以矿渣微粉为主要原料, 硅酸钠和氢氧化钠混合溶液为碱性激发剂, 铝粉为发泡剂, 制备地质聚合物基轻质多孔材料, 系统研究了发泡剂、水灰比以及萘系减水剂对材料孔结构与物理性能的影响。结果表明, Al粉在碱性激发剂作用下快速反应生成H2, 促使地质聚合物浆体泡沫化形成多孔材料, 且材料的干密度和抗压强度随Al粉掺量的增加迅速降低。当Al粉掺量超过0.40%(质量分数, 下同), 泡孔急剧增大, 导致泡孔聚并, 强度显著降低。提升水灰比可降低泡孔生长阻力, 促使密度快速减小。但水灰比＞0.40后, 浆体黏度和激发剂浓度显著降低, 凝结时间延长, 孔径增大, 结构劣化, 其最优水灰比为0.35。此外, 萘系减水剂可有效调节多孔地质聚合物的孔结构, 仅添加0.4%的萘系减水剂即可促使孔径分布均一, 孔壁完整性提升, 试样抗压强度提升。

硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H3BO3)和尿素(CO(NH2)2)为原料, 采用冷冻干燥法制备多孔生胚, 并在NH3气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明, 随着反应温度的升高, BCN多孔材料孔径逐渐变大, 当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料, 其最大吸附量可达1 239.8 mg·g-1, 5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g-1, 说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明, BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力, 是一种非常有应用前景的新型吸附剂。

氮化硅陶瓷不仅具有较高的力学性能还具有良好的透波性能、导热性能以及生物相容性能, 是公认的综合性能最优的陶瓷材料。作为轴承球的致密氮化硅陶瓷广泛应用在机械领域; 作为透波材料的多孔氮化硅陶瓷广泛应用在航空航天领域; 随着对氮化硅陶瓷材料的深入研究, 其在导热性和生物相容性方面的优异特性逐渐被科研工作者认识并得到开发和应用。本文详细阐述了氮化硅粉体的制备方法, 并综述了氮化硅陶瓷作为结构陶瓷在机械领域和航空航天领域的研究进展, 此外还介绍了其作为功能陶瓷在半导体领域、生物制药领域的研究和应用现状,最后对其未来发展进行了展望。

建立了多孔侧肋双层微通道复合热沉模型, 选取最大热阻最小化为优化目标、热沉单元端面纵横比为优化变量, 在热沉总体积和流体区域体积占比给定的条件下, 对复合热沉进行了构形优化, 并分析了冷却剂入口速度、多孔材料孔隙率、上下通道高度比、流体区域体积占比、肋厚比等参数对热沉最优构形的影响。结果表明: 给定初始条件, 优化热沉单元端面纵横比, 可使最大热阻减小21.19%; 在热沉单元端面纵横比较小时, 减小孔隙率有利于降低最大热阻, 而在热沉单元端面纵横比较大时, 存在最优的孔隙率使得最大热阻最小; 上下通道高度比和肋厚比的改变均未影响热沉最优构形。

采用水热法在碳布基底上沉积了前驱体，然后在Ar气气氛中加热并用次磷酸钠在300~350 ℃磷化得到了纳米针阵列多孔材料3D CoP@CC，并分析了所得样品的物相、微观结构和电催化性能。XRD分析结果表明所得材料本体为正交结构的CoP，SEM分析结果表明所得阵列结构纳米针的直径在100 nm以下，长度约为10 μm。电催化性能分析结果表明，制备所得该3D CoP@CC作为催化材料在0.5 mol/L硫酸溶液中表现出优异的电催化析氢性能，当电流密度为10 mA?cm-2时，过电位为124 mV。Tafel斜率为84.9 mV/dec，说明该3D CoP-CC电催化析氢的控速步为Volmer反应。从阻抗图谱可以看出有两个不完整的半圆弧，表明其具有两个时间常数，CPE2-P=0.501 9意味着粗糙和多孔的电极表面产生了双层电容，电荷较难穿透，表明了阻抗的来源主要是传质与传荷。