料将法结合气相渗硅制备C/C复合材料用SiC-HfB2-Si涂层及其氧化行为研究.Surf Coat ...

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Zhang P, Fu QG, Hu D, Cheng CY, Zhu XF. Oxidation behavior of SiC-HfB2-Si coating
on C/C composites prepared by slurry dipping combined with gaseous Si infiltration.
Surf Coat Tech 2020;385:125335. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125335

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来源：凝固国家重点实验室 http://sklsp.nwpu.edu.cn/

凝固技术国家重点实验室第三期研究生学术沙龙

日期：2020-06-28　作者： 来源: 已浏览：241次

2020年6月24日下午3:00，凝固技术国家重点实验室第三期研究生学术沙龙在友谊校区公字楼322举办。本次学术沙龙采取线下和线上直播相结合的方式，得到了校内外研究生广泛参加。沙龙还吸引了南京理工大学研究生们的眼球，通过网络会议积极与现场同学互动。报告引起了师生对学术问题的热烈的讨论，取得了良好的学术交流效果，赢得了广泛好评。学术沙龙分享过程由博士生王诗尧和汪体园分别主持上下半场，张洪健、汪体园、张佩、王诗尧和马江微五位同学分别对其研究内容进行了汇报分享。

张洪健同学介绍了低温溶液法生长的全无机钙钛矿CsPbBr3单晶体在X射线探测器应用上的工作。作者通过逆温结晶溶液法，实现了在90℃以下生长大尺寸、高结晶质量的CsPbBr3单晶。其制备成的探测器具有高的开关比和低的漏电流，同时对X光具有良好的光响应。通过进一步将器件设计成为非对称电极结构之后，可以有效抑制离子迁移现象，并实现1256 μCGy-1cm-2的探测灵敏度（80 kVp光子能量X射线）。本工作对无机钙钛矿CsPbBr3用于新型X射线探测器材料的探测做了系统的研究，为高性能X射线探测器的发展提供了理论支撑。

（参考文献：https://doi.org/10.1039/C9TC05490A）

汪体园同学采用等温化学气相渗积工艺和热梯度化学气相渗积工艺分别制备了具有高织构热解碳的C/C复合材料，并对比研究了他们的微观结构及对其力学性能的影响。研究表明，热梯度法制备的高织构热解碳的结构存在空间梯度，而热梯度法制备的高织构热解碳较为均匀且具有更明显的远程有序特性征。同时，热梯度法制备的高织构中的碳层取向从纤维表面到外部逐渐增加，而等温法制备高织构的碳层取向几乎一致。由于热梯度工艺过程存在温度梯度，热梯度法制备的高织构基体中的残余热应力分布复杂且不均匀，相比之下，等温法制备的高织构基体的残余热应力分布相对均匀。此外热梯度法制备的高织构具有更高的显微硬度，界面断裂强度和抗弯强度，其断裂行为表现出假塑特性。这项工作为碳/碳复合材料的工艺选择和工业应用提供了有意义的指导。

（参考文献：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107982）

张佩同学设计并用料浆涂覆结合气相渗硅复合方法制备了适于C/C复合材料长时抗氧化单层SiC-HfB2-Si复合涂层，涂层致密且与基体结合良好，主要缘于渗硅后形成的楔形SiC过渡层及贯穿整个涂层的连续SiC和Si相。1500度静态空气氧化防护538小时后，涂层样品失重仅0.69%，氧化防护效果优于同类SiC-HfB2基涂层。热力学（吉布斯自由能变-温度，氧分压-温度）计算表明，氧化过程主要受氧扩散控制，稳定氧化产物为HfO2、B2O3、SiO2和CO。优异抗氧化性主要缘于高温氧化过程中形成的Hf-Si-O复合玻璃膜可有效愈合裂纹和孔洞。本研究不仅可为理解SiC-HfB2基涂层高温氧化行为提供新思路，且能较好地指导碳基复合材料表面致密且抗氧化性优异复合涂层的开发。

(参考文献：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125335)

王诗尧同学利用第一性原理计算结合蒙特卡洛模拟的方法，理论研究了一类新型二维磁性半导体功能材料-氧卤化铁。研究表明二维氧卤化铁是热力学与动力学稳定，可以通过"剥离"的方式从范德华层状体材料氧卤化铁中获得。通过分析二维氧卤化铁的磁与电性质，预测此类材料是反铁磁莫特绝缘体。更重要的是，通过蒙特卡洛模拟发现这类材料在压应变状态下具有较高的磁相变温度，最高达到210K，高于目前实验上报道的二维CrI3和Cr2Ge2Te6的磁相变温度(分别是45K和30K)。因此二维氧卤化铁有望应用在未来自旋电子器件和柔性器件中。本工作为实验合成新型反铁磁莫特绝缘体提供了思路。

（参考文献：P. Zhang, Q. Fu, D. Hu, C. Cheng, X. Zhu, Oxidation behavior of SiC-HfB2-Si coating on C/C composites prepared by slurry dipping combined with gaseous Si infiltration, Surf. Coat. Technol. 385 (2020) 125335, , https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125335）

马江微同学以简单的MOFs（金属有机框架化合物）为模板，通过简单的两步法（水热和煅烧）成功制备了In2O3中空微米棒材料；通过SEM、TEM、BET和EPR等表征证实了所制备的材料具有中空结构、大比表面积和较多的氧空位；气敏测试结果显示，In2O3中空微米棒材料对Cl2的气敏性能具有较低的工作温度(160℃)和高的选择性；最后对Cl2的气敏机理进行了探讨，揭示了高比表面积和丰富的氧空位有利于提高Cl2传感特性。

（参考文献：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122017）

本次学术沙龙活动同学们积极参与，现场学术讨论氛围浓厚。点评老师们对同学们汇报的工作进行了指导和建议，对具体的科研问题和同学们进行了深入的探讨和发掘。学生之间也就科研过程中遇到的问题和经验进行了讨论和分享。大家充分表达自己的意见，将自己和他人所研究的工作进行成果分享和交流，为日后的科研工作提供了借鉴和创意。

本次学术沙龙活动的成功举办进一步促进了各个研究领域研究生之间的学术交流，加强了不同学科之间交叉与融合。凝固技术国家重点实验室通过系列学术沙龙活动为材料学院师生提供了交流、学习、分享和探讨科学问题的良好平台。

佟宇教授现场指导

王俊杰教授现场指导

尚利教授现场指导

李治军教授现场指导

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来源：凝固国家重点实验室 http://sklsp.nwpu.edu.cn/

凝固技术国家重点实验室第三期研究生学术沙龙

日期：2020-06-28　作者： 来源: 已浏览：241次

2020年6月24日下午3:00，凝固技术国家重点实验室第三期研究生学术沙龙在友谊校区公字楼322举办。本次学术沙龙采取线下和线上直播相结合的方式，得到了校内外研究生广泛参加。沙龙还吸引了南京理工大学研究生们的眼球，通过网络会议积极与现场同学互动。报告引起了师生对学术问题的热烈的讨论，取得了良好的学术交流效果，赢得了广泛好评。学术沙龙分享过程由博士生王诗尧和汪体园分别主持上下半场，张洪健、汪体园、张佩、王诗尧和马江微五位同学分别对其研究内容进行了汇报分享。

张洪健同学介绍了低温溶液法生长的全无机钙钛矿CsPbBr3单晶体在X射线探测器应用上的工作。作者通过逆温结晶溶液法，实现了在90℃以下生长大尺寸、高结晶质量的CsPbBr3单晶。其制备成的探测器具有高的开关比和低的漏电流，同时对X光具有良好的光响应。通过进一步将器件设计成为非对称电极结构之后，可以有效抑制离子迁移现象，并实现1256 μCGy-1cm-2的探测灵敏度（80 kVp光子能量X射线）。本工作对无机钙钛矿CsPbBr3用于新型X射线探测器材料的探测做了系统的研究，为高性能X射线探测器的发展提供了理论支撑。

（参考文献：https://doi.org/10.1039/C9TC05490A）

汪体园同学采用等温化学气相渗积工艺和热梯度化学气相渗积工艺分别制备了具有高织构热解碳的C/C复合材料，并对比研究了他们的微观结构及对其力学性能的影响。研究表明，热梯度法制备的高织构热解碳的结构存在空间梯度，而热梯度法制备的高织构热解碳较为均匀且具有更明显的远程有序特性征。同时，热梯度法制备的高织构中的碳层取向从纤维表面到外部逐渐增加，而等温法制备高织构的碳层取向几乎一致。由于热梯度工艺过程存在温度梯度，热梯度法制备的高织构基体中的残余热应力分布复杂且不均匀，相比之下，等温法制备的高织构基体的残余热应力分布相对均匀。此外热梯度法制备的高织构具有更高的显微硬度，界面断裂强度和抗弯强度，其断裂行为表现出假塑特性。这项工作为碳/碳复合材料的工艺选择和工业应用提供了有意义的指导。

（参考文献：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107982）

张佩同学设计并用料浆涂覆结合气相渗硅复合方法制备了适于C/C复合材料长时抗氧化单层SiC-HfB2-Si复合涂层，涂层致密且与基体结合良好，主要缘于渗硅后形成的楔形SiC过渡层及贯穿整个涂层的连续SiC和Si相。1500度静态空气氧化防护538小时后，涂层样品失重仅0.69%，氧化防护效果优于同类SiC-HfB2基涂层。热力学（吉布斯自由能变-温度，氧分压-温度）计算表明，氧化过程主要受氧扩散控制，稳定氧化产物为HfO2、B2O3、SiO2和CO。优异抗氧化性主要缘于高温氧化过程中形成的Hf-Si-O复合玻璃膜可有效愈合裂纹和孔洞。本研究不仅可为理解SiC-HfB2基涂层高温氧化行为提供新思路，且能较好地指导碳基复合材料表面致密且抗氧化性优异复合涂层的开发。

(参考文献：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125335)

王诗尧同学利用第一性原理计算结合蒙特卡洛模拟的方法，理论研究了一类新型二维磁性半导体功能材料-氧卤化铁。研究表明二维氧卤化铁是热力学与动力学稳定，可以通过"剥离"的方式从范德华层状体材料氧卤化铁中获得。通过分析二维氧卤化铁的磁与电性质，预测此类材料是反铁磁莫特绝缘体。更重要的是，通过蒙特卡洛模拟发现这类材料在压应变状态下具有较高的磁相变温度，最高达到210K，高于目前实验上报道的二维CrI3和Cr2Ge2Te6的磁相变温度(分别是45K和30K)。因此二维氧卤化铁有望应用在未来自旋电子器件和柔性器件中。本工作为实验合成新型反铁磁莫特绝缘体提供了思路。

（参考文献：P. Zhang, Q. Fu, D. Hu, C. Cheng, X. Zhu, Oxidation behavior of SiC-HfB2-Si coating on C/C composites prepared by slurry dipping combined with gaseous Si infiltration, Surf. Coat. Technol. 385 (2020) 125335, , https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125335）

马江微同学以简单的MOFs（金属有机框架化合物）为模板，通过简单的两步法（水热和煅烧）成功制备了In2O3中空微米棒材料；通过SEM、TEM、BET和EPR等表征证实了所制备的材料具有中空结构、大比表面积和较多的氧空位；气敏测试结果显示，In2O3中空微米棒材料对Cl2的气敏性能具有较低的工作温度(160℃)和高的选择性；最后对Cl2的气敏机理进行了探讨，揭示了高比表面积和丰富的氧空位有利于提高Cl2传感特性。

（参考文献：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122017）

本次学术沙龙活动同学们积极参与，现场学术讨论氛围浓厚。点评老师们对同学们汇报的工作进行了指导和建议，对具体的科研问题和同学们进行了深入的探讨和发掘。学生之间也就科研过程中遇到的问题和经验进行了讨论和分享。大家充分表达自己的意见，将自己和他人所研究的工作进行成果分享和交流，为日后的科研工作提供了借鉴和创意。

本次学术沙龙活动的成功举办进一步促进了各个研究领域研究生之间的学术交流，加强了不同学科之间交叉与融合。凝固技术国家重点实验室通过系列学术沙龙活动为材料学院师生提供了交流、学习、分享和探讨科学问题的良好平台。

佟宇教授现场指导

王俊杰教授现场指导

尚利教授现场指导

李治军教授现场指导

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针对传统包埋法制备的C/C复合材料硅基陶瓷涂层基体损伤严重，涂层厚度不均，晶粒粗大，陶瓷相含量和分布均匀性、致密度不理想，高低温交变易开裂等问题，为了克服陶瓷涂层与C/C复合材料在热交变环境中热膨胀失配开裂以及玻璃层在高温长时间服役过程中稳定性差的问题，本课题利用酚醛树脂作为粘结剂及碳源先配备陶瓷料浆，接着涂覆C/C基体，然后通过所设计的坩埚构造微正压气相渗硅环境，最终制备出SiC-HfB2-Si抗氧化涂层C/C复合材料。 相关工作（西北工业大学李贺军院士课题组付前刚教授、程春玉博士（共同通讯作者）在Surface & Coatings Technology （表面及涂层技术 ( IF 3.192 ) 在线日期：2020-01-11 、DOI：10.1016/j.surfcoat.2020.125335 文章主页）385 (2020) 125335上以题为“Oxidation behavior of SiC-HfB2-Si coating on C/C composites prepared by slurry dipping combined with gaseous Si infiltration”的文章发表。研究人员采用料浆浸渍和气相渗硅(SD+GSI)相结合的方法，设计并制备了一种有效的SiC-HfB2-Si单层涂层，用于C/C复合材料的长时间氧化防护。所制备的涂层致密，与C/C基体结合良好，这与形成的锯齿状SiC过渡层有关。在静态空气中1773 K氧化>538 h后，SiC-HfB2-Si涂层样品的质量损失仅为0.69%。热力学计算表明，SiC-HfB 2-Si涂层样品的氧化过程主要受氧扩散控制，稳定的氧化产物为HfO 2+B2O3+SiO 2+CO。优异的抗氧化能力主要归功于涂层表面形成了一层复合的Hf-Si-O玻璃层来修复裂纹和孔隙。本文第一作者为博士生张佩。