蚀产物沉积。结果表明，汽水系统不同部件内腐蚀形式不同，可以通过提高给水品质来抑制腐蚀产物迁徙对机组的影响，保证机组安全稳定运行。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：通过失重法研究了锅炉尾部材料碳钢和不锈钢在ABS(硫酸氢铵)和H2SO4两种溶液中的腐蚀行为，利用动电位极化曲线分析腐蚀特性。采用SEM/EDS和XPS表征手段分析了腐蚀产物表层的形貌和元素组成以及化合态。结果表明：不锈钢对ABS有更好的耐蚀性，且随着ABS溶液浓度的增大，腐蚀变剧烈。腐蚀产物的种类有Fe2O3，FeOOH，Fe3O4和铁的硫酸盐。碳钢和不锈钢在等浓度的ABS和硫酸溶液中腐蚀过程相似，说明ABS具有很强的腐蚀性。腐蚀机理为碳钢表面首先发生酸性腐蚀，H+作为去极化剂，有H2析出。随着酸度的消耗，金属表面会发生氧腐蚀，溶解氧作为去极化剂。Fe2+接着被进一步氧化为Fe3+，再发生一系列的次生反应，生成Fe的氧化物以及硫酸盐等。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用二苯碳酰二肼比色法分析测试了不同状态的304不锈钢样品在自来水环境下的Cr6+溶出规律，并对样品进行了微观组织分析。结果表明，不同状态的不锈钢材料中Cr6+溶出量差别很大，材料中的球状氧化物夹杂尺寸越大、数目越多，对应的Cr6+溶出量越高。采用粉末烧结的方法在金属中引入Cr2O3夹杂和Cr2O3+MnO2复合夹杂并测试Cr6+的溶出规律，结果显示MnO2的添加大幅度提高了Cr6+的溶出量，且氧化物添加量越多，Cr6+溶出量越大。证实了Cr/Mn复合氧化物夹杂分布(尺寸和密度)对不锈钢样品Cr6+溶出量有重要影响：在含Cl的水环境下，Cr/Mn复合氧化物夹杂既是Cr3+来源，又提供了氧化剂使Cr3+转化为Cr6+。这表明通过控制铸件或粉末冶金件中的Cr/Mn复合氧化物夹杂的尺寸和数目，可大幅度降低材料Cr6+的溶出量。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用慢应变速率拉神(SSRT)实验和SEM研究了SRB对X100管线钢在典型的酸性土壤(鹰潭土壤模拟溶液)中应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明，X100钢母材和焊缝在无菌的鹰潭土壤模拟溶液中的SCC敏感性高于有菌时的，X100钢母材和焊缝在无菌和有菌酸性土壤中的断裂模式均为穿晶SCC断裂，说明SRB的存在抑制了X100钢的脆变，导致X100钢的SCC敏感性降低，这可能是由于SRB能在X100钢表面快速生长繁殖并形成生物膜，该生物膜随时间的增加会不断的堆积并变得致密，一定程度上阻隔了腐蚀性Cl-进入钢基体表面，致使X100钢的SCC敏感性减小。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：通过浸泡实验研究了不同浸泡时间下X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中形成的腐蚀产物膜的变化规律，通过SEM观察了腐蚀产物膜的微观形貌，通过XRD分析了腐蚀产物膜的物相组成；借助循环极化曲线和电化学阻抗等方法，研究了腐蚀产物膜对X80管线钢点蚀行为的影响规律和机理。结果表明：随着浸泡时间的延长，X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中形成的腐蚀产物膜逐渐增厚，致密性逐渐提高。当浸泡时间达到168h以后，腐蚀产物膜明显地分为了内外两层。表面存在的腐蚀产物膜可以阻碍或抑制X80管线钢的点蚀行为，这主要是因为表面腐蚀产物膜减少了蚀孔萌生的几率，增大了蚀孔长大的阻力。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：以自制酞菁铜二磺酸(CuPc-(SO3H)2)为原料，采用“掺杂-脱掺杂-再掺杂”方法对本征态聚苯胺(EBPANI)进行导电改性。IR和UV-Vis分析表明，CuPc-(SO3H)2成功地对EBPANI进行了掺杂改性。四探针仪测试改性后的聚苯胺电导率为1.95S/cm。通过电化学、耐酸性和中性盐雾实验等方法检测聚苯胺涂层的耐蚀性能，结果表明，CuPc-(SO3H)2能有效地掺杂EBPANI，在5%(质量分数)HCl溶液中浸泡15d和中性盐雾实验12.5d，CuPANI涂层只出现少量气泡和8%的白霜，在3.5%NaCl溶液中CuPANI涂层使Fe的腐蚀电位从-0.849V正移至-0.646V，说明CuPANI涂层对钢基片具有良好的防腐蚀性。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：通过EIS对3种无溶剂环氧防腐涂层在60℃下流速为2m/s、含1%(质量分数)石英砂的模拟海水环境中的失效行为进行了研究，并利用SEM观察了冲刷后涂层的表面形貌，利用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察了涂层/金属的断面形貌。结果表明，与静态条件相比，流动含砂条件明显加速了无溶剂涂层的失效过程。冲刷条件下，胺类固化环氧粉末涂层和酚醛胺固化环氧液体涂层由于固化交联速度慢，结构比较致密，失效过程主要分为3个阶段：介质在涂层中传输阶段、基体金属腐蚀发生阶段和基体金属腐蚀发展与涂层失效阶段；酚醛固化环氧粉末涂层由于固化速度快，内部孔隙较多，涂层较快形成贯穿通道，失效中期阶段缩短且不明显，失效过程主要为两个阶段。研究结果表明，涂层体系内部存在孔隙是加速涂层失效的一个重要因素。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：利用紫外光电子能谱(UPS)对比表征了纳米和普通晶粒的304不锈钢、工业纯铝以及工业纯铁室温时的价电子结构。利用X射线光电子能谱(XPS)表征了上述材料在不同浓度盐酸溶液中浸泡不同时间后，表面氧化膜的电子结构；以及纳米和普通晶粒的304不锈钢在空气中高温氧化(室温至900℃升温阶段，900℃下恒温24h)后，氧化膜的电子结构。根据这些实验结果建立了金属材料腐蚀性能与材料的价电子结构和氧化膜电子结构之间的关系，提出了金属材料腐蚀性能本征参量概念。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：制备了一种以氯乙烯-丙烯酸共聚物为成膜物质，磷酸作为转化剂的转化型带锈涂料，通过对添加不同质量分数磷酸的涂料样板进行盐雾实验、电化学测试及分析，研究了磷酸含量对带锈涂料性能的影响。通过涂层表面的微观分析，研究了磷酸与铁锈之间的反应情况。结果表明：磷酸主要与铁锈中较活泼的纤铁矿反应，将其转化为致密的磷酸铁膜对基底进行保护。添加10%磷酸的涂层在盐雾实验和电化学实验中较其他涂层表现出了最佳的综合耐蚀性能。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用水热法制备纳米ZnS，与化学氧化法制备的聚苯胺(PANI)按不同比例混合，制得纳米ZnS改性PANI复合物，将其涂覆于Q235碳钢表面制备复合涂层。采用SEM，AFM，XRD和FTIR表征纳米ZnS改性PANI复合涂层的表面形貌和结构，利用动电位极化和EIS研究复合涂层浸泡在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明，纳米ZnS改性PANI复合涂层中ZnS和PANI二者均匀分散，显著提高其耐蚀性能。当ZnS和PANI的质量比为1∶1时，性能最优，在3.5%NaCl溶液中浸泡7d，复合涂层的保护效率高达99.9%；浸泡30d后复合涂层的表面形貌发生变化，仍为致密的保护膜，对基底材料具有较好的保护作用，使其免受溶液离子的侵蚀。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：通过光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了Mg-xZn-yGd(x=1~3，y=0~3)合金的挤压态组织及腐蚀形貌。结果表明：挤压态组织得到细化，平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的(30±3)μm降到Mg-3Zn-1Gd合金的(10±2)μm，说明挤压过程发生了明显的动态再结晶，第二相沿挤压方向趋于带状分布。Mg-xZn-yGd合金的腐蚀以点蚀为主，在浸泡的时间段内，Mg-3Zn-2Gd合金的腐蚀速率最快，Mg-3Zn合金的腐蚀速率最低。经固溶处理后，Mg-3Zn-2Gd和Mg-3Zn-3Gd合金的腐蚀速率由原来的(0.605±0.025)和(0.352±0.021)mg/(cm2·h)分别降为(0.085±0.010)和(0.167±0.020)mg/(cm2·h)。随着Zn含量的增加，自腐蚀电流密度逐渐降低，高频区容抗半环逐渐增大；随着Gd含量的增加，自腐蚀电流密度逐渐先升高后降低，高频区容抗半环先降低后升高。Mg-3Zn合金的自腐蚀电流密度最小，为8.65×10-3(mA/cm2)；而其Faraday电阻Rt最大，为3312Ω。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要：采用海洋大气环境暴露实验以及XRD，OM和SEM等分析手段，对比研究了5A90铝锂合金和2D12铝合金的显微组织、腐蚀行为和力学性能，探讨了腐蚀机制。结果表明，5A90铝锂合金的主要强化相为δ′(Al3Li)和T(Al2MgLi)，细密析出呈弥散分布，其微观腐蚀形貌与2D12铝合金存在明显区别，即晶界和晶粒内部同时发生腐蚀，晶间腐蚀特征不明显。用腐蚀失重表征铝合金腐蚀损伤程度，5A90合金腐蚀过程不符合幂函数规律，腐蚀造成的力学损伤明显大于2D12合金的。5A90合金的原始断裂方式以撕裂和韧窝为主，环境腐蚀作用促进合金由韧性断裂向沿晶脆性断裂的转变，严重降低材料塑性。
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