SiO2／(Si3N4+BN)透波材料表面涂层的防潮性能和透波性能研究

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高温透波材料研究现状和展望

高温透波材料研究现状和展望
高温透波材料在航空航天、动力装备、核能等领域具有广泛的应用前景。

为了满足高
温工况下的组件传热、抗氧化、排放等要求，需要开发一种具有高透波性和高温下性能稳
定的材料。

目前，高温透波材料的研究主要聚焦于以下几个方向：
1.无机透波材料
无机透波材料的优点是性质稳定，压力和热稳定性非常好，同时具有良好的热传导性
能和机械强度。

氧化铝等材料是常见的无机透波材料，其具有较高的透光率和抗腐蚀能
力。

无机/有机复合透波材料的优点是透光率高，机械强度、抗热性和抗氧化性能也比无
机材料更好。

复合材料的制备方法主要有浸渍法、溶胶-凝胶法、机械法等。

纳米透波材料相比传统材料而言，具有表面积大、量子尺寸效应等独特特性，可以改
变材料的力学、光学、热学性质等方面，为高温透波材料的发展提供了新思路。

目前常见
的纳米透波材料包括金属纳米颗粒、纳米管道和纳米片等。

1.新材料的开发
针对高温透波材料在实际应用中需要具有的高透光率、高温稳定性、耐腐蚀性等性质，需要探索新型材料的开发。

2.研究透波机理
了解透波光学材料的透波机理是深入理解其构造和性质的基础，这对材料的改进和应
用起到重要作用。

3.集成和制备新工艺的开发
目前高温透波材料的制备需要复杂的制备工艺，如何开发新工艺简化制备过程并提高
材料性能是未来研究的重点。

总之，高温透波材料的研究具有重要的意义，其除了在航空航天、动力装备、核能等
领域有广泛的应用前景外，还可以为光电子技术、光学成像技术等提供基础材料支撑。

预浸纳米SiO2溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验

中，发现混凝土的界面过渡区变得更加密实，混凝
土抗压强度增幅25 % 左右 ; 罩盛昆 [ 11] 使用纳米
Si02 榕液浸泡强化再生粗骨料和直接掺入纳米 Si02 对再生混凝土进行试验研究，结果表明两种方法对再生混凝土的改性有一定效果，但直接掺入对混凝土抗压强度提走去
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构混凝土中;杨青、钱晓倩[ 8 ] 等利用高活性纳米
Si02 和纳米改性矿物掺合料对再生混凝土进行了纳米复合强化试验;李文贵[町等在混凝土中添加不同纳米材料分散液，结果发现纳米硅榕胶能够很好地改善再生混凝土界面过渡区微观结构; Pal
la[ lO] 等利用纳米 Si02 直接掺入在粉煤灰混凝土
作者简介:黄伟，博士后，教授，淮南联合大学建筑与艺术学院 O研究方向:混凝土结构与材料。
基金项目:安徽省高校学科拔尖人才学术资助项目(项目编号: gxhj2022111 ) ;安徽省教育厅科学研究重点资助项目(项目编号: 2022AH052930) 0
• 122·
第 12 期
预漫纳米 Si02 溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验
点 [ 1 -3] ，在某种程度上影响和限制其广泛使用，为

透波材料及纤维增强透波复合材料的研究进展

透波材料及纤维增强透波复合材料的研究进展
林道晴;张琪凯;侯振华;吴佳奇;支亚芳;侯建华
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2024(44)5
【摘要】介绍了石英陶瓷透波材料、氮化硅陶瓷透波材料、氧化硅纤维增强透波复合材料、氧化铝纤维增强透波复合材料、氮化硅纤维增强透波复合材料在力学性能、介电性能、烧蚀性能等各方面的综合性能,并详细综述了透波材料应用于航空航天领域的国内外研究成果及难点。

【总页数】5页(P39-43)
【作者】林道晴;张琪凯;侯振华;吴佳奇;支亚芳;侯建华
【作者单位】扬州大学环境科学与工程学院;北京新风航天装备有限公司;江西信达航科新材料科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174
【相关文献】
1.纤维织物增强磷酸盐透波复合材料研究
2.气凝胶改性石英纤维增强有机硅透波复合材料性能
3.石英纤维增强聚酰亚胺透波复合材料的高温热氧老化性能
4.聚酰亚胺纤维增强环氧树脂结构透波复合材料的性能研究及机制分析
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2007年第37卷《涂料工业》总目次

水性光敏酚醛环氧树脂的合成硅烷偶联剂ＷＤ一０在环氧防腐涂料叶的应用６１
纳米透明隔热涂料的特性与应用
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５５６６
氯醚树脂重防腐涂料新彩色丙烯酸酯乳液的合成聚氨酯／聚苯胺抗静电涂料的制备与性能研究碱溶性光敏树脂在光致抗蚀剂中的虚蚪Ｊ甲基丙烯酸三氟乙酯／甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物乳液的制备改性水性硝化纤维素乳液研究薄层保温防腐涂料的研制与成用
题目
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题
聚Ｈ苯胺防腐导电涂料
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研究与开发
石／酸镁复合体系对内墙涂料保温性能的硫
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环氧阴极电泳涂料的制备及电泳涂装过程的探讨６１３
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稀土硅酸盐环境障涂层研究进展

第 12 期第 12-23 页材料工程Vol.51Dec. 2023Journal of Materials EngineeringNo.12pp.12-23第 51 卷2023 年 12 月稀土硅酸盐环境障涂层研究进展Research progress in rare earth silicateenvironmental barrier coatings周邦阳1*，崔永静1，王长亮1，岳震1，焦健2，3，宇波2（1 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室，北京100095；2中国航发北京航空材料研究院表面工程研究所，北京 100095；3中国航发北京航空材料研究院先进复合材料科技重点实验室，北京 100095）ZHOU Bangyang 1*，CUI Yongjing 1，WANG Changliang 1，YUE Zhen 1，JIAO Jian 2，3，YU Bo 2（1 Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Corrosion and Protection for Aviation Material ，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials ，Beijing 100095，China ；2 Surface EngineeringDivision ，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials ，Beijing100095，China ；3 National Key Laboratory of Advanced Composites ，AECC Beijing Institute of AeronauticalMaterials ，Beijing 100095，China ）摘要：陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性，成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。

TiO2-SiO2_多功能薄膜的制备及其性能研究

第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·347·TiO2-SiO2多功能薄膜的制备及其性能研究向军淮，徐志东，王军*（江西科技师范大学江西省材料表面工程重点实验室，南昌 330013）摘要：目的改善普通玻璃的防雾性能。

方法采用溶胶−凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO2-(1−x)SiO2（x为1.00、0.75、0.50、0.25、0）复合薄膜。

利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征TiO2-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌，通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性，通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。

结果XRD测试结果表明，TiO2-SiO2复合材料由锐钛矿相TiO2和非晶相SiO2构成，其相结构随着TiO2含量的变化而变化。

SEM和AFM结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低；当SiO2的物质的量分数大于75%时，复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒，粗糙度增大。

光学性质测试结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数大于50%时，镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。

润湿性测试结果表明，镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜的接触角低于5°，表现为超亲水。

防雾性能测试结果表明，在玻璃表面制备TiO2-SiO2复合薄膜后，玻璃具有良好的防雾性能。

评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性，在室内放置60 d后，0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上，且具有防雾性能，表明其耐久性较好。

结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能，且该薄膜的耐久性较好。

杂化硅溶胶

文章编号：1006-3080(2021)02-0147-07DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20191202002杂化硅溶胶/有机硅低聚物复合透明超疏水涂层的制备及性能吕露1，王绍华2，易红玲1，公维光1，林珩1，郑柏存1,2（1. 华东理工大学化工学院，上海 200237；2. 上海建筑外加剂工程研究中心，上海 200231）摘要：以气相纳米二氧化硅、正硅酸乙酯（TEOS ）和六甲基二硅氮烷（HMDS ）为原料，采用溶胶-凝胶法制备杂化硅溶胶，将γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）和烷基硅氧烷制备的有机硅低聚物与杂化硅溶胶复合得到透明超疏水涂层，研究了气相纳米二氧化硅、HMDS 和KH560用量以及烷基硅氧烷种类对复合涂层性能的影响。

结果表明：当气相纳米二氧化硅与TEOS 的质量比为0.075，HMDS 与TEOS 的质量比为0.75，烷基硅氧烷为甲基三乙氧基硅烷（MTES ），且KH560和MTES 的物质的量之比为0.50，有机硅低聚物与杂化硅溶胶质量比为0.100时，制备的涂层接触角可达165°，具有优异的超疏水性能和良好的附着力、坚固性以及高透光率。

关键词：超疏水；透明；硅溶胶；有机硅低聚物；复合涂层中图分类号：TQ127.2文献标志码：A超疏水表面通常是指水的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面[1]。

超疏水表面在自清洁、防腐蚀、油水分离、流体减阻等方面具有巨大的潜在应用价值，因而吸引了科研工作者的广泛兴趣 [2-5]。

近年来，透明超疏水涂层因具有透光率高，对基材外观影响小等特点，在光学器件、太阳能面板、汽车挡风玻璃、建筑玻璃外墙等材料上具有良好的应用前景，成为当前研究的热点[6-9]。

构建超疏水表面通常有两个关键因素：一是具有较低的表面能[10]，二是表面具有一定的粗糙度[11]。

另外，超疏水涂层还应具备较好的附着力和坚固性。

g-C3N4

第42卷第10期2023年10月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.10October,2023g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展柏林洋1,蔡照胜2(1.江苏旅游职业学院,扬州㊀225000;2.盐城工学院化学化工学院,盐城㊀224051)摘要:光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注㊂g-C 3N 4是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单㊁成本低㊁化学性质稳定㊁无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大㊂但g-C 3N 4存在对可见光吸收能力差㊁比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用㊂构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一㊂基于Ag 基材料的特点,前人对g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果㊂本文总结了近年来AgX(X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4㊁Ag 3PO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CO 3/g-C 3N 4㊁Ag 3VO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CrO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2O /g-C 3N 4和Ag 2MoO 4/g-C 3N 4复合光催化剂降解环境污染物的研究进展,并评述了g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂目前面临的主要挑战,展望了其未来发展趋势㊂关键词:g-C 3N 4;Ag 基材料;二元复合光催化剂;光催化性能;环境污染物中图分类号:TQ426㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)10-3755-09Research Progress on g-C 3N 4/Ag-Based Binary Composite Photocatalysts for Degradation of Environmental PollutantsBAI Linyang 1,CAI Zhaosheng 2(1.Jiangsu Institute of Tourism,Yangzhou 225000,China;2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China)Abstract :Photocatalysis technology shows a good application prospect in the utilization of solar energy resource and has attracted worldwide attention.g-C 3N 4is a two-dimensional polymeric metal-free semiconductor material with the characteristics of facile synthesis,low cost,high chemical stability and non-toxicity,which has great potential in environmental remediation and energy conversion.However,g-C 3N 4has the drawbacks of poor visible light absorption capacity,low specific surface area and high recombination rate of photogenerated charge carriers,which limits its practical application.Constructing heterojunction photocatalyst has become one of effective pathways for boosting photocatalytic efficiency.Based on the inherent merits of Ag-based materials,a lot of researches have been carried out on g-C 3N 4/Ag-based binary photocatalysts and prominent results have been achieved.Recent advances on AgX (X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4,Ag 3PO 4/g-C 3N 4,Ag 2CO 3/g-C 3N 4,Ag 3VO 4/g-C 3N 4,Ag 2CrO 4/g-C 3N 4,Ag 2O /g-C 3N 4and Ag 2MoO 4/g-C 3N 4composite photocatalysts for the degradation of environmental pollutants were summarized.The major challenges of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalysts were reviewed and the future development trends were also forecast.Key words :g-C 3N 4;Ag-based material;binary composite photocatalyst;photocatalytic performance;environmental pollutant㊀收稿日期:2023-05-15;修订日期:2023-06-12基金项目:江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJD530002)作者简介:柏林洋(1967 ),男,博士,副教授㊂主要从事光催化材料方面的研究㊂E-mail:linybai@通信作者:蔡照胜,博士,教授㊂E-mail:jsyc_czs@0㊀引㊀言随着全球经济的快速增长和工业化进程的加快,皮革㊁印染㊁制药和化工等行业排放的环境污染物总量3756㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷也不断增长㊂这些环境污染物存在成分复杂㊁毒性大㊁难以降解等特点,对人们的身体健康和生态环境产生严重威胁,已成为制约经济和社会发展的突出问题㊂如何实现环境污染物的高效降解是目前亟待解决的重要问题㊂效率低㊁能耗高及存在二次污染是利用传统处理方法处置环境污染物的主要缺陷[1]㊂光催化技术作为一种新型的绿色技术,具有环境友好㊁成本低㊁反应效率高和无二次污染等优点,在解决环境污染问题方面具有很大的发展潜力,深受人们的关注[2-4]㊂g-C3N4属于一种非金属聚合物型半导体材料,具有二维分子结构,即C原子和N原子通过sp2杂化形成的共轭石墨烯平面结构,具有适宜的禁带宽度(2.7eV)和对460nm以下可见光良好的响应能力㊂g-C3N4具有合成原料成本低㊁制备工艺简单㊁耐酸耐碱和稳定性好等特点,在催化[5]㊁生物[6]和材料[7]等领域应用广泛㊂然而,g-C3N4较小的比表面积㊁较弱的可见光吸收能力和较快的光生载流子复合率等不足导致其光量子利用率不高,给实际应用带来较大困难[8]㊂为了克服上述问题,前人提出了对g-C3N4进行形貌调控[9]㊁元素掺杂[10-11]和与其他半导体耦合[12-13]等方法㊂其中,将g-C3N4与其他半导体耦合形成异质结光催化剂最为常见㊂Ag基半导体材料因具有成本合理㊁光电性能好和光催化活性高等特点而深受青睐,但仍存在光生载流子快速复合和光腐蚀等缺陷㊂近年来,人们将Ag基材料与g-C3N4进行复合,整体提高了复合光催化剂的催化性能,并由此取得了大量极有价值的科研成果㊂本文综述了近年来g-C3N4/Ag银基二元复合光催化剂的制备方法㊁性能和应用等方面的研究现状,同时展望了未来的发展趋势,期望能为该领域的研究人员提供新的思路㊂1㊀g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂近年来,基于Ag基半导体材料能与g-C3N4能带结构匹配的特点,构筑g-C3N4/Ag基异质结型复合光催化体系已成为国内外的研究热点㊂这类催化剂通常采用沉淀法在g-C3N4表面负载Ag基半导体材料㊂其中,Ag基体的成核和生长是关键问题㊂通过对Ag基材料成核和生长工艺的控制,实现了Ag基材料在g-C3N4上的均匀分布㊂此外,通过对g-C3N4微观结构进行调控,使其具有较大的比表面积和较高的结晶度,从而进一步提高复合光催化剂的催化性能㊂相对于纯g-C3N4和Ag基光催化剂,g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂通过两组分的协同效应和界面作用,不仅能提高对可见光的吸收利用率,而且能有效抑制g-C3N4和Ag基材料中光生e-/h+对的重组,从而提高复合光催化剂的活性和稳定性㊂在g-C3N4/Ag基二元复合光催化材料中,以AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4㊁Ag3PO4/g-C3N4㊁Ag2CO3/g-C3N4㊁Ag3VO4/g-C3N4㊁Ag2CrO4/g-C3N4㊁Ag2O/g-C3N4和Ag2MoO4/g-C3N4为典型代表㊂1.1㊀AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂AgX(X=Cl,Br,I)在杀菌㊁有机污染物降解和光催化水解产氢等方面展现出优异的性能㊂但AgX (X=Cl,Br,I)是一种光敏材料,在可见光下容易发生分解,形成Ag0,从而影响其催化活性及稳定性㊂将AgX(X=Cl,Br,I)与g-C3N4复合是提升AgX(X=Cl,Br,I)使用寿命㊁改善光催化性能最有效的方法之一㊂Li等[14]采用硬模板法制备出一种具有空心和多孔结构的高比表面积g-C3N4纳米球,并以其为载体,通过沉积-沉淀法得到AgBr/g-C3N4光催化材料㊂XRD分析显示AgBr的加入并没有改变g-C3N4的晶体结构,瞬态光电流试验表明AgBr/g-C3N4光电流密度高于g-C3N4,橙黄G(OG)染料经10min可见光照射后的降解率达到97%㊂Shi等[15]报道了利用沉淀回流法制备AgCl/g-C3N4光催化剂,研究了AgCl的量对催化剂结构及光催化降解草酸性能的影响,确定了最佳修饰量,分析了催化剂用量㊁草酸起始浓度㊁酸度和其他有机成分对光催化活性影响,通过自由基捕获试验揭示了光降解反应中起主要作用的活性物质为光生电子(e-)㊁羟基自由基(㊃OH)㊁超氧自由基(㊃O-2)和空穴(h+)㊂彭慧等[16]采用化学沉淀法制备具有不同含量AgI的AgI/g-C3N4光催化剂,SEM测试表明AgI纳米颗粒分布在层状结构g-C3N4薄片的表面,为催化反应提供了更多的活性位㊂该系列催化剂应用于光催化氧化降解孔雀石绿(melachite green,MG)的结果显示,AgI/g-C3N4(20%,质量分数,下同)的光催化性能最好,MG经2h可见光辐照后去除率达到99.8%㊂部分AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂的研究现状如表1所示㊂第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3757㊀表1㊀AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 1㊀Research status of AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4binary composite photocatalysts forphotodegradation of enviromental pollutantsPhotocatalytst Synthesis method TypePotential application Photocatalytic activity Reference AgBr /g-C 3N 4Sonication-assisted deposition-precipitation II-schemeDegradation of RhB,MB and MO 100%degradation for RhB,95%degradation for MB and 90%degradation for MO in 10min [17]AgCl /g-C 3N 4Precipitation Z-schemeDegradation of RhB and TC 96.1%degradation for RhB and 77.8%degradation for TC in 120min [18]AgCl /g-C 3N 4Solvothermal +in situ ultrasonic precipitation Z-scheme Degradation of RhB 92.2%degradation in 80min [19]AgBr /g-C 3N 4Deposition-precipitation II-schemeDegradation of MO 90%degradation in 30min [20]AgI /g-C 3N 4In-situ growth II-scheme Degradation of RhB 100%degradation in 60min [21]㊀㊀Note:MO-methyl orange,RhB-rhodamine B,TC-tetracycline hydrochloride,MB-methyl blue.1.2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 3PO 4禁带宽度为2.5eV 左右,对可见光有很好的吸收作用,且光激发后具有很强的氧化性,在污染物降解和光解水制氢等领域有良好的应用前景[22]㊂但是,纳米Ag 3PO 4易团聚,光生载流子的快速重组使光催化活性大大降低,此外,Ag 3PO 4还易受光生e -的腐蚀,从而影响稳定性㊂Ag 3PO 4与g-C 3N 4复合可显著降低e -/h +对的重组,有效提高光催化性能㊂Wang 等[23]采用原位沉淀法获得Z-型异质结构g-C 3N 4/Ag 3PO 4复合光催化剂,并有效地提高了e -/h +对的分离效率㊂TEM 结果显示,Ag 3PO 4粒子被g-C 3N 4纳米片所覆盖,UV-DRS 结果表明,Ag 3PO 4的添加使g-C 3N 4吸收边发生红移,且吸收光强度显著增强,光降解实验结果显示,30%g-C 3N 4/Ag 3PO 4光催化剂在40min 内能去除约90%的RhB㊂胡俊俊等[24]利用了原位沉淀法合成了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,研究了Ag 3PO 4和g-C 3N 4的物质的量比对催化剂在可见光下催化降解MB 性能的影响,发现在最优组分下,MB 经可见光辐照30min 后可以被完全降解㊂Mei 等[25]采用焙烧-沉淀法制备了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,并用于可见光条件下降解双酚A(bisphenol A,BPA),发现Ag 3PO 4质量分数为25%时,光催化降解BPA 的性能最好,3h 能降解92.8%的BPA㊂潘良峰等[26]采用化学沉淀法制备出一种具有空心管状的Ag 3PO 4/g-C 3N 4光催化剂,SEM 结果表明,Ag 3PO 4颗粒均匀分布于空心管状结构g-C 3N 4的表面,两者形成一个较强异质结构,将其用于盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)光催化降解,80min 能降解98%的TC㊂Deonikar 等[27]研究了采用原位湿化学法合成催化剂过程中使用不同溶剂(去离子水㊁四氢呋喃和乙二醇)对Ag 3PO 4/g-C 3N 4的结构和光降解MB㊁RhB 及4-硝基苯酚性能的影响,发现不同溶剂对复合光催化剂的形貌有着重要影响,从而影响光催化性能,其中以四氢呋喃合成的复合光催化剂的催化降解性能最佳,这是由于g-C 3N 4纳米片均匀包裹在Ag 3PO 4的表面,从而促使两者界面形成较为密切的相互作用,有利于e -/h +对的分离㊂部分Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂的研究进展见表2㊂表2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 2㊀Research status of Ag 3PO 4/g-C 3N 4binary composite photocatalysts for photodegradation of environmental pollutantsPhotocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of BPA 100%degradation in 180min [28]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Hydrothermal Z-schemeDecolorization of MB Almost 93.2%degradation in 25min [29]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ prepcipitation II-scheme Reduction of Cr(VI)94.1%Cr(VI)removal efficiency in 120min [30]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Chemical precipitation Z-scheme Degradation of RhB 90%degradation in 40min [31]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of levofloxacin 90.3%degradation in 30min [32]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Chemical precipitation Z-schemeDegradation of gaseous toluene 87.52%removal in 100min [33]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Calcination +precipitation Z-scheme Degradation of diclofenac (DCF)100%degradation in 12min [34]Ag 3PO 4/g-C 3N 4In situ deposition Z-scheme Degradation of RhB and phenol 99.4%degradation in 9min for RhB;97.3%degradation in 30min for phenol [35]3758㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷续表Photocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference Ag3PO4/g-C3N4In situ hydrothermal II-scheme Degradation of sulfapyridine(SP)94.1%degradation in120min[36] Ag3PO4/g-C3N4In situ growth Z-scheme Degradation of berberine100%degradation in15min[37] g-C3N4/Ag3PO4In situ deposition Z-scheme Degradation of ofloxacin71.9%degradation in10min[38] Ag3PO4/g-C3N4Co-precipitation Z-scheme Degradation of MO98%degradation in10min[39]g-C3N4/Ag3PO4Calcination+precipitation Z-scheme Degradation of MO,RhB and TC95%degradation for MO in30min;[40]96%degradation for RhB in15min;80%degradation for TC in30min1.3㊀Ag2CO3/g-C3N4二元复合光催化剂Ag4d轨道和O2p轨道杂化,形成Ag2CO3的价带(valence band,VB);Ag5s轨道和Ag4d轨道进行杂化,形成Ag2CO3导带(conduction band,CB),而CB中原子轨道杂化会降低Ag2CO3带隙能,从而提高光催化活性[41]㊂纳米Ag2CO3带隙能约为2.5eV,可见光响应性好,在可见光作用下表现出良好的光催化降解有机污染物特性[42-43]㊂然而,经长时间光照后,Ag2CO3晶粒中Ag+会被光生e-还原成Ag0,导致其光腐蚀,引起光催化性能下降[44]㊂Ag2CO3与g-C3N4耦合,能够有效地抑制光腐蚀,促进e-/h+对的分离,进而改善光催化性能㊂An等[45]通过构筑Z型核壳结构的Ag2CO3@g-C3N4材料来增强Ag2CO3和g-C3N4界面间的相互作用,从而有效防止光腐蚀发生,加速光生e-/h+对的分离,实现了催化剂在可见光辐照下高效降解MO㊂Yin等[46]通过水热法制备Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,探讨了g-C3N4的含量㊁合成温度对催化剂结构和光降解草酸(oxalic acid,OA)性能的影响,获得最优条件下合成的催化剂能在45min光照时间内使OA去除率达到99.99%㊂Pan等[41]采用煅烧和化学沉淀两步法,制备了一系列Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,TEM结果显示,Ag2CO3纳米粒子均匀分布在g-C3N4纳米片表面,且形貌规整㊁粒径均一,光催化性能测试结果表明,60% Ag2CO3/g-C3N4光催化活性最高,MO和MB分别经120和240min可见光光照后,其降解率分别为93.5%和62.8%㊂Xiu等[47]使用原位水热法构筑了Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,光降解试验结果表明,MO经可见光辐照1h的去除率为87%㊂1.4㊀Ag3VO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag3VO4带隙能约为2.2eV,可用于催化可见光降解环境污染物,是一种具有应用前景的新型半导体材料㊂然而,如何提高Ag3VO4光催化性能,仍然是学者研究的重点㊂构建Ag3VO4/g-C3N4异质结催化剂是提高Ag3VO4的催化性能的一种有效方法㊂该方法能够降低Ag3VO4光生载流子的复合率,拓宽可见光的吸收范围㊂Hind等[48]通过溶胶凝胶法制备出一种具有介孔结构的Ag3VO4/g-C3N4复合光催化剂,该复合催化剂经60min可见光照射能将Hg(II)全部还原,其光催化活性分别是Ag3VO4和g-C3N4的4.3倍和5.4倍,主要是由于异质结界面处各组分间紧密结合以及催化剂具有较高的比表面积和体积比,从而促进光生载流子的分离㊂蒋善庆等[49]利用化学沉淀法制备了系列Ag3VO4/g-C3N4催化剂,催化性能研究结果表明,Ag3VO4负载量为20%(质量分数)时,其光催化降解微囊藻毒素的效果最好,可见光辐照100min后降解率为85.43%,而g-C3N4在相同条件下的降解率仅为18.76%㊂1.5㊀Ag2CrO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag2CrO4具有特殊的晶格和能带结构,其带隙能为1.8eV,可见光响应良好,是一种非常理想的可见光区半导体材料㊂然而,Ag2CrO4存在自身的电子结构和晶体的缺陷,导致其光催化效率性能较差,严重影响了实际应用[50-52]㊂将Ag2CrO4与g-C3N4复合形成异质结光催化剂是提高其光催化效率和稳定性的一种有效途径,因为Ag2CrO4在光照下产生的光生e-快速地迁移到g-C3N4表面,可避免光生e-在Ag2CrO4表面聚集而引起光腐蚀㊂Ren等[53]利用SiO2为硬模板,以氰胺为原料,合成出具有中空介孔结构的g-C3N4,再通过化学沉淀法制备了系列g-C3N4/Ag2CrO4光催化剂,并将其用于RhB和TC的可见光降解,研究发现g-C3N4/Ag2CrO4催化剂具有较高比表面积和丰富的孔道结构,在可见光辐射下表现出较高的光催化活性㊂Rajalakshmi等[54]利用水热方法合成了一系列Ag2CrO4/g-C3N4光催化剂,并将其用于对硝基苯酚的光催化降解,结果表明,Ag2CrO4质量分数为10%时,其降解率达到97%,高于单组分g-C3N4或Ag2CrO4,原因是与第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3759㊀Ag 2CrO 4和g-C 3N 4界面间形成了S-型异质结,能提高e -/h +对的分离效率㊂1.6㊀Ag 2O /g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 2O 是一种理想的可见光半导体材料,在受到光辐照后,其电子发生跃迁,CB 上光生e -能够将Ag 2O 晶粒中Ag +还原成Ag 0,而VB 上h +能够使Ag 2O 的晶格氧氧化为O 2,导致其结构不稳定㊂然而,纳米Ag 2O 在有机物污染物降解方面表现出良好的稳定性[55],这是因为Ag 2O 的表面会随着光化学反应的进行被一定数量的Ag 0纳米粒子所覆盖,而Ag 0纳米粒子作为光生e -陷阱,能够降低e -在Ag 2O 表面的富集,同时,由于光生h +具有较强的氧化性能力,既能实现对有机污染物的直接氧化,又能避免其对晶格氧的氧化,从而提高了纳米Ag 2O 光催化活性和稳定性㊂Liang 等[56]在常温下采用简易化学沉淀法制备了p-n 结Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂,研究发现,起分散作用的g-C 3N 4为Ag 2O 纳米颗粒的生长提供了大量成核位点并限制了Ag 2O 纳米颗粒聚集,p-n 结的形成以及在光化学反应过程中生成的Ag 纳米粒子,加速了光生载流子的分离和迁移,拓宽了光的吸收范围,在可见光和红外光照下降解RhB 溶液过程中表现出良好的催化活性,其在可见光和红外光照下反应速率分别是g-C 3N 4的26倍和343倍㊂Jiang 等[57]通过液相法制备了一系列介孔结构的g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂,试验结果表明,Ag 2O 的添加显著提高了g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂的吸光性能和比表面积,因此对光催化性能的提升有促进作用,当Ag 2O 含量为50%时,光催化分解MB 的效果最好,经120min 可见光光照后,MB 的脱除率达到90.8%,高于g-C 3N 4和Ag 2O㊂Kadi 等[58]以Pluronic 31R 1表面活性剂为软模板,以MCM-41为硬模板,合成出具有多孔结构的Ag 2O /g-C 3N 4光催化剂,TEM 结果显示,球形Ag 2O 的纳米颗粒均匀地分布于g-C 3N 4的表面,催化性能评价表明0.9%Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂光催化效果最佳,60min 能完全氧化降解环丙沙星,其降解效率分别是Ag 2O 和g-C 3N 4的4倍和10倍㊂1.7㊀Ag 2MoO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂Ag 2MoO 4具有良好的导电性㊁抗菌性㊁环保性,以及优良的光催化活性,在荧光材料㊁导电玻璃㊁杀菌剂和催化剂等方面有着广阔的应用前景[59]㊂但Ag 2MoO 4带隙大(3.1eV),仅能对紫外波段光进行响应,限制了其对太阳光的利用㊂当Ag 2MoO 4与g-C 3N 4进行耦合时,可以将其对太阳光的吸收范围由紫外拓展到可见光区,从而提高太阳光的利用率㊂Pandiri 等[60]通过水热合成的方法,制备出β-Ag 2MoO 4/g-C 3N 4异质结光催化剂,SEM 结果显示该催化剂中β-Ag 2MoO 4纳米颗粒均匀地分布在g-C 3N 4纳米片的表面,光催化性能测试结果表明在3h 的可见光照射下,其降解能力是β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4机械混合物的2.6倍,主要原因在于β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4两者界面间形成更为紧密的异质结,使得e -/h +对被快速分离㊂Wu 等[61]采用简单的原位沉淀方法成功构建了Ag 2MoO 4/g-C 3N 4光催化剂,并将其应用于MO㊁BPA 和阿昔洛韦的降解,结果表明该催化剂显示出良好的太阳光催化活性,这主要是因为Ag 2MoO 4和g-C 3N 4界面间存在着一定的协同效应,可有效地提高对太阳光的利用率,降低载流子的复合概率㊂2㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂电荷转移机理模型研究g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在可见光的辐照下,价带电子发生跃迁,产生e -/h +对㊂e -被催化剂表面吸附的O 2捕获产生㊃O -2,并进一步与水反应生成㊃OH,形成的三种活性自由基(h +㊁㊃O -2和㊃OH),实现水中有机污染物的高效降解(见图1)㊂而光催化反应机理与载流子的迁移机制密切相关㊂目前,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂体系中主要存在三种不同的光生载流子的转移机制,分别为I 型㊁II 型和Z 型㊂图1㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解有机污染物的光催化反应机理Fig.1㊀Photocatalytic reaction mechanism of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalyst for degradation of organic pollutants3760㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.1㊀I 型异质结载流子转移机理模型图2(a)为I 型异质结构中的光生e -/h +对转移示意图㊂半导体A 和半导体B 均对可见光有响应,其中,半导体A 的带隙较宽,半导体B 的带隙较窄,并且半导体B 的VB 和CB 均位于半导体A 之间,在可见光的照射下,e -发生跃迁,从CB 到VB,半导体A 的CB 上的e -和VB 上的h +分别向半导体B 的CB 和VB 转移,从而实现了e -/h +对的分离㊂以Ag 2O /g-C 3N 4复合催化剂为例[58],当Ag 2O 和g-C 3N 4相耦合时,因为g-C 3N 4的VB 具有更正的电势,h +被转移到Ag 2O 的VB 上,同时,光激发e -在g-C 3N 4的CB 上,其电势较负,e -便传输到Ag 2O 的CB 上,CB 上e -与O 2结合形成㊃O -2,并进一步与H +结合生成了㊃OH,而有机物污染物被Ag 2O 的价带上h +氧化分解生成CO 2和H 2O㊂2.2㊀II 型异质结载流子转移机理模型II 型异质结是一种能级交错带隙型结构,如图2(b)所示,其中半导体A 的CB 电位较负,在可见光照射下,e -从CB 上转移到半导体B 的CB 上,h +从半导体B 的VB 转移到半导体A 的VB 上,从而使e -/h +对得以分离㊂以Ag 3PO 4@g-C 3N 4为例[62],由于g-C 3N 4的CB 的电势较Ag 3PO 4低,光生e -从g-C 3N 4迁移到Ag 3PO 4的CB 上,而Ag 3PO 4的CB 电势较g-C 3N 4高,h +从Ag 3PO 4的VB 迁移到g-C 3N 4的VB 上,从而实现e -/h +对的分离,g-C 3N 4表面的h +可直接氧化降解MB,而Ag 3PO 4表面积聚的电子又会被氧捕获,产生H 2O 2,并进一步分解成㊃OH,从而加快MB 的降解㊂上述I 型和II 型结构CB 的氧化能力和VB 还原能力低于单一组分,造成复合半导体的氧化还原能力降低[63]㊂2.3㊀Z 型异质结载流子转移机理模型构建Z 型异质结光光催化剂使得e -和h +沿着特有的方向迁移,有效解决复合催化剂氧化还原能力降低问题[64]㊂Z 型异质结催化剂e -/h +对的迁移方向如图2(c)所示,e -从半导体B 的电势较高的CB 转移到半导体A 的电势较低的VB 进行复合,从而实现半导体A 的e -和半导体B 的h +发生分离㊂h +在半导体B 表面氧化性能更强,在半导体A 上e -具有较高还原特性,两者共同作用使环境污染物得以顺利降解㊂为了更好地解释Z 型异质结h +和e -迁移机理,以Ag 3VO 4/g-C 3N 4复合光催化剂为例[48],复合光催化剂经可见光激发后,Ag 3VO 4和g-C 3N 4都发生了e -跃迁,在Ag 3VO 4的CB 上e -与g-C 3N 4的VB 上h +进行复合时,e -对Ag 3VO 4的腐蚀作用被削弱,同时,也实现了g-C 3N 4的CB 上e -和Ag 3PO 4的价带上h +发生分离,g-C 3N 4的CB 上e -具有较强的还原性,将Hg 2+还原成Hg 0,而Ag 3PO 4的VB 上h +具有较强的氧化性,可将HOOH氧化生成CO 2和H 2O㊂图2㊀电子-空穴对转移机理示意图Fig.2㊀Schematic diagrams of electron-hole pairs transfer mechanism 3㊀结语和展望g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂因其较强的可见光响应和优异的光催化性能,在环境污染物的降解方面具有广阔的发展空间㊂近年来,国内外研究人员在理论研究㊁制备方法和光催化性能等多个领域取得了重要进展,为光催化理论的发展奠定了坚实的基础㊂然而,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在实际应用中还面临诸多问题,如制备工艺复杂㊁光腐蚀㊁光催化剂回收利用困难㊁光催化降解污染物的反应机理尚不明确等,第10期柏林洋等:g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3761㊀现有的光催化降解模型仍有较大的分歧,亟待深入研究㊂为了获得性能优良的g-C3N4/Ag基复合光催化剂,实现产业化应用,应进行以下几方面的研究:1)在g-C3N4/Ag基二元光催化剂的基础上,构建多元复合光催化剂,是进一步提升光生载流子分离效率的有效㊁可靠手段,也是当今和今后光催化剂的研究重点㊂2)对g-C3N4/Ag基二元光催化剂体系中e-/h+对的转移㊁分离和复合等过程进行系统研究,并阐明其光催化反应机制㊂3)针对当前合成的g-C3N4材料多为体相,存在着颗粒大㊁比表面积小㊁活性位少等缺陷,应通过对g-C3N4材料的形状㊁形貌及尺寸的调控,来实现Ag 基材料在g-C3N4材料表面的均匀分布,降低e-/h+对的重组概率,从而大幅度提高复合光催化剂的性能㊂4)Ag基材料的光腐蚀是导致光催化活性和稳定性下降的重要因素,探索一种更为有效的光腐蚀抑制机制,是将其推广应用的关键㊂5)当前合成的g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂多为粉末状,存在着易团聚㊁难回收等问题,从而限制了其循环利用㊂因此,需要开展g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂回收和再利用的研究,这将有利于社会效益和经济效益的提高㊂参考文献[1]㊀LIN Z S,DONG C C,MU W,et al.Degradation of Rhodamine B in the photocatalytic reactor containing TiO2nanotube arrays coupled withnanobubbles[J].Advanced Sensor and Energy Materials,2023,2(2):100054.[2]㊀DIAO Z H,JIN J C,ZOU M Y,et al.Simultaneous degradation of amoxicillin and norfloxacin by TiO2@nZVI composites coupling withpersulfate:synergistic effect,products and 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高性能透波Si_3N_4_BN基陶瓷复合材料的研究_张伟儒

图 3 为测试的复合陶瓷材料介电性能。表 3 为几种材料的介电性能。从图 3 和表 3 可以看出, BN 粉料的加入有效降低了材料的介电常数。从介电常数稳定性方面看: 配方 3, 配方 4 材料稳定性较好, 尤其配方 3 材料在频率小于 1110GHz 范围内, 其介电常数变化最为稳定( E约为 410) , 而在频率大于 1110GHz 范围, 该配方材料介电常数变化较大, 在 1110~ 1115GHz 有突变峰, 造成该结果的原因目前还不清楚。
5
硅酸盐通报 2003 年第 3 期
专题论文
大小均匀, B- Si3N4 晶粒为短柱状, 其长径比为 3 ~ 6, BN 晶粒为薄片层状结构, BN 与 Si3N4 晶粒以互相交叉重叠结构存在。随 BN 粉料含量的增多, 可以发现材料致密化程度明显降低, 材料内部
气孔率提高, 在显微结构观察中曾发现个别材料有较大气孔的存在。因此, 在制备工艺过程, 如何进一步提高材料的致密度, 尤其避免过大气孔的存在将是以后研制工作应重点解决的问题。
面成为热震裂纹扩展的有效缓冲面及裂纹扩展能
的吸收面, 从而大大提高材料的抗热震性。 21215 陶瓷复合材料的显微结构分析
采用 SEM 对 4 种配方材料断口的显微结构进行了观察分析。分别见图 3( a) 、图 3( b) 、图 3 ( c) 、图 3( d) 。从图 3 中可以看出, 该材料中晶粒
表 2 陶瓷复合材料的典型性能
配方序号
抗弯强度 / MPa
断裂韧性 / MPa#m1/2
线膨胀系数 ( 室温~ 800e )
/ @ 10- 6 e - 1
导热系数 / W#( m#K ) - 1( 热面温度( 1000 ? 25 e )

高硅氧有机硅透波材料介电性能实验分析

— 365 —
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2006年 10月
固体火箭技术
第 29卷
要原因可能是添加剂 A 和 B 在 1 200 ℃下可释放出氧 ,从而降低了材料残炭率 ;
( The 43 rd Institute of the Fourth Academy of CASC, Xi’an 710025, China)
Abstract: The dielectric p roperties of methylsilicone resin matrix radome material w ith low carbon residue rate were analyzed by experiment. The results show that the radome material has excellent dielectric p roperties. After 800 ℃ and 1 200 ℃ high2tem2 perature treatment, the dielectric constant of this material is less than 3. 5 when frequency of electromagnetic wave is 9. 3 GHz, and the m icrowave transm ittance of this material is up to 90%. The change of the dielectric constant w ith temperature is insignificant in the range of 700 ～1 200 ℃ . Each time when temperature rises by 100 ℃, the change of the dielectric constant is less than 1%. Increasing additive content has a small influence on dielectric p roperties over a certain range. Variation of dielectric p roperties can be restricted effectively by using some moisturep roof methods like imp regnating the material w ith silicone resin and coating organic material on the surface. Key words: radome material; dielectric constant; m icrowave transm ittance

耐高温透波材料及其性能研究进展

耐高温透波材料及其性能研究进展文摘介绍了国内外高温透波材料的发展现状,并且对高温透波材料的种类进行了详细阐述。

通过对材料种类的分析与选择,对影响材料透波性能的因素进行了分析。

通过对现行透波材料及其透波理论体系的论述,对高温透波材料存在的问题进行了总结。

关键词透波材料,介电常数,透波原理前言高温透波材料是指对波长在1～1 000 mm、频率在0. 3～300 GHz的电磁波在足够高的温度下的透过率> 70%的材料[ 1 ] 。

一般情况下,在该频率范围内,透波材料适宜ε为1～4, tgδ为10- 1 ～10- 3 ,这样才能获得理想的透波性能与较小的插入损失[ 2 ] 。

结构透波材料体系主要有耐高温及常温应用的透波材料,这两种材料体系的典型代表分别为陶瓷透波材料及聚合物基复合材料。

陶瓷透波材料与聚合物基复合材料分别应用于导弹、飞行器天线罩、天线窗以及雷天线罩等几类产品。

本文将重点介绍高温透波材料即防热型透波功能材料的研究工作。

1高温透波材料体系高温透波材料是一种兼有耐高温性能与透波性能的介质材料,高温透波材料体系主要有:陶瓷基复合材料与聚合物基复合材料。

1. 1陶瓷透波材料是一种兼有耐高温性能与透波性能的介质材料,高温透波材料体系主要有:陶瓷基复合材料与聚合物基复合材料。

陶瓷透波材料可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。

前者有氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氧化铍陶瓷、微晶玻璃、堇青石陶瓷等等。

非氧化物陶瓷主要有氮化硼(BN)和氮化硅( Si3N4 ) [ 3 ] 。

1. 1. 1氧化物陶瓷(1)氧化铝陶瓷(Al2O3 )在天线罩材料发展史上,氧化铝陶瓷是继纤维增强复合材料之后最早被采用的单一氧化物陶瓷。

用作透波材料时,其Al2O3质量分数为97%～99%。

(2)微晶玻璃微晶玻璃是20世纪50年代中期美国康宁公司发现的一种新型无机材料。

它是借助控制晶化的方法,使特定组成的透明玻璃失透晶化,形成无数直径< 1μm的微小晶粒,从而获得性能优异的不透明瓷质材料,因在结构上与陶瓷相似,故也称为玻璃陶瓷。

低温烧结制备的多孔氮化硅陶瓷的介电常数和力学性能

低温烧结制备低介电常数和高力学性能的多孔氮化硅陶瓷夏永封，曾玉萍，江东亮上海硅酸盐研究所，中科院，1295年定西道，上海邮编200050中科院研究生院，北京100039，中华人民共和国摘要：通过凯特布兰（SQ2-B2Q-P2Q）玻璃使用传统的陶瓷工艺在空气中制备了多孔氮化硅（Si3N4）陶瓷。

多孔Si3N4陶瓷烧结至1000~1200C显示了相对较高的抗弯强度和良好的介质性能。

研究了烧结温度和添加剂含量对多孔氮化硅陶瓷抗弯强度和介电性能的影响。

多孔氮化硅陶瓷的30-55 %的孔隙率，40-130兆帕的抗折强度，以及3.5-4.6的低介电常数被获得。

关键词：多孔氮化硅陶瓷；介电常数；凯特布兰；低温烧结1导言天线罩材料的恶劣的工作条件要求一系列关键特性，如低介电常数，高机械强度，优良的抗热震性和雨蚀性⑴。

如今，由于其优良的介电性能（介电常数恒定 3.5 ）,氮化硅陶瓷主要用于材料的天线罩和天线窗［2］。

然而，它们的极低的强度（通常不超过80MPa［3］和较低的抗雨蚀性是不足以用于高速车辆。

氮化硅（Si sN陶瓷）陶瓷有许多优良性能，如高温强度，良好的氧化电阻，热化学耐腐蚀，耐热冲击性，热膨胀系数低及良好介电性能［4-6］。

在室温下，a - Si 3N1和 B - Si 3N1的介电常数（& ）分别是5.6和7.9。

然而，氮化硅的介电常数仍然有很高的实际应用。

孔设计，一般认为是一种降低材料介电常数的有效途径，但毛孔也可以恶化陶瓷材料的力学性能。

因此，重要的是保持介电性能和力学性能均衡，以满足实际应用。

多孔氮化硅陶瓷可以不同的方式制备，如增加易变物质⑺，冷冻干燥［8］，碳热氮化［9］，燃烧合成［10］，原位反应键［1］等。

作为一个共价固体，氮化硅无助烧结剂很难致密。

通常情况下，金属氧化物（Y2Q+AI2QH，Er2O［12］，YbO冋）添加剂都必须通过液相烧结才能获得致密氮化硅陶瓷。

然而，烧结温度仍然很高。

耐高温透波材料及其性能研究进展

耐高温透波材料及其性能研究进展文摘介绍了国内外高温透波材料的发展现状,并且对高温透波材料的种类进行了详细阐述。

通过对材料种类的分析与选择,对影响材料透波性能的因素进行了分析。

通过对现行透波材料及其透波理论体系的论述,对高温透波材料存在的问题进行了总结。

关键词透波材料,介电常数,透波原理前言高温透波材料是指对波长在1～1 000 mm、频率在0. 3～300 GHz的电磁波在足够高的温度下的透过率> 70%的材料[ 1 ] 。

一般情况下,在该频率范围内,透波材料适宜ε为1～4, tgδ为10- 1 ～10- 3 ,这样才能获得理想的透波性能与较小的插入损失[ 2 ] 。

结构透波材料体系主要有耐高温及常温应用的透波材料,这两种材料体系的典型代表分别为陶瓷透波材料及聚合物基复合材料。

陶瓷透波材料与聚合物基复合材料分别应用于导弹、飞行器天线罩、天线窗以及雷天线罩等几类产品。

本文将重点介绍高温透波材料即防热型透波功能材料的研究工作。

1 高温透波材料体系高温透波材料是一种兼有耐高温性能与透波性能的介质材料,高温透波材料体系主要有:陶瓷基复合材料与聚合物基复合材料。

1. 1陶瓷透波材料是一种兼有耐高温性能与透波性能的介质材料,高温透波材料体系主要有:陶瓷基复合材料与聚合物基复合材料。

陶瓷透波材料可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。

前者有氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氧化铍陶瓷、微晶玻璃、堇青石陶瓷等等。

非氧化物陶瓷主要有氮化硼(BN)和氮化硅( Si3N4 ) [ 3 ] 。

1. 1. 1氧化物陶瓷(1)氧化铝陶瓷(Al2O3 )在天线罩材料发展史上,氧化铝陶瓷是继纤维增强复合材料之后最早被采用的单一氧化物陶瓷。

用作透波材料时,其Al2O3质量分数为97%～99%。

(2)微晶玻璃微晶玻璃是20世纪50年代中期美国康宁公司发现的一种新型无机材料。

纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰

纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰纳米SiO2作为一种被广泛应用的重要无机纳米填料，由于其吸水性较强、易于团聚，在基体树脂及有机相中相容性及分散性较差，影响了其应用性能及范围。

在简述其表面结构特点的基础上，介绍了疏水性化学修饰。

标签：纳米SiO2；疏水性；化学修饰纳米SiO2作为一种化学稳定和耐热的具有一般宏观粒子所不具备的特殊小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应及光电性能的无机纳米填料，已在复合材料、功能材料、橡胶、塑料、涂料和粘合剂等诸多领域被广泛应用。

目前工业上主要采用干法的气相法[1]及湿法的水解沉淀法[2]，而湿法中还有溶胶—凝胶法及微乳液法[3，4]。

作为超细粉体，由于其表面极性较强，表面能较高，处于热力学非稳定状态，极易发生微粒团聚，难于分散，粒子表面所带有的大量硅羟基，总显示出极大的亲水疏油性，影响了其在基体树脂及有机相中的相容性及分散性，不但造成界面缺陷，材料性能下降，更不能显示纳米材料的固有特性，限制了其应用范围。

为此，必须对纳米SiO2表面进行疏水性改性。

目前主要有物理及化学2种改性途径，前者系经由疏水物包覆、涂覆及吸附等物理作用予以表面改性，而后者则主要通过酯化、偶联及接枝等反应进行化学修饰。

本研究拟在简要介绍纳米SiO2表面结构及特性基础上，就其疏水性化学修饰作一简要介绍。

1 纳米SiO2的表面结构纳米SiO2的晶体结构基本上是以硅原子为中心，氧原子为顶点所形成的不太规则的四面体结构，以SiO2为结构单元，4个顶点的氧原子与另一个四面体结构的顶点硅原子经共价键键连，形成一维、二维及三维的线状、链状及球状空间骨架点阵结构，且随不同的化学环境而变化。

由于单个纳米SiO2粒子具有极强的表面作用，相互间极易接触发生团聚而形成其二次结构，由十几纳米的粒子聚集及键连而成有数百纳米大小及一定强度的硬团聚体，其常借范德华力作用进一步聚集而成纳米级的软团聚体，前者不易破坏分散，而后者结构较疏松，可在强剪切力作用下被分散。

改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究

㊀第41卷㊀第7期2022年7月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.41㊀No.7Jul.2022收稿日期:2021-01-08㊀㊀修回日期:2021-03-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(51675232);江苏省青年自然科学基金资助项目(BK20190611)第一作者:周红成,男,1994年生,硕士研究生通讯作者:卞㊀达,男,1990年生,副教授,Email:biand@ 赵永武,男,1962年生,教授,博士生导师,Email:zhaoyw@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202101003改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究周红成,卞㊀达,刘雅玄,郭永信,赵永武(江南大学机械工程学院,江苏无锡214122)摘㊀要:聚四氟乙烯(PTFE)在减摩材料领域应用广泛,但其较差的耐磨性限制了其应用㊂纳米材料改性是改善PTFE 耐磨性的一种有效方法,而氮化硅(Si 3N 4)的强度高㊁摩擦系数低,能够与PTFE 实现功能互补㊂以PTFE 和硅烷偶联剂KH-570改性的Si 3N 4为填料㊁聚酰胺酰亚胺(PAI)为粘结剂,采用喷涂-固化的方法制备了PTFE /Si 3N 4复合涂层,并对该涂层的摩擦学性能展开了研究㊂利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对改性前后的Si 3N 4纳米颗粒进行表征;利用显微硬度测试仪和摩擦磨损试验机对PTFE /Si 3N 4复合涂层的综合性能进行表征㊂研究结果表明:KH-570成功接枝到了Si 3N 4纳米颗粒的表面,接枝后Si 3N 4纳米颗粒的表面更加粗糙,有利于其均匀分散;Si 3N 4纳米颗粒可以改善PTFE /Si 3N 4复合涂层的硬度和摩擦学性能㊂当改性Si 3N 4纳米颗粒的质量分数为1%时,复合涂层的硬度最高,为11.1HV,摩擦系数和磨损率最低,分别为0.0755和3.78ˑ10-3m 3㊃N -1㊃m -1,磨损方式为磨粒磨损㊂当加入过多的改性Si 3N 4纳米颗粒时,其会出现团聚,复合涂层的摩擦磨损性能下降㊂关键词:氮化硅;聚四氟乙烯;摩擦系数;磨损率中图分类号:TQ325.4;TB383㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2022)07-0578-06引用格式:周红成,卞达,刘雅玄,等.改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究[J].中国材料进展,2022,41(7):578-583.ZHOU H C,BIAN D,LIU Y X,et al .Tribological Behavior Investigation of Polytetrafluoroethylene Composite Coating Reinforced withModified Nano-Silicon Nitride[J].Materials China,2022,41(7):578-583.Tribological Behavior Investigation of PolytetrafluoroethyleneComposite Coating Reinforced with Modified Nano-Silicon NitrideZHOU Hongcheng,BIAN Da,LIU Yaxuan,GUO Yongxin,ZHAO Yongwu(School of Mechanical Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)Abstract :Polytetrafluoroethylene (PTFE)is widely used in the field of antifriction materials,but its poor wear resistancelimits its application.Nanomaterial modification is an effective method to improve the wear resistance of PTFE.Silicon ni-tride (Si 3N 4)has high strength and low-friction-coefficient properties,which can overcome the poor wear resistance of PT-FE.With modified Si 3N 4and PTFE as raw materials and polyamideimide (PAI)as binder,the PTFE /Si 3N 4composite coat-ing is prepared by spraying-curing method,and the tribological properties of the coating are investigated.The structure of Si 3N 4nanoparticles before and after modification is characterized using scanning electron microscope (SEM)and fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR).In addition,the hardness and tribological behavior of the coating are also studiedby microhardness tester and friction and wear tester.The results show that KH-570has been successfully grafted on the surface of Si 3N 4nanoparticles,and the surface of modi-fied Si 3N 4nanoparticles becomes rougher,which is benefit for the dispersion of Si 3N 4nanoparticles.Besides,Si 3N 4nanoparticles can improve the hardness and tribologicalproperties of the PTFE composite coating.When the massfraction of modified Si 3N 4nanoparticles is 1%,the coating achieves the highest hardness (11.1HV)among the sam-ples.And the friction coefficient and wear rate are 0.0755and 3.78ˑ10-3m 3㊃N -1㊃m -1respectively,which is the low-㊀第7期周红成等:改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究est friction coefficient and wear rate among the samples.At this time,the wear mechanism of the coating is mainly abrasive wear.However,when too much modified Si3N4nanoparticles is added,the serious agglomeration occurs,which will reduce the tribological properties of the coating.Key words:silicon nitride;polytetrafluoroethylene;friction coefficient;wear rate1㊀前㊀言聚四氟乙烯(PTFE)具有优异的化学稳定性和自润滑性,是目前应用广泛的工程塑料之一㊂但PTFE因其特殊的分子结构导致耐磨性较差,故PTFE基复合涂层的性能还不能满足频繁摩擦条件下的应用需求[1,2]㊂为了解决这一问题,在PTFE基体中添加增强剂来提高PTFE的耐磨性已经被普遍认可,如添加SiO2[3]㊁碳纳米管[4]㊁TiO2[5]等㊂氮化硅(Si3N4)是一种共价键化合物,性质稳定,常温下为白色或者灰白色,具有低热膨胀系数㊁高弹性模量和高硬度,在高温下具有较高的耐磨损性能[6]㊂张苏等[7]通过丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(BA-MMA-GMA)三元共聚物改性纳米Si3N4,制备了Si3N4/丙烯酸酯橡胶复合材料㊂结果表明,随着纳米Si3N4含量的提高,复合材料的物理性能和耐油性能先上升后下降;当改性纳米Si3N4的质量分数为1.5%时,复合材料的物理性能和耐油性能最佳,橡胶的寿命得到延长㊂Fan等[8]制备了致密的Si3N4陶瓷涂层,研究表明,在1200ħ的热冲击温差下经过5次热循环后,涂层的吸水率略有提高,从接近3.2%到接近6.0%㊂该研究解决了陶瓷孔由于吸水导致介电和隔热能力下降的问题㊂Gal等[9]采用粉末注射成型法制备了Si3N4基陶瓷,研究发现,Si3N4可以提高涂层的弯曲强度㊁维氏硬度和断裂韧性,将其应用到汽车阀门中可有效提高汽车的综合性能㊂Zhang等[10]采用真空热压法制备了Si3N4自润滑陶瓷刀具材料Si3N4/TiC/h-BN,切削试验表明,该自润滑陶瓷刀具比未含Si3N4的刀具更抗磨损㊂以上研究表明,虽然利用Si3N4改性涂层的性能已经取得了不少成功,但是将Si3N4应用于改性PTFE却鲜有报道,PTFE 塑料的应用前景光明,但耐磨性差的问题亟待解决㊂本文利用Si3N4在耐磨性方面的优势,制备了PTFE基复合耐磨涂层,并对PTFE/Si3N4复合涂层的摩擦学性能进行了研究㊂2㊀实㊀验2.1㊀主要原材料纳米Si3N4,平均粒径100nm,购自科特新材料科技有限公司;PTFE,分散乳液,购自浙江巨化股份有限公司;聚酰胺酰亚胺(PAI),型号PSY225,购自南通博联化工有限公司;氧化铝,平均粒径3.5μm,购自耐博检测技术(上海)有限公司;醇酯十二,分析纯,购自可乐士科技有限公司;γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570),分析纯,购自江苏晨光偶联剂有限公司;消泡剂,型号NXZ,购自日本诺普科公司;氟碳表面活性剂,型号FC-4430,购自美国3M公司㊂2.2㊀主要设备与仪器精密电子天平,型号XS205-DU,METTLER TOLEDO 有限公司;超声波清洗仪,型号BG-06C,广州邦杰电子有限公司;马弗炉,型号SX2-8-10,上海喆钛机械制造有限公司;真空干燥箱,型号DZF-6020,上海精密仪器有限公司;万能摩擦磨损试验机,型号MFT-5000,兰州中科凯华科技开发有限公司;三维形貌仪,型号MFP-D,美国RTEC公司;显微硬度测试仪,型号MH-3,北京环宇科信科技有限公司;扫描电子显微镜(SEM),型号6390A,日本电子JSM公司;傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),型号Nicolet iS5,美国赛默飞世尔科技(中国)有限公司㊂2.3㊀纳米Si3N4表面改性处理采用硅烷偶联剂KH-570对纳米Si3N4进行表面改性处理㊂由于KH-570更容易以溶液的形式分散在Si3N4表面,所以首先需要配制KH-570溶液(20%的KH-570, 72%无水乙醇,8%去离子水,质量分数,下同)㊂在改性之前,将纳米Si3N4在真空干燥箱中120ħ活化处理2.5h,然后加入KH-570溶液超声机械搅拌20min;再逐滴加入乙酸,调整溶液体系pH值为5,70ħ反应6h;将反应后的混合溶液转移至离心管中,离心12min,转速为3500r㊃min-1;用无水乙醇反复多次离心,直至沉淀上层液体为中性;最后,将混合溶液放入真空干燥箱中60ħ干燥24h㊂2.4㊀复合材料试样的制备以直径为30mm㊁厚度为3mm的铝块为基底(铝块经过了机械抛光㊁喷砂㊁阳极氧化等前处理),称取45%的PTFE分散液㊁15%的PAI㊁适量的水搅拌,超声分散处理8min后加入15%的Al2O3(填充剂)㊁醇酯十二㊁消泡剂㊁FC-4430表面活性剂搅拌㊂加入0%,0.5%, 0.7%,1%,1.5%不同质量分数的纳米Si3N4机械搅拌2h后,采用喷涂-固化的方式制备Si3N4/PTFE复合涂层㊂其中固化分4个阶段进行:①10min均匀升温到120ħ,②120ħ保温20min,③10min均匀升温到380ħ,④380ħ保温20min㊂975中国材料进展第41卷2.5㊀涂层表征涂层的抗磨损试验在万能摩擦磨损试验机上进行,试验选用的方式是往复直线运动㊂试验施加的载荷为10N,频率为1Hz,试验时间为10min,对磨件是直径为9.525mm 的Si 3N 4陶瓷球㊂利用三维形貌仪观测磨痕的表面形貌,分析磨损量㊂使用显微硬度测试仪测量显微维氏硬度,试验载荷为50g,施载时间为15s,测量5个点,取平均值㊂最后,利用SEM 对磨痕的表面形貌进行表征,分析磨损机理㊂3㊀结果与讨论3.1㊀改性前后纳米Si 3N 4SEM 分析图1为改性前后的纳米Si 3N 4的SEM 照片,从图1a可以看出,未经过处理的纳米Si 3N 4粉体表面相对光滑,不利于粉末均匀分散在PTFE 复合涂层中㊂而经过KH-570改性处理的Si 3N 4纳米颗粒(图1b)粉体表面附着了一层薄膜,比较粗糙,增大了颗粒之间的间隙,有利于粉末均匀分散在涂层中㊂此外,由于改性后的Si 3N 4纳米颗粒表面粗糙,其与涂层的接触面积也会增大,有利于与涂层啮合,增大了结合力,从而有效提高PFTE /Si 3N 4复合涂层的摩擦学性能[11]㊂图1㊀改性前(a)和硅烷偶联剂KH-570改性后(b)纳米Si 3N 4的SEM 照片Fig.1㊀SEM images of nano-Si 3N 4before modification (a)and aftermodification by silane coupling agent KH-570(b)3.2㊀改性前后纳米Si 3N 4FT -IR 分析图2给出了纳米Si 3N 4和KH-570改性纳米Si 3N 4的FT-IR 图谱㊂由于纳米Si 3N 4的比表面积较高,其表面具有高的反应活性,暴露在空气中容易被氧化,所以其表面吸附着大量的羟基㊂由图2可知,纳米Si 3N 4的红外光谱在3440cm-1处的峰表示羟基伸缩振动㊁1620cm-1处的峰表示羟基剪切振动㊁944cm-1处的峰表示Si N Si骨架振动㊂除了对应纳米Si 3N 4的特征峰外,KH-570改性纳米Si 3N 4还多了2940cm -1( CH 2 )㊁1720cm-1( C O)㊁900~1100cm -1(Si O Si )等特征吸收峰[12]㊂由于Si O Si 和Si N Si 的吸收带在900~1100cm-1处重合,所以改性纳米Si 3N 4在900~1100cm-1处的吸收峰更宽,这表明纳米Si 3N 4表面结构已经从羟基变为了Si O Si,KH-570已经成功接枝到纳米Si 3N 4表面[13],纳米Si 3N 4改性机理如图3㊂图2㊀改性前(a)和KH-570改性后(b)纳米Si 3N 4的傅里叶变换红外光谱Fig.2㊀Fourier transform infrared spectra of nano-Si 3N 4before modifica-tion (a)and after modification by KH-570(b)图3㊀纳米Si 3N 4改性机理示意图Fig.3㊀Modification mechanism diagram of nano-Si 3N 43.3㊀PTFE/Si 3N 4复合涂层显微维氏硬度分析图4为不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的显微维氏硬度㊂从图4中可以看出,随着纳米Si 3N 4含量的增加,复合涂层的硬度先增加后减小㊂未添加纳米Si 3N 4时,复合涂层的维氏硬度为9.8HV;当Si 3N 4质量分数分别为0.5%,0.7%和1.0%时,复合涂层的维氏硬图4㊀不同Si 3N 4质量分数的PTFE/Si 3N 4复合涂层的维氏硬度测量值Fig.4㊀Vickers hardness of PTFE /Si 3N 4composite coating with dif-ferent mass fractions of Si 3N 485㊀第7期周红成等:改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究度分别为10.2HV,10.8HV 和11.1HV,分别提高了4.1%,10.2%和13.3%;但是当Si 3N 4质量分数达到1.5%时,复合涂层的硬度反而下降为10.3HV㊂这是因为纳米Si 3N 4具有高硬度的特点,可以作为刚性的支撑点,优先承载载荷,所以加入纳米Si 3N 4可以提高复合涂层的硬度;但当加入过量纳米Si 3N 4时,容易出现较严重的团聚现象,造成应力集中,使涂层承载能力下降,导致硬度下降[14]㊂3.4㊀PTFE/Si 3N 4复合涂层摩擦系数分析图5为不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的摩擦系数㊂从图5可以看出,随着纳米Si 3N 4含量的增加,涂层的摩擦系数先减小后增加㊂当未添加纳米Si 3N 4时,复合涂层的摩擦系数为0.1010;当添加0.5%纳米Si 3N 4时,复合涂层的摩擦系数明显降低为0.0880,降低了12.9%;当纳米Si 3N 4含量升到1%时,复合涂层的摩擦系数降低到最低值0.0755,降幅达到了24.5%;但是纳米Si 3N 4含量增加到1.5%时,复合涂层的摩擦系数反而提升,为0.0788㊂这是因为复合涂层在摩擦过程中,纳米Si 3N 4具有减摩的作用,可以降低摩擦系数[15];但当纳米Si 3N 4的含量过多时其在涂层中难以均匀分散,摩擦过程中会脱落到复合涂层和对磨小球之间,磨粒滑动会破坏转移膜,增大摩擦阻力,使摩擦系数增加[16]㊂图5㊀不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的摩擦系数Fig.5㊀Friction coefficient of PTFE /Si 3N 4composite coating with dif-ferent mass fraction of Si 3N 43.5㊀PTFE/Si 3N 4复合涂层耐磨性分析图6和表1分别为不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的磨痕深度和摩擦学指标㊂从图6和表1可以看出,添加纳米Si 3N 4可以有效降低复合涂层的磨损量㊂当未添加纳米Si 3N 4时,复合涂层的磨痕深度约为22μm,磨损率为1.25ˑ10-2m 3㊃N -1㊃m -1;当加入0.5%纳米Si 3N 4时,复合涂层的磨痕深度发生明显变化,降至14μm;当加入1%纳米Si 3N 4时,复合涂层的磨痕深度降到最低值12μm,磨损量最小,磨损率仅为3.78ˑ10-3m 3㊃N -1㊃m -1;但当加入1.5%纳米Si 3N 4时,复合涂层的磨损量反而提高,磨损率增加到5.96ˑ10-3m 3㊃N -1㊃m -1㊂纳米Si 3N 4因具有高硬度㊁高强度的性能,在填充涂层内部的空隙时会使制备的涂层更加致密,同时提高了复合涂层的硬度㊂在对摩过程中,纳米Si 3N 4可以作为刚性的支撑点,优先承载载荷,具有弥散强化的作用[17]㊂因此,随着纳米Si 3N 4的加入,复合涂层的磨损量降低;但当纳米Si 3N 4含量过高时,不利于纳米Si 3N 4在基体中均匀分散,容易形成较严重的团聚现象㊂脱落的团簇Si 3N 4落到摩擦副之间破坏了转移膜的完整性,导致磨损量反而提高[18]㊂图6㊀不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的磨痕深度Fig.6㊀Depth of wear scar of PTFE /Si 3N 4composite coating with dif-ferent mass fraction of Si 3N 4表1㊀不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层的摩擦学指标Table 1㊀Tribological indicators PTFE /Si 3N 4composite coating withdifferent mass fractions of Si 3N 4Si 3N 4/wt%Frictioncoefficient Abrasion loss/μm 3Wear rate/(m 3㊃N -1㊃m -1)00.10107.55ˑ108 1.25ˑ10-20.50.0880 3.32ˑ108 5.53ˑ10-30.70.0825 2.85ˑ108 4.75ˑ10-310.0755 2.27ˑ108 3.78ˑ10-31.50.07883.58ˑ1085.96ˑ10-33.6㊀PTFE/Si 3N 4复合涂层磨损机理分析图7给出了不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层表面微观形貌的SEM 照片㊂从图7a 可以看出,未添加Si 3N 4时,磨痕周边凹凸不平,边缘出现明显的挤压形状,是典型的塑性变形特征㊂这是因为未添加纳米Si 3N 4时,复合涂层的硬度较低,抵抗外力变形能力低;当添加0.5%Si 3N 4时,复合涂层的硬度提高,磨痕变窄,磨痕边缘趋于平整,挤压现象不明显(图7b);当纳米Si 3N 4含量185中国材料进展第41卷为1%时,磨痕最为平整光滑(图7d);但当含量增加到1.5%时(图7e),复合涂层的表面性能反而变差㊂为了进一步研究复合涂层的磨损机制,对磨痕内部微观结构进行观察,发现添加0.5%纳米Si 3N 4时,PT-FE /Si 3N 4复合涂层磨痕内部出现了粘黏现象,如图8a 所示,结合图7b 可以说明涂层的磨损形式主要为粘着磨损和磨粒磨损㊂当纳米Si 3N 4含量为1%时,磨痕表面出现犁沟现象(图8b),整体最为平整光滑(图7d 已讨论),说明此时的磨损方式主要为磨粒磨损㊂图7㊀不同Si 3N 4质量分数的PTFE /Si 3N 4复合涂层磨痕形貌SEM 照片:(a)0%,(b)0.5%,(c)0.7%,(d)1%,(e)1.5%Fig.7㊀SEM images of wear scar morphology of PTFE /Si 3N 4coatings withdifferent mass fractions of Si 3N 4:(a)0%,(b )0.5%,(c)0.7%,(d)1%,(e)1.5%图8㊀复合涂层磨痕内部细节SEM 照片:(a)0.5%,(b)1%Fig.8㊀SEM images of internal details of composite coating wear scar:(a)0.5%,(b)1%㊀㊀图9为复合涂层内部磨痕EDS 分析结果,从中可明显看出Si 元素,说明Si 3N 4分布在磨痕表面,充当载荷支撑点发挥作用㊂此外,对对磨小球磨痕表面进行EDS 分析,测出了C,O,F 元素(图10),其中F 元素只能来自PTFE,说明1%Si 3N 4复合涂层在对磨件上形成了致密的转移膜,摩擦主要发生在复合涂层和转移膜之间㊂但是当纳米Si 3N 4含量增加到1.5%时,复合涂层的表面性能反而变差㊂通过EDS 分析发现,Si 3N 4产生了团聚,如图11所示,由于Si 3N 4难以在复合涂层中均匀分散,形成应力集中,复合涂层的摩擦学性能下降[19]㊂图9㊀复合涂层内部磨痕EDS 分析结果:(a)扫描区域,(b)区域EDS 分析Fig.9㊀EDS ananlysis results of internal wear scar of composite coating:(a)mapping area,(b)regional EDSanalysis图10㊀摩擦副对磨小球EDS 面扫描图谱:(a)摩擦副扫描区域,(b)C 元素,(c)O 元素,(d)F 元素Fig.10㊀EDS spectra of friction pair against grinding ball:(a)scanning areaof friction pair,(b)C element,(c)O element,(d)F element4㊀结㊀论(1)本实验利用硅烷偶联剂KH-570对纳米Si 3N 4进行改性,成功将其接枝到纳米Si 3N 4表面㊂利用扫描电子显微镜(SEM)㊁傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对改性前后的纳米Si 3N 4进行表征,结果表明,经过KH-570处理的纳米Si 3N 4粉体表面附着了一层薄膜,比较粗糙;KH-570改性纳米Si 3N 4在900~1100cm-1处的吸收峰更宽,纳米Si 3N 4表面结构从羟基变为了Si O Si㊂285㊀第7期周红成等:改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究图11㊀涂层内部Si 3N 4团聚的EDS 面扫描分析图谱:(a)Si 3N 4团聚扫描区域,(b)Si 元素,(c)N 元素Fig.11㊀EDS spectra of Si 3N 4agglomeration inside the coating:(a)Si 3N 4agglomeration scanning area,(b)Si element,(c)N element(2)纳米Si 3N 4对聚四氟乙烯(PTFE)/纳米Si 3N 4复合涂层(PTFE /Si 3N 4)的显微维氏硬度有着显著影响㊂随着纳米Si 3N 4质量分数的提高,复合涂层的维氏硬度先提高再降低,当纳米Si 3N 4的质量分数为1%时,复合涂层的显微维氏硬度最高,为11.1HV㊂(3)填充纳米Si 3N 4对PTFE /Si 3N 4复合涂层的摩擦系数和磨损量有显著影响㊂复合涂层的摩擦系数和磨损量随着纳米Si 3N 4含量的增加先下降后略有提高㊂当纳米Si 3N 4质量分数为1%时,复合涂层的摩擦系数最低,为0.0755,磨损率最小,为3.78ˑ10-3m 3㊃N -1㊃m -1;当纳米Si 3N 4质量分数为1.5%时,形成了较严重的团聚,复合涂层的摩擦磨损性能下降㊂(4)当未添加纳米Si 3N 4时,复合涂层的磨损方式主要为粘着磨损;当添加0.5%的纳米Si 3N 4时,磨损方式主要为粘着磨损和磨粒磨损两种形式共存;当纳米Si 3N 4质量分数增加至1%时,磨损方式主要为磨粒磨损㊂参考文献㊀References[1]㊀MAZZA L,TRIVELLA A,GRASSI R,et al .Tribology International[J],2015,90:15-21.[2]㊀张林,李玉海.科技创新导报[J],2012(4):111-112.ZHANG L,LI Y H.Science and Technology Innovation Herald[J],2012(4):111-112.[3]㊀ZHANG G,SCHLARB A K,TRIA S,et al .Composites Science andTechnology[J],2008,68(15):3073-3080.[4]㊀MAKOWIEC M E,BLANCHET T A.Wear[J],2019,374(3):77-85.[5]㊀SHI Y J,MU L W,FENG X.Materials &Design[J],2011,32(2):964-970.[6]㊀徐晨辉,张宁,赵介南.粉末冶金工业[J],2019,29(4):82-86.XU C H,ZHANG N,ZHAO J N.Powder Metallurgy Industry[J],2019,29(4):82-86.[7]㊀张苏,钱家盛,章于川.橡胶工业[J],2008,55(12):734-736.ZHANG S,QIAN J S,ZHANG Y C.Rubber Industry[J],2008,55(12):734-736.[8]㊀FAN X,SUN R,DONG J,et al .Ceramics International[J],2020,46(13):21681-21688.[9]㊀GAL C W,SONG G W,BAEK W H,et al .International Journal ofRefractory Metals and Hard Materials[J],2019,81:325-332.[10]ZHANG W L,YI M D,XIAO G C,et al .International Journal of Re-fractory Metals and Hard Materials[J],2018,71:1-7.[11]SHANG X,ZHU Y,LI Z.Applied Surface Science[J],2017,394:169-177.[12]TAI Y L,QIAN J S,ZHANG Y C,et al .Chemical EngineeringJournal[J],2008,141(1):354-361.[13]张宏艳,程国君,丁国新.化工新型材料[J],2017,45(6):67-69.ZHANG H Y,CHENG G J,DING G X.New Chemical Materials[J],2017,45(6):67-69.[14]WEI D Q,MENG Q C,JIA D C.Ceramics International[J],2006,32(S):549-554.[15]SU F,ZHANG S.Journal of Applied Polymer Science[J],2014,131(12):40410.[16]白静静.耐高温耐磨纳米复合涂层的研究[D].大连:大连理工大学,2012.BAI J J.Research on High Temperature and Wear Resistance Nano-composite Coating [D].Dalian:Dalian University of Technology,2012.[17]周树学,武利民.涂料工业[J],2002(11):19-21.ZHOU S X,WU L M.Paint Industry[J],2002(11):19-21.[18]赵伟岩,李岩,陆再平,等.摩擦学学报[J],2000,20(6):421-426.ZHAO W Y,LI Y,LU Z P,et al .Acta Tribology[J],2000,20(6):421-426.[19]CHEN W,GAO Y M,JU F L.Tribology Letters[J],2010,37(2):229-238.(编辑㊀吴㊀锐)385。

硅的氧化

姓名：孙铭斌班级：JS1245 学号:201231907011专业：集成电路工程时间：2013年5月19日硅的氧化及二氧化硅硅放在空气中会氧化，在其表面生成SiO₂膜，这种膜厚度一般是30～50nm，是空气中氧和硅进行反应的结果。

进行高温加热时可以得到更厚的SiO₂膜，这种硅氧化膜与水晶或石英相同。

它作为电绝缘材料具有最高的电阻率(～1018Ωcm)，而热膨胀系数又小到5～7×10-7了，以及可利用压电效应作稳定的振荡子等，因而一般说来其应用范围是广泛的。

1二氧化硅薄膜的应用SiO₂薄膜在诸多领域得到了很好的应用，如用于电子器件和集成器件、光学薄膜器件、传感器等相关器件中。

利用纳米二氧化硅的多孔性质可应用于过滤薄膜、薄膜反应和相关的吸收剂以及分离技术、分子工程和生物工程等，从而在光催化、微电子和透明绝热等领域具有很好的发展前景。

均匀多孔，孔径分布介于5～50 nm的二氧化硅薄膜的制备及性能表征已成为材料界研究的热点之一。

1.1 微电子领域在微电子工艺中，SiO₂薄膜因其优越的电绝缘性和工艺的可行性而被广泛采用。

在半导体器件中，利用SiO₂禁带宽度可变的特性，可作为非晶硅太阳电池的薄膜光吸收层，以提高光吸收效率；还可作为金属-氮化物-氧化物-半导体(MNSO)存储器件中的电荷存储层，集成电路中CMOS器件和SiGe MOS器件以及薄膜晶体管(TFT)中的栅介质层等。

SiO₂对杂质的扩散起到掩蔽作用。

在集成电路制造中，几种常见的杂质如硼、磷、砷等在SiO₂膜中的扩散要比它们在硅中的扩散慢很多。

因此，在制作半导体器件的各个区时，最常用的方法是首先在硅圆片表面生长一层SiO₂膜，经过光刻、显影后，再刻蚀掉需掺杂区域表面的氧化膜，从而形成掺杂窗口，最终通过窗口选择性地将杂质注入相应的区域中。

随着大规模集成电路器件集成度的提高，多层布线技术变得愈加重要，如逻辑器件的中间介质层将增加到4～5层，这就要求减小介质层带来的寄生电容。

SiO2气凝胶复合保温材料的热湿性能研究

SiO2气凝胶复合保温材料的热湿性能研究张玉会;刘燕妮;杨建明;吴会军【摘要】Fiber/silica aerogel composite thermal insulation materials were successfully prepared by using wash water cotton fiber as reinforce material and super insulation silica aerogel as filling material and by sol-gel process and ambient pressure drying technology.The microstructure and hydrophobic property of composites were characterized and the rates of moisture absorption and water permeability were measured under different relative humidity.Besides,the thermal conductivity of the composites in different relative humidity were also measured by transient thermal plane method.The results indicated that with increase of environmental humidity,the moisture absorption rate and thermal conductivity of fibers were significantly increased.In contrast,those of silica aerogel composite were significantly lower with only slight change,and have little change with humidity,resulting in moisture absorption rate of 1％and thermal conductivities of 0.0176～0.0187 W/(m·K).This could be of great advantage to thermal insulation engineering applications in moist areas.%以洗水棉纤维毡为支撑体,以超级绝热SiO2气凝胶为填充介质,采用溶胶-凝胶法和常压干燥制备了纤维毡/SiO2气凝胶复合保温材料,对复合材料的微观结构和疏水性能进行了表征,测试了不同湿度环境下纤维毡及其复合材料的吸湿率和透湿率,并采用瞬态热平面法测试了导热系数.结果表明,随着环境湿度的增大,纤维毡的吸湿率和导热系数均明显增大,与SiO2气凝胶复合后,两者显著降低,且随湿度变化很小,复合材料的吸湿率在1％左右,导热系数在0.0176～0.0187 W/(m·K),该复合材料对潮湿地区的隔热保温具有很好的应用价值.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】5页(P67-71)【关键词】气凝胶;二氧化硅;隔热;吸湿;保温材料【作者】张玉会;刘燕妮;杨建明;吴会军【作者单位】广州大学土木工程学院,广东广州510006;广州大学土木工程学院,广东广州510006;广州大学土木工程学院,广东广州510006;广州大学土木工程学院,广东广州510006;广州大学建筑节能研究院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TU55+1目前，岩棉、玻璃棉和矿渣棉等无机保温材料易吸湿、容易产生霉菌，吸湿后保温效果下降；而聚苯乙烯和聚氨酯泡沫等有机保温材料存在消防等安全隐患，因此研发具有高阻燃、高保温和低吸湿的新型隔热材料具有重要意义。

材料透波率

透波材料一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。

在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。

材料及描述以下材料专门应用于需要高透波率的地方，同时还可以根据需要选择其它性能：尺寸稳定、阻燃、韧性、耐高温、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐候、耐老化产品描述牌号应用97%透波率、超耐高温改性PEEK PEEK-K06 军事、航空、航海特种雷达用天线罩、附属部件、气象设备外壳罩、科研仪器设备、探测用途97%透波率、高刚性、耐高温PI PI-K0592%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPS PPS-T0195%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPS PPS-T0297%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPS PPS-T0399%透波率、阻燃V-0、耐化学腐蚀、耐磨PPS PPS-T0499%透波率、表面光泽、耐老化ASA ASA-T01 民用天线罩：移动通讯基站点天线罩、气象雷达罩、车载天线罩、天线包封材料、微波天线罩99%透波率、表面光泽、耐老化ASA ASA-T0290%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6 CT0196%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6 CK0497%透波率、强韧性、耐候、耐老化PA6 CK0696%透波率、尺寸稳定、抗UV、耐候PC PC-T0197%透波率、尺寸稳定、抗UV、耐候PC PC-K0692%透波率、抗UV、耐交替高低温、耐老化PP PP-T01 低成本化民用、长期户外使用天线罩、民用楼顶高敏接收天线罩95%透波率、抗UV、耐交替高低温、耐老化PP PP-T0297%透波率、抗UV、耐交替高低温、耐老化PP PP-T03军用透波复合材料的研究进展1．前言现代战争是从电子战开始的，即在争取“制空权”时，很大程度上是在争取“制电磁权”。

SiO2／(Si3N4+BN)透波材料表面涂层的防潮性能和透波性能研究

高温透波材料研究现状和展望

预浸纳米SiO2溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验

透波材料及纤维增强透波复合材料的研究进展

2007年第37卷《涂料工业》总目次

稀土硅酸盐环境障涂层研究进展

TiO2-SiO2_多功能薄膜的制备及其性能研究

杂化硅溶胶

g-C3N4

高性能透波Si_3N_4_BN基陶瓷复合材料的研究_张伟儒

高硅氧有机硅透波材料介电性能实验分析

耐高温透波材料及其性能研究进展

低温烧结制备的多孔氮化硅陶瓷的介电常数和力学性能

耐高温透波材料及其性能研究进展

纳米SiO2的表面结构及其疏水性化学修饰

改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究

硅的氧化

SiO2气凝胶复合保温材料的热湿性能研究

材料 透波率

材料透波率