黄舸[1]2002年在《纳米多孔材料制备及力学相关问题的研究》文中研究说明二氧化硅纳米多孔材料是由胶体粒子相互聚结构成纳米多孔网络结构的一种高分散固体材料。具有高孔洞率、高比表面积和孔洞尺寸在纳米量级的特点。由于结构的特异性，使其具有了许多奇特的性质。但是在材料的制备上，一直存在着反应条件严格，容易开裂的问题，这就限制了该材料的制备条件和应用。因此，我们在对该材料进行了力学分析之后进行了材料的制备设计，采用了在常温常压下的微分干燥法来制备该材料。全文共分为两个部分：1．材料干燥过程的力学分析和力学设计对二氧化硅纳米多孔材料的干燥过程进行了初步的力学分析和描述，将凝胶干燥过程分阶段来讨论。在干燥初期讨论了卸载波所产生的动力学效应；在干燥中期分析了孔径分布不均匀对凝胶应力场的影响，并在实验中得到证实，而且较好的解决了孔径分布不均对纳米多孔材料干燥造成的影响问题；在干燥后期从宏观上对已经产生微裂纹的材料分析了孔隙率和吸附效应对其裂纹扩展所产生的影响。同时，力学分析对实验中控制反应条件以制备出性能良好的材料并有效的防止开裂起了很大的指导作用。2．掺Ni的二氧化硅纳米多孔材料和无机-高分子杂化材料的制备实验中以正硅酸乙酯为硅源，以无水乙醇为溶剂，以稀盐酸和稀氨水作为催化剂，采用溶胶凝胶法成功的制备了金属离子和二氧化硅气凝胶的杂化材料；在电场下对其进行电学处理，使得Ni离子在凝胶中呈梯度变化分布；通过实验选取合适的溶剂和催化剂，成功的制取了无机高分子杂化材料。并对实验中所制备的各种材料的结构、形态进行了一定的研究。
李鸿[2]2007年在《多孔纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合骨修复材料的研究》文中研究表明纳米羟基磷灰石／聚酰胺复合材料(n-HA／PA)是近年发展起来的一种新型医用复合材料。这种复合材料具有高度的仿生性，其无机相的纳米羟基磷灰石在化学组成和结晶结构上同骨磷灰石极为相似，其含量可达到65 wt％，亦接近自然骨中磷灰石晶体的含量水平；有机相聚酰胺(PA)与人体的胶原蛋白在分子结构上十分相似，含有极性的酰胺键和羧基，使其能引导组织细胞生长，促进细胞生成类骨质进而矿化，加快骨损伤的愈合。这类材料还具有优良的力学相容性，可用于承力骨的修复。由其制成的致密型脊柱和椎板等产品已经大量用于临床，并取得了良好的修复效果。这些结果表明纳米羟基磷灰石／聚酰胺复合材料具有优良的生物相容性、生物活性和与自然骨匹配的力学性能，是一种可用于承力部位骨修复和替代的新型高仿生性生物材料。本研究以纳米羟基磷灰石／聚酰胺复合材料为原料，采用化学发泡法，通过注塑和热压方式制备多孔材料，并对其性能进行研究。热压成型方式制备的多孔纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合材料(n-HA／PA66)孔隙率约为35％～57％，孔隙部分贯通，平均孔隙尺寸约为280～500μm。该多孔材料具有良好的力学性能，抗压强度达到13～46MPa。孔隙率和孔隙结构受单模材料用量，发泡剂比例和复合材料中纳米羟基磷灰石含量的影响。当发泡剂的用量为2 wt％，复合材料中羟基磷灰石的比例为30 wt％，单模材料的用量为11.5g或更低时，可获得良好的孔隙结构。XRD和IR分析表明热压法制备多孔材料对材料本身的组成和结构均无影响。注塑成型方式所获得的多孔n-HA／PA66材料具有较高的孔隙率，可达到87％，孔呈近似球状，分布均匀，孔径在50～700微米范围内，平均孔径约为300～500微米，抗压强度在1～33MPa之间。比较注塑和热压成型方式发现：注塑法适宜制备高羟基磷灰石含量、高孔隙率的多孔材料，而且效率极高。因此，注塑成型方式适合于大规模化生产。本研究还采用注塑成型方式制备了多孔纳米羟基磷灰石／聚酰胺6(n-HA／PA6)复合材料，考察了发泡剂的用量及多孔材料性能。结果发现：发泡剂的最佳比例为0.5 wt％，多孔n-HA／PA6材料具有与松质骨相似的多孔结构，孔径为100～700μm，孔的贯通性好，孔隙率可通过调节工艺参数进行控制，最高可达到88.6％；总孔隙率相近的情况下，n-HA含量高的多孔材料的压缩强度较高；孔隙率在58～88％范围内，多孔材料的抗压强度在1.1～15.6MPa，与人松质骨的抗压强度相当。对于生物医用材料而言，在用于临床前，其生物安全性必须得到评价。本研究按照GB／T16886和GB／T16175标准方法，选择细胞毒性试验、致敏试验、热原试验和溶血试验对多孔n-HA／PA66复合材料的生物安全性进行初步评价。结果表明：本研究制备的多孔n-HA／PA66材料无细胞毒性、无致敏性、无热原反应，溶血率为0.59％(小于5％)，可初步认为多孔n-HA／PA66材料具有良好的生物安全性，可用于骨组织修复。
刘静静[3]2016年在《燃尽物法制备氧化铝隔热耐火材料孔结构与性能相关性研究》文中研究表明工业窑炉的隔热保温性能对节能和环保起到重要的作用。氧化铝隔热材料由于强度高、使用温度高、热机械性能优异等特点,是目前用于高温窑炉炉衬性能最优良的隔热保温材料。目前氧化铝隔热材料主要为氧化铝空心球制品,该材料往往是通过电熔法先制备出空心球制备,存在耗能高、体积密度和热导率偏大等缺点。相比之下,烧结法制备的隔热材料能耗明显低于该方法,因此采用烧结法制备氧化铝隔热材料的研究显得十分重要。影响该类氧化铝隔热材料众多因素中,孔结构对材料的性能的影响最为显着。但是,通过优化孔结构参数(气孔率、孔径大小、孔径分布、孔形状等),来降低氧化铝隔热材料的热导率并提高其力学性能和抗热震性能的研究却鲜有报道。针对上述问题,本文的具体研究内容包括:首先研究了稻壳、锯末、淀粉和炭黑等造孔剂对氧化铝隔热材料的热导率、力学性能和抗热震性的影响,并采用MIAPS软件(图像法)分析了材料的孔结构。在此基础上,采用灰色关联和组织学理论揭示了孔结构对材料热导率的作用机理;而后利用分形理论探明了气孔的孔结构参数对材料力学性能的影响;最后借助断裂力学,计算了氧化铝隔热材料的抗热震参数,揭示了材料的抗热震机理;以上研究为进一步开发低导热、高强度和抗热震性能优异的氧化铝隔热材料提供比较和参考;在此基础上,利用铝溶胶浸渍修饰制备了综合性能优于氧化铝空心球砖的氧化铝隔热材料。通过对所制备材料的热导率、力学性能、抗热震性及孔结构的研究分析,可以得到如下结论:1.采用稻壳、锯末作为造孔剂,制备了氧化铝隔热材料,并借助MIAPS图像分析软件对材料的孔结构参数进行了表征。发现MIAPS软件可以对隔热材料的孔径分布、平均孔径等孔结构参数进行有效评价。随着造孔剂添加量的增大,试样的气孔率、平均孔径随之增大并且热导率逐渐下降。但是,该类造孔剂烧失后留下的狭缝形气孔容易导致应力集中,并且烧失后残留的Na2O和K2O等杂质会导致隔热材料力学性能以及荷重软化温度显着下降。此外,为了提高隔热材料力学性能,采用铝溶胶真空浸渍修饰孔形,发现试样的狭缝形气孔向类球形过渡的同时平均孔径显着降低,其力学性能也相应得到提高。2.为进一步优化氧化铝隔热材料的综合性能,采用球形度较高且无杂质的淀粉和炭黑作为造孔剂,制备了孔形为球形或者类球形的氧化铝隔热材料。结果表明,将粒径为微米级的造孔剂淀粉引入到氧化铝隔热材料中,尽管气孔形状的优化降低了材料的热导率,但是较大的孔径导致材料力学性能以及抗热震性能较差。与其他造孔剂相比,当引入纳米级造孔剂炭黑后,烧成后试样的孔径最小,并且展现出最低的热导率、最为优异的力学性能以及抗热震性。3.借助分形理论、灰色关联理论和组织学理论对氧化铝隔热材料孔结构参数与导热性能、力学性能和抗热震性的相关性进行了分析。结果表明,材料中的热导率主要受到孔径<2μm的气孔影响;材料的力学性能受到气孔率和孔形的影响,气孔率的降低,气孔球形度的提高且呈均匀分布时,材料的力学性能可得到显着改善;材料的抗热震性主要受到平均孔径、分形维数和孔径区间的影响,其中平均孔径的影响最为显着。4.根据上述分析结果,将以复合炭黑为造孔剂的试样轻烧后再浸渍铝溶胶,并再次二次烧结,制备了球形度高、平均孔径小和分形维数低的氧化铝隔热材料,并与氧化铝空心球砖进行对比,发现采用5wt%固含量的铝溶胶浸渍氧化铝隔热材料,材料的热导率显着低于氧化铝空心球砖,并且材料强度和抗热震性与氧化铝空心球砖性能相当。
王帆[4]2016年在《Ti-48Al-6Nb多孔合金及表面γ-Al_2O_3纳米多孔层的孔隙形成机理与性能研究》文中指出高Nb-TiAl合金具有低密度、高比强度和高温强度、优异的高温抗氧化性和高温耐酸碱腐蚀性能等,得到了广泛关注。将高Nb-TiAl合金的优异性能与多孔材料的结构特点结合起来,可制备出高Nb-TiAl多孔合金材料。高Nb-TiAl多孔合金解决了多孔金属材料抗氧化性能差和耐酸碱腐蚀性能差的缺点,同时也解决多孔陶瓷较差的力学性能和不可焊接组装的劣势,具有广泛的应用前景。因此,本论文在课题组原有工作的基础上,进一步研究了Ti-48Al-6Nb(除特殊标注外,全为原子分数)多孔合金的制备工艺,相变反应,孔隙形成机理以及骨架表面改性等,主要结论和创新性如下：(1)采用粉末冶金方法成功制备出了Ti-48Al-6Nb多孔合金材料,确定了四阶段热处理工艺：在120℃保温1h,除去粉末压坯中的空气和水蒸气；在600℃保温3h,使Al元素与基体中的Ti元素反应；在900℃保温3h,使Nb元素与Al元素反应,并且Ti-Al发生进一步相转变；在1350℃保温3h,基体中相变反应达到完全,形成稳定的Ti3Al/TiAl相骨架,Nb-Al发生进一步相转变形成稳定相。制备出来的Ti-48Al-6Nb多孔合金的孔结构稳定,孔径分布均匀为10-15μm,孔隙率约为36%。(2)采用扩散偶法研究低温条件下(600-800 ℃)Nb-Al的相变反应。结果表明,在600℃时Nb-Al并未发生明显的相变反应；当温度升高到700℃时,在界面处观察到有中间相的形成,随着保温时间的增加,中间相的宽度逐渐增加且呈现出多孔结构,中间相确定为NbAl3相；当温度继续升高到800℃时,Nb-Al二元相变反应变的更加剧烈,中间相呈现出多孔结构,其宽度要远大于在700℃下得到的中间相,确定中间相同样为NbAl3相。通过对Nb-Al二元相变反应的研究,得知在800-900℃时Nb-Al的相变反应达到可控的活跃阶段,NbAl3相的形成促使该温度下试样的孔径逐渐增加。(3)在不同温度下对Ti-48Al-6Nb多孔合金的相变反应进行了研究,结果表明,在Ti-48A1-6Nb多孔合金烧结过程中一共发生了五步相变：在600℃时,Nb-Al未发生相变反应,Ti-Al相变反应生成了TiAl3相,由于Kirkendall效应在原Al的位置留下的孔洞,孔径分布较小,比表面积较大,宏观体积开始膨胀；在700-900℃时,Nb-Al发生相变反应生成NbAl3相,由于Nb-Al的剧烈相变反应造成该阶段Ti-48Al-6Nb多孔合金的体积膨胀明显；在900-1100℃时,TiAl3相与Ti反应生成TiAl相和少量Ti3Al相,由于相变反应孔径逐渐增加,且分布集中,孔体积逐渐增大,孔隙率增加,比表面积相比600℃明显减小；在1100-1350℃时,NbAl3相未发生明显的相变反应,TiAl相进一步与Tj反应生成Ti3Al相,孔径继续增加且分布集中,孔体积和比表面积变化不明显,孔隙率减小,900℃出现的小尺寸孔隙逐渐减少,体积逐渐收缩；在1350℃时,NbAl3相转变为Nb2Al相,Ti3Al/TiAl成为主要相,孔径继续增加,孔隙率和孔体积均略微减小,宏观体积发生收缩,但是孔比表面积明显增加,孔径分布均匀,小尺寸孔因与大尺寸孔融合而彻底消除。(4)通过温度控制可以制备出不同相骨架的Ti-48Al-6Nb多孔合金,并对其耐盐酸腐蚀性能进行了研究。结果表明,具有Ti3Al/TiAl相骨架的多孔合金具有最优的耐酸腐蚀性能,失重率最低为1853mg/m2,腐蚀后孔结构没有发生明显的变化,孔径略微扩张,孔隙率略微增加。(5)根据Ti-48Al-6Nb多孔合金的制备工艺,采用冷等静压和热烧结的方法成功制备了大尺寸T i-48Al-6Nb多孔合金管件,管件形貌完整,表面光滑,未出现任何裂纹或破碎。制备的Ti-48Al-6Nb多孔合金管件具有稳定的Ti3Al/TiA1相骨架,由于烧结过程中采用约束烧结的方法,使得孔径略微收缩,分布在8-10μm。(6)采用化学腐蚀的方法成功在多孔合金表面制备出纳米孔,将Ti-48Al-6Nb多孔合金在20mol/L的NaOH溶液中浸泡5天,在骨架表面形成一层具有纳米孔的γ-Al2O3层,层厚为200nm、孔径为60±10nm,由于纳米多孔层的形成,使得整个材料的比表面积增加到0.25m2/g。(7)通过对浸泡前后形貌的观察和铸锭试样的对比,得到TiAl纳米多孔的形成机理,即首先在骨架表面形成γ-Al2O3腐蚀层,随着浸泡时间的增加,在曲率半径较小的区域,例如沟壑、凹陷处,纳米孔逐渐形成,进而扩展到曲率半径较大,较为平整的区域,最终使得整个多孔合金骨架表面形成一层稳定的γ-Al2O3纳米多孔层。(8)对具有γ-Al2O3纳米多孔层的多孔高Nb-TiAl合金进行了电化学性能测试发现,γ-Al2O3纳米多孔层具有远大于基体的容抗和阻抗值,使得Ti-48Al-6Nb多孔合金具有更强的耐电化学腐蚀的能力。
叶翠翠[5]2017年在《基于结晶模板PVDF多孔材料制备与结构调控》文中进行了进一步梳理多孔材料因其低密度和高比表面积等优点,在催化剂负载、药物吸附与控制缓释、气体储存、物质分离等领域具有广泛应用。因此,其制备策略备受关注。另一方面,结晶/结晶性聚合物共混体系中,两种晶体间的相对分布包含“inter-spherulites和inner-spherulites”、“inter-lamellar 和 inter-fibrillar”及“inter-lamellar inclusion 和inter-lamellar exclusion”等几种不同的尺度和形式。长期以来,其精确调控面临巨大挑战。本文选用了具有热力学相容窗口的PVDF/PBSU共混体系,通过组成、热历史以及拉伸等作用,实现了对上述结构的有效调控。在此基础上,结合抽提方式,成功制备了孔径、孔形貌以及宏观力学性能可控的PVDF多孔薄膜。建立了 一种有效的晶体结构及其对应的多孔材料构筑与调控新策略。(1)PVDF/PBSU共混体系中inter-lamellar和inter-fibrillar结构控制及多孔PVDF构筑与尺寸调控:本部分工作中,我们采用PVDF/PBSU共混体系中PVDF 70%和PVDF 30%两种配比,实现了“inter-lamellar”和“inter-fibrillar”结构的精确调控。在PVDF 70%配比下,PVDF和PBSU的体积分数相当,是形成inter-lamellar结构的主要原因。而当PVDF充当贫相(即PVDF 30%)时,PVDF的片晶主要位于PBSU的晶迭之间,即所谓的inter-fibrillar结构。通过索氏抽提的方式选择性地去除PBSU相,成功制备了具有良好力学性能的纳米级PVDF多孔材料,且inter-lamellar和inter-fibrillar结构分别对应较小和较大尺寸的孔结构。因此,该部分研究工作建立了 inter-lamellar和inter-fibrillar结构及其对应孔结构的调控新策略;(2)PVDF/PBSU 共混体系中 inter-lamellar inclusion 和 inter-lamellar exclusion 结构控制及取向多孔材料构筑:通量和截留率是衡量分离膜性能的重要指标,为了在保持截留率的同时提高通量,我们以PVDF/PBSU体系为例,发展了制备取向孔结构的新策略。研究发现该共混体系中PVDF和PBSU片晶主要以交替堆迭的方式存在(inter-lamellar inclusion结构)。而通过拉伸和等温结晶的共同作用,可将PBSU片晶从PVDF的片晶中排出,自成一列,形成inter-lamellar exclusion的结构,即,以拉伸作用与等温结晶相结合的方式,实现了对inter-lamellar结构的有效控制。在此基础上,选择性去除PBSU相后,获得了沿拉伸方向高度取向的PVDF多孔材料;(3)PVDF/PBSU 共混体系中 inter-spherulites 和 inner-spherulites 结构的热历史调控:在本部分工作中,我们.以PVDF/PBSU共混体系为例,通过起始状态的相分离行为和等温结晶温度两种方式调控PBSU在PVDF结晶过程中的排出行为,即两种高分子片晶或晶迭的相对位置关系,实现了“inner-spherulites”和“inter-spherulites”两种典型结构的有效控制。结果表明:从两相区出发经较高温度的缓慢结晶后,绝大多数PBSU处于PVDF球晶之间。因此,以氯仿抽提去除PBSU后所得多孔PVDF薄膜中的孔较大,且拉伸时的断裂伸长率较低;而从一相区出发,共混体系经较低温度的快速结晶,PBSU被包在PVDF球晶内部,可获得尺寸较小的孔结构,所得PVDF多孔材料表现出较好的韧性。
马琳[6]2014年在《纳米多孔铜及其复合物的制备与催化性能研究》文中指出多孔材料一般具有比表面积高、质轻、隔音、比强度高等优点。纳米多孔金属材料是一种具有纳米尺寸孔洞的的叁维网状结构，由于纳米量级的孔径尺寸，并且纳米多孔金属的孔洞大小可调，使其比表面积更高，同时还具有金属材料的抗疲劳、抗腐蚀和高导电率等基本特性，再加上纳米材料具有独特的量子尺寸效应、表面效应等，使其具有优异的物理化学特性。目前在新能源、过滤与分离、催化、生物传感、高效催化载体、表面增强拉曼散射(SERS)等领域有着巨大的前景。目前，制备纳米多孔材料主要采用两种方法，一是模板法，二是去合金化法。本文选用去合金化的方法制备纳米多孔铜，采用水热合成的方法制备多孔铜上修饰四氧化叁钴纳米线（NPC/Co3O4）的复合物，使其具有更大的比表面积，并通过线性扫描伏安法研究这种新型电极的电催化特性。研究的主要内容和结论如下：（1）制备出原子百分比为30：70的铜锰合金体系前驱体，薄带宽度约1~2mm。将前驱体Cu30Mn70合金条带去合金化，利用置入不同浓度的盐酸腐蚀溶液，通过改变实验温度、实验时间参数成功的制备出具有不同孔径大小的纳米多孔铜。（2）不同浓度的盐酸腐蚀溶液对制备的纳米多孔铜（NPC）形貌的影响：在盐酸溶液浓度为0.025M，腐蚀1h时，开始出现多孔结构。选择腐蚀液浓度分别为0.025、0.1、0.5M HCl，随着盐酸溶液浓度的增加，所制备的多孔铜孔径变大，对应的平均孔径尺寸分别为~5nm，~12nm，~25nm。（3）不同的腐蚀时间对制备的纳米多孔铜（NPC）形貌的影响：室温下去合金化制备纳米多孔铜（NPC），腐蚀液为0.1M HCl，腐蚀时间为1h，3h，6h，9h，从形貌图中可知，随着腐蚀时间的增加，所制备的多孔铜孔径变大，多孔结构粗化，Cu韧带逐渐减小，对应的平均孔径的尺寸：~12nm，~30nm，~50nm，~90nm。当腐蚀时间达到9h的时候，Cu原子也被溶解掉，多孔结构被破坏至坍塌、崩溃。实现了多孔金属去合金化可以制备具有大的比表面积，孔径可调控的多孔叁维双连续结构。（4）根据上文的调控孔径大小的规律，制备平均孔径尺寸为~1.5um的大孔径多孔铜，并制备多孔铜上修饰四氧化叁钴纳米线的复合材料。（5）选择扫描速率10mV/S参数下，利用相同线性扫描伏安法研究这种新型电极的水分解的OER（oxygen evolution reaction）特性，即O2的催化剂。并且研究水劈裂电催化活性的影响因素，不仅取决于电极材料，还取决于电解液的pH值。
李元伟, 张猛, 王小健, 李卫[7]2018年在《纳米多孔金属的制备方法及其力学性能的研究进展》文中研究说明纳米多孔金属是一种孔径在0.1~100 nm之间,且韧壁尺寸也在纳米量级的多孔金属材料。因其独特的孔隙结构、高比表面积和高导电性等特征,纳米多孔金属在许多领域都有着丰富的潜在应用。这篇综述比较了制备纳米多孔金属的几种常用方法:模板法、脱合金法与电化学法,其中,主要介绍了脱合金法,包括液态金属脱合金法及气相脱合金法的最新进展;重点阐述了纳米多孔金属在表面增强拉曼散射、催化以及超级电容器方面的应用现状及相关研究工作;最后,对纳米多孔金属的力学性能模拟及实验进行讨论,重点分析了纳米多孔金属力学性能的研究趋势以及存在的主要问题。
侯乐干[8]2013年在《医用多孔钛基金属材料制备及性能研究》文中研究表明采用粉末冶金法制备多孔钛、多孔Ti-Ag合金和多孔Ti-Si合金材料，重点研究多孔钛基金属材料的制备工艺，以及球磨工艺、Ag、Si元素对多孔钛基金属材料的微观结构、力学性能、磷灰石形成能力及细胞毒性的影响。通过行星球磨获得不同特性的钛粉末、Ti-Ag混合粉、Ti-Si混合粉，以尿素为造孔剂，在氩气气体保护气氛下高温烧结获得多孔钛、多孔Ti-Ag合金和多孔Ti-Si合金材料，并对其进行碱处理表面活化改性，通过模拟体液浸泡实验评价碱处理后多孔钛基金属材料的磷灰石形成能力。采用激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析不同球磨工艺下制备的钛粉末的粒径、微观结构。采用压缩试验测试制备的多孔钛基金属材料的力学性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪分析多孔钛基金属材料碱处理改性后的孔隙特征、微观结构，以及模拟体液浸泡后试样表面羟基磷灰石生长情况。采用MTT法评价多孔钛、多孔Ti-Ag合金和多孔Ti-Si合金材料的细胞毒性。不同行星球磨时间（1h、5h、10h）制备的α-Ti钛粉末平均粒径29.25～1.84μm，体积比表面积0.24～3.90m~2/mm~3，钛粉末由α-Ti钛颗粒组成。球磨时间增加钛颗粒粒径减小，体积比表面积增加，钛晶粒逐渐细化；球磨时间5h时球磨工艺的细化效率最高。制备的多孔钛的孔隙大小350±150μm，孔隙率46.5～66.5%，制备的多孔钛物相结构为α-Ti+TiO，抗压强度15.7～61.9MPa，弹性模量0.9～1.9GPa。球磨时间增加，制备的多孔钛孔隙率下降，孔隙尺寸减小，压缩强度和弹性模量升高。球磨时间增加，多孔钛中TiO相量和多孔钛表面含氧量增加。行星球磨5h制备不同Ag含量（1wt%、3wt%、5wt%）的Ti-Ag混合粉平均粒径2.08～2.13μm，体积比表面积3.37～3.46m~2/mm~3。添加少量（1～5wt%）Ag有利于细化混合钛粉粒径，但细化效果较弱。Ti-Ag混合粉末由α-Ti钛颗粒和均匀分布的单质Ag颗粒组成，球磨过程没有发生物相变化，仅形成片状的机械混合结构的Ti-Ag复合体。多孔Ti-Ag合金材料的孔隙大小350±150μm，孔隙率57.8～59.5%，物相组成为α-Ti和TiO，抗压强度27.9～32.8MPa，弹性模量1.2～1.5GPa。Ag含量增加，多孔Ti-Ag合金孔隙率下降，压缩强度和弹性模量升高。行星球磨球磨5h制备不同Si含量（1wt%、3wt%、5wt%）Ti-Si混合粉，平均粒径1.94～2.11μm，体积比表面积3.40～3.69m~2/mm~3。添加少量（1～5wt%）Si有利于细化混合粉粒径，但细化效果较弱。Ti-Si混合粉末由α-Ti钛颗粒和均匀分布的单质Si颗粒组成，球磨过程没有发生物相变化，仅形成片状的机械混合结构的Ti-Si复合体。多孔Ti-Si合金材料的孔隙大小300±200μm，孔隙率46.2～55.8%，物相结构为α-Ti、Ti_3Si_5和TiO，抗压强度35.9～58.2MPa，弹性模量1.6～2.0GPa。Si含量增加，多孔Ti-Si合金孔隙率下降，压缩强度和弹性模量升高。多孔钛由于孔隙的存在而降低了弹性模量，达到与骨组织弹性模量的匹配，但同时也造成了力学性能的显着下降。本文实验结果表明，增加钛粉球磨时间可以提高多孔钛的力学性能，满足人体骨替代材料的孔隙和力学性能要求，但由于钛颗粒表面能的增加，容易引入过多的杂质。合金元素Ag的引入可提升多孔钛基材料的力学性能，但易造成多孔钛基材料孔壁出现微孔，从而对多孔钛基材料力学性能改善作用有限。合金元素Si的引入可以显着提高多孔钛基材料的力学性能，通过与Ti发生强烈的扩散反应，可有效地促进钛粉的烧结过程。碱处理后在多孔钛基材料表面获得微纳米网络结构的活化层，提高了多孔钛基材料磷灰石形成能力。模拟体液浸泡实验结果表明，钛粉末球磨时间增加，制备的多孔钛碱处理后表面羟基磷灰石形核能力升高。Ag含量增加，碱处理后多孔Ti-Ag合金材料表面羟基磷灰石形核能力降低。Si含量增加，碱处理后多孔Ti-Si合金材料表面羟基磷灰石形核能力增强。细胞毒性实验结果表明：多孔钛、多孔Ti-Ag合金、多孔Ti-Si合金材料的细胞毒性评价均为1级。Ag和Si的加入没有恶化多孔钛的的细胞毒性。碱处理对多孔钛细胞毒性基本没有影响，对多孔Ti-Ag合金材料和多孔Ti-Si合金材料的细胞毒性产生的影响也很小。
张志毅[9]2016年在《溶胶凝胶法调控制备多孔新能源材料及其性能研究》文中研究说明多孔材料因其具有低相对密度、高孔隙率和高比表面积等特点,被广泛应用于吸附、过滤、消音、隔热、储能和催化等领域。多孔材料的制备方法很大程度上决定了其孔结构、比表面积、力学性能等特性,从而决定了多孔材料的综合性能。在众多制备多孔材料的方法中,溶胶凝胶法具有低温可控、易获得所需的均相多组分体系等优点而被广泛应用。从新能源材料的结构调控和性能提升要求来看,现有的制备多孔材料的溶胶凝胶工艺存在若干亟待解决的问题。第一,与溶胶凝胶过程中可通过缩聚反应形成叁维连续凝胶网络结构制备的氧化硅体系完全不同,近些年备受关注的可用于能源器件的多孔氧化锆与多孔氧化镍等材料体系,大都采用环氧化合物为促凝剂形成凝胶网络结构的途径实现多孔结构的制备；但环氧化合物存在有毒、易燃、易爆等缺点,需要开发新的绿色合成工艺。第二,现有溶胶凝胶法制备多孔炭材料的工艺复杂,大多需活化工艺获得微孔孔道结构及大比表面积,一维炭纳米纤维多孔结构的溶胶凝胶制备工艺尚未见报道,有必要开展无需活化工艺就能够制备一维炭纳米纤维的溶胶凝胶制备工艺研究。第叁,如何通过溶胶凝胶制备工艺研究,调控多孔高分子压电材料(如聚偏氟乙烯等)的孔结构,降低目前偏高的弹性模量,并使之与生物体力学性能匹配的研究未有文献报道。针对上述问题,本文首先提出了一种环境友好的以柠檬酸为促凝剂制备金属氧化物气凝胶的溶胶凝胶新方法,研究其溶胶凝胶机理以及所制备的多孔材料电化学性能。其次,以天然物质琼脂糖(Agarose)为原料,乙酸锌(ZnAc)为催化剂,用溶胶凝胶技术调控制备了一维多孔炭纳米纤维,并研究了其作为电化学电容器电极材料的性能。最后,基于溶胶凝胶技术和相分离原理调控制备了具有不同孔结构的多孔聚偏氟乙烯复合材料,获得了力学性能与生物器官匹配的复合材料,制备了模拟人体血管的压电能量转换器件,研究了将生物机械能转变为电能的可行性。本文具体研究内容和主要结果如下：(1)提出了以柠檬酸为促凝剂的调控制备金属氧化物气凝胶的溶胶凝胶新方法。以制备氧化锆气凝胶为例,研究了采用柠檬酸作为促凝剂形成湿凝胶的凝胶新机理。该方法克服了传统溶胶凝胶法制备金属氧化物气凝胶的工艺中存在的促凝剂有毒的缺点,所制备的氧化锆气凝胶具有良好的热稳定性。在此基础上,基于柠檬酸辅助溶胶凝胶法的凝胶机理制备了氧化镍气凝胶；测试结果表明经过250℃热处理的氧化镍气凝胶具有高比电容(比电容量可达914 F·g-1),高倍率的特性(电流密度为20 A·g-1时比电容量为436 F·g-1),并具有良好的循环稳定性(在10 A·g-1电流密度下3000次循环后比电容量保持率93%)。(2)以agaorse为原料,ZnAc为催化剂,通过溶胶凝胶法调控制备了炭纳米纤维多孔材料。微观结构表征结果显示用此方法制备的多孔炭纳米纤维的直径约为15-20 nm；拉曼光谱(Raman)测试结果表明制得的炭纳米纤维具有较高的石墨化程度；电化学测试结果表明结构优化的炭纳米纤维的比电容量最高可达157F·g-1,且具有良好的稳定性(10A·g-1的条件下经过2000次循环后比容量保持率为95%)。(3)用溶胶凝胶法结合相分离原理调控制备了具有不同孔结构的含有p相的聚偏氟乙烯(PVDF)多孔材料。通过在多孔PVDF中引入聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了PVDF-PDMS透明柔性复合材料,并通过控制溶胶中的PVDF的含量,得到了拉伸模量接近人体血管拉伸模量的PVDF-PDMS复合材料。采用PVDF含量为4%的复合材料制备的压电能量转换器件具有最大的输出电压(2.87V),在模拟心跳时血管的压力变化的情况下器件的最大正负电压峰值差为0.35V。结果表明此器件可以嵌入生物器官中收集生物机械能,在生物电子自供能方面有很好的应用前景。
张文彦, 奚正平, 方明, 李亚宁, 李广忠[10]2008年在《纳米孔结构金属多孔材料研究进展》文中研究指明纳米孔结构金属多孔材料(以下简称金属纳米多孔材料)是近年来纳米技术及多孔材料科学领域引人注目的研究对象。本文综述了近年来金属纳米多孔材料的制备方法(粉末烧结法、脱合金法、胶晶模板法、斜入射沉积法等)、表征技术、应用现状以及最新的研究成果。指出了金属纳米多孔材料研究进程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向。
参考文献：
[1]. 纳米多孔材料制备及力学相关问题的研究[D]. 黄舸. 湘潭大学. 2002
[2]. 多孔纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合骨修复材料的研究[D]. 李鸿. 四川大学. 2007
[3]. 燃尽物法制备氧化铝隔热耐火材料孔结构与性能相关性研究[D]. 刘静静. 武汉科技大学. 2016
[4]. Ti-48Al-6Nb多孔合金及表面γ-Al_2O_3纳米多孔层的孔隙形成机理与性能研究[D]. 王帆. 北京科技大学. 2016
[5]. 基于结晶模板PVDF多孔材料制备与结构调控[D]. 叶翠翠. 杭州师范大学. 2017
[6]. 纳米多孔铜及其复合物的制备与催化性能研究[D]. 马琳. 吉林大学. 2014
[7]. 纳米多孔金属的制备方法及其力学性能的研究进展[J]. 李元伟, 张猛, 王小健, 李卫. 航空材料学报. 2018
[8]. 医用多孔钛基金属材料制备及性能研究[D]. 侯乐干. 哈尔滨工程大学. 2013
[9]. 溶胶凝胶法调控制备多孔新能源材料及其性能研究[D]. 张志毅. 浙江大学. 2016
[10]. 纳米孔结构金属多孔材料研究进展[J]. 张文彦, 奚正平, 方明, 李亚宁, 李广忠. 稀有金属材料与工程. 2008
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