Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 3
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
通过控制质子型离子液体和碳混合物的吸附来增强边界摩擦和减少磨损 (this opens in a new tab)
Enhancing boundary friction and wear reduction through adsorption control in protic ionic liquid and carbon mixtures
Nur Aisya Affrina Mohamed Ariffin, Chiew Tin Lee, Mei Bao Lee, Izzati Halid, Siti Hartini Hamdan, Muhammad Izzal Ismail, William Woei Fong Chong & Hedong Zhang
本研究解决了通过探索质子型离子液体（IL），[Oley][Oleic]，与碳纳米管（CNT）混合物的潜力来增强润滑性能的挑战。主要目标是确定实现IL基润滑剂有效润滑的最佳CNT浓度。通过实验研究，当[Oley][Oleic]与最佳CNT浓度0.10 wt%混合时，摩擦减少了19.8%，磨损减少了67.2%。本研究采用了一个摩擦导出的吸附模型来阐明摩擦的基本机制。结果表明，添加CNTs导致润滑剂分子的吸附表面覆盖面积增大，从而减少了摩擦和磨损。在CNTs存在下，IL分子之间的协同吸引合作作用被确定为增强吸附效率的关键因素。这些发现提供了关于[Oley][Oleic]和CNTs在剪切时的相互作用的见解，为理解特定于IL基润滑剂的摩擦和磨损行为提供了预测框架。通过提出减少摩擦和磨损的解决方案，本研究为开发能效高和环保的润滑实践做出了贡献，为润滑领域的进一步发展开辟了新的途径，为多样化应用推动可持续的摩擦学解决方案。
简易合成和表征一种可见光活性的三元TiO2/ZnS/g-C3N4异质结构用于多污染物降解 (this opens in a new tab)
Facile synthesis and characterization of a visible light-active ternary TiO2/ZnS/g-C3N4 heterostructure for multipollutant degradation
Devagi Kanakaraju, Aneshaa Chandrasekaran & Ying Chin Lim
本研究围绕评估一种三元异质结构，TiO2/ZnS/g-C3N4(1:1:1 w/w混合物)，通过简易水热过程合成，用于同时降解在可见光下的单一和混合污染物的有效性。采用的先进显微和光谱技术(FESEM, TEM, FTIR, UVDRS, BET)证实了其增强的光催化性能。UV-Vis DRS分析揭示了合成的异质结构的优越带隙能量为2.81 eV，相比于原始的TiO2，导致在可见光谱内的增强光吸收。在可见光照射下，三元TiO2/ZnS/g-C3N4异质结构表现出令人印象深刻的效能，大约在180分钟内去除了90%的10 mg/L的罗丹明B (RhB)。此外，其显著的性能扩展到混合污染物，其中同时实现了对RhB、甲基橙(MO)和2-氯酚(2CP)的大量降解，分别为82.7%、78.2%和62.2%，在相似的时间框架内。值得注意的是，经过四次回收循环后，RhB降解从89.9%降低到86.6%，这证明了三元结构的固有稳定性和回收潜力。三元TiO2/ZnS/g-C3N4异质结构的合成和应用突显了其在实际废水处理中的重要潜力，特别是由于其有效降解单一和混合污染物的双重能力。研究的发现突出了这种异质结构在解决当前环境修复挑战中的有希望的角色。图形摘要
碳富集在聚合物衍生陶瓷中对其衍生碳的电化学特性的影响 (this opens in a new tab)
Effect of carbon enrichment in polymer-derived ceramers on the electrochemical characteristics of their derived carbons
A. Tamayo, Mª. A. Rodriguez, J. Rubio & F. Rubio
通过将二乙烯基苯(DVB)并入聚合物SMP-10，实现了从商用聚硅烷衍生出富含碳的陶瓷的合成。经过热解后，得到的陶瓷被干刻蚀以产生高孔隙的碳化物衍生碳(CDCs)。多余的碳以非晶态碳的形式从陶瓷基质中分离出来。得到的CDCs具有一个碳纳米晶粒尺寸，这个尺寸与并入的DVB或热解和氯化温度无关。电化学表征揭示，陶瓷或陶瓷网络的巩固导致碳的异质性减少，从而提高其电导率。当陶瓷网络形成时，CDC作为电极超级电容器的行为被优化，并且与并入的DVB的数量无关。图形摘要
合成纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料作为一种新型发动机油添加剂，用于减少摩擦和磨损 (this opens in a new tab)
Synthesis of nanoSiO2/graphene oxide nanocomposite as a novel engine oil additive for reducing friction and wear
Haobo Xue, Fei Zhao, Yutong Song, Shenghua Ma & Hui Wang
由于石墨烯在润滑油中的分散稳定性有限，以及采用化学沉积法制备SiO2/GO复合材料的成本高昂。样品通过X射线衍射、拉曼光谱、热重分析、透射电子显微镜、扫描电子显微镜进行分析。测试结果证明了SiO2材料在GO表面的理想锚定。使用四球摩擦试验机研究了SiO2/GO纳米材料作为基础油添加剂的摩擦学性能。将SiO2/GO纳米复合材料添加到润滑油中可以增强其润滑性能，与基础油相比，摩擦系数和磨痕直径分别减少了38.6%和29.7%。SiO2/GO纳米复合材料出色的润滑性能归因于其优秀的分散性和超薄的形状，这使它们能够进入接触表面并作为防止直接接触的保护膜。与以前的研究相比，创新地引入了流变学，进行了润滑油的流变测试，并将其结果与摩擦数据相关联。流变数据被拟合以分析和理解润滑机制，为研究润滑油提供了新的视角。由于其低成本和润滑性，SiO2/GO复合材料表现出优秀的性能，这是商业润滑剂发展的未来方向。它可以广泛应用于汽车发动机和重型机械领域，展示出有希望的潜在应用。图形摘要通过溶胶-凝胶法制备的层状GO纳米片上完全生长了SiO2纳米材料，形成了一种新型的SiO2/GO微观结构，作为润滑油的添加剂材料。SiO2/GO的特性是易于在摩擦界面沉积。
在AA7075基础上合成新型轻质复合材料中农业和工业废弃物的利用 (this opens in a new tab)
The utilization of agricultural and industrial waste in the synthesis of AA7075-based novel lightweight composite
Ashish Kumar, Virendra Pratap Singh, Akash Mallik, Biraj Kumar Sahoo, R. C. Singh & Rajiv Chaudhary
飞灰（FA）和椰壳灰（CSA）是工业和农业废弃物的固体副产品，分别在全球范围内产生大量。它被认为是环境中的污染物。由于对环境的负面影响，全世界都在进行关于FA和CSA的使用研究。当前的研究关注的是通过两步搅拌铸造在AA7075合金基体中使用FA和CSA作为增强材料。本研究还报告了新开发的新型复合材料的特性及其通过浸出试验的环境效应。陶瓷颗粒的加入可以增强AA7075合金的微观结构，机械和腐蚀特性。光学和扫描电子显微镜被用来评估FA和CSA颗粒在基体中的均匀分布。与均匀合金相比，由5wt％ FA和5wt％ CSA组成的混合复合材料，最大硬度显著增加了27％，抗拉强度增加了19％。为了探索这些新创建的复合材料的腐蚀抵抗性，采用了极化测试和交流阻抗谱。将精心制作的试样浸入3.5％的氯化钠溶液中，腐蚀评估显示，含有5wt％ FA和5wt％ CSA的复合材料在腐蚀抵抗性方面超过了传统的单一AA7075合金。图形摘要
由锆酸钡改性的钾钠铌酸盐基无铅压电陶瓷的温度不敏感电性能 (this opens in a new tab)
Temperature-insensitive electrical performance of the potassium sodium niobate-based ceramics modified by barium zirconate
Zhiyuan Dai, Xuefan Zhou, Yan Zhang & Dou Zhang
一系列由传统固态法制备的锆酸钡改性的钾钠铌酸盐基无铅压电陶瓷[(0.97-x)(K0.45Na0.55)(Nb0.97Sb0.03)O3-0.03Bi0.5K0.075Na0.425ZrO3-xBaZrO3, KNNS–BKNZ–xBZ,x= 0 ~ 0.02]已经研制出来。系统研究了BZ对相结构和电性能的影响。整个陶瓷系统都可以观察到菱形-正交-四方多相共存结构，而BZ的添加导致正交相含量的减少和菱形和四方相含量的增加。在关键组成x= 0.01时，陶瓷显示出最优化的电性能，压电常数d33为265 pC/N，单极应变Sunio为0.168%，反向压电系数d33*为480 pm/V，室温介电常数εr为1634，和居里温度TC为282 °C。此外，在x= 0.01的陶瓷中实现了增强的温度稳定性，呈现出在20-100 °C的温度范围内d33的变化小于15%，并且Sunio保持在80%以上，直到升高到175 °C的温度。
剂量率对反应堆压力容器钢在Fe离子辐照下的缺陷聚集和辐照硬化的影响 (this opens in a new tab)
The impact of dose rate on defect clustering and irradiation hardening in reactor pressure vessel steel under Fe ion irradiation
Yitao Yang, Chonghong Zhang, Jie Gou & Jianyang Li
剂量率效应显著影响了对核反应堆关键结构材料的辐射阻力的加速评估实验。本研究调查了剂量率对低铜反应堆压力容器(RPV)钢A508-3在3.5 MeV Fe13+离子辐照下的辐照硬化和缺陷簇形成的影响，选择的剂量率为2.8×10-5、1.4×10-4和2.8×10-4dpa/s。采用纳米压痕和原子探针断层成像(APT)技术来表征机械性能的变化和缺陷聚集行为，分别。纳米压痕结果显示，对于固定剂量，辐照剂量率较低的样品观察到更大的硬化，反之，辐照剂量率较高的样品硬化较小。对3.0 dpa的样品的APT结果显示，缺陷簇在剂量率为2.8×10-4dpa/s的辐照下表现出小尺寸和低密度的特性，而在剂量率为2.8×10-5dpa/s的辐照下表现出大尺寸和高密度。簇中溶质与Fe元素的比例也随剂量率的变化而变化。硬化的变化、簇的大小、数量密度和簇的组成的变化表明，缺陷簇的演变主要是由弹道混合驱动的，而不是由辐射增强扩散驱动的，在剂量率范围为2.8×10-5-2.8×10-4dpa/s的重离子辐照下。
对Ti-27Nb-2Mo-2Zr-2Sn的微观结构演变和性能的多轴压缩影响 (this opens in a new tab)
Influence of multi-axial compression on the microstructure evolution and properties of Ti-27Nb-2Mo-2Zr-2Sn
Jiajun Liang, Xupeng Chen & Xiaochang Xu
在这项研究中，我们调查了应用严重塑性变形技术到具有应力诱导马氏体转变（SIMT）的生物医学钛合金。通过使用X射线衍射分析，透射电子显微镜分析和拉伸测试，评估了多轴压缩（MAC）处理对Ti-27Nb-2Mo-2Zr-2Sn合金的微观结构演变和性能的影响。研究结果表明，SIMT和MAC的结合可以导致显著的晶粒细化。MAC技术使得在Ti-27Nb-2Mo-2Zr-2Sn合金中生成小于100纳米的β晶粒。有效的晶粒细化被发现与应力诱导的α″马氏体相的演变密切相关。此外，经过MAC处理后，由于位错密度的增加和晶粒细化，合金的强度增加。相反，弹性模量的减小是由于非热ω相和α″马氏体相的溶解。此外，由MAC预处理引入的高密度位错和β/α″界面大大加速了在550°C下的老化沉淀过程。值得注意的是，经过6次MAC处理周期后，Ti-27Nb-2Mo-2Zr-2Sn合金展示出改善的拉伸强度到弹性模量比（18.9 × 10−3）和适当的耐腐蚀性，突显了其作为未来骨科植入材料的潜力。
氧化物鳞片微观结构和合金601在不同金属粉尘条件下的失效机制 (this opens in a new tab)
Oxide scale microstructure and failure mechanism of alloy 601 under varying metal dusting conditions
C. Schlereth, M. Weiser, E. White, P. Felfer & M. Galetz
在高温下处理含有大量碳的气体的化工厂容易受到金属粉尘引起的灾难性腐蚀。通常，这些环境中使用含有大量保护性氧化物鳞片形成元素（Cr，Al，Si）的商用合金。然而，孵化时间后仍经常观察到鳞片的失效，从而引发坑洞。在这项研究中，分析了商用Ni基合金601的氧化物鳞片的微观结构和随后的金属粉尘引起的失效。样品在不同的侵蚀性金属粉尘气体中暴露，并使用金相横截面、电子束微分析（EPMA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和透射电子显微镜（TEM）进行表征。在某些区域形成了薄而保护性的铬酸盐鳞片，下面是连续的硅酸盐层。在大部分合金601表面，Al的内氧化可以与外鳞片中的金属颗粒相关联。此外，在外鳞片中观察到了MnCr2O4。铬酸盐中的孔隙，外鳞片中的尖晶石和金属颗粒一起为碳的进入提供了通道。在一个对碳沉积有更高驱动力的气体中暴露后，生长的氧化物鳞片中含有更多的碳，导致更早的鳞片失效和金属粉尘坑洞的形成。图形摘要
设计和开发一种新型PVA/CS/MOP离子导电水凝胶用于柔性传感器：制备、表征和性能评估 (this opens in a new tab)
Design and development of a novel PVA/CS/MOP ionic conductive hydrogel for flexible sensors: fabrication, characterization, and performance evaluation
Wenjun Xu, Md All Amin Newton, Binjie Xin & Zhuoming Chen
开发具有出色断裂强度和离子导电性的先进水凝胶对于柔性生物传感器的进步至关重要且具有挑战性。本研究提出了一种新型的PVA/CS/MOP离子导电水凝胶，其独特之处在于其出色的断裂强度和增强的离子导电性的独特组合。虽然之前已经建立了壳聚糖/PVA水凝胶，但这项工作关注的是一种不同的制备方法。它解决了实现最佳断裂强度和离子导电性同时的主要科学问题。壳聚糖（CS）被嵌入在生物相容性的聚乙烯醇（PVA）基质中，然后，将水凝胶浸入硝酸钾（MOP）溶液中，得到一种具有出色断裂强度（0.39 MPa）和可拉伸性（265%断裂应变）的水凝胶。盐浸泡过程有效地增强了水凝胶的离子导电性，达到最大的4.5 S m-1。此外，该水凝胶作为一种柔性传感器，能够监测稳定的电信号并在变形后恢复，使其成为柔性电子和人体健康监测的各种应用的有希望的候选者。本研究强调了在PVA/CS/MOP水凝胶中实现断裂强度和离子导电性的优化组合的新颖性，为柔性传感器技术的进步做出了贡献。图形摘要