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水性抗菌防腐功能复合型涂料研究进展

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材料开发与应用 2020年第3期35卷 93-100页

作者：朱冉刘斌杨明坤刘术辉北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

基于一些特殊技术领域对水性抗菌防腐功能复合型涂料的研究、开发和应用需要,综合分析了涂料所用抗菌剂和几种水性抗菌防腐涂料的研究发展现状,对水性抗菌防腐功能复合型涂料的研究和发展前景进行了展望。

关键词：水性涂料抗菌防腐功能复合

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碳钢/有机涂层在模拟大气环境中的失效研究与寿命预测

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腐蚀科学与防护技术 2019年第6期31卷 637-642页

作者：庞震孙炜汤小波唐聿明赵旭辉左禹刘斌杨磊杨锐北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 上海格麟倍信息科技有限公司上海201100

针对有机涂层在大气环境中失效过程较长的特点,利用Corrosion Master腐蚀仿真平台对Q235碳钢/有机涂层体系分别在海洋大气、工业大气和海洋工业大气3种腐蚀环境条件下的服役寿命进行预测,并结合腐蚀电化学相关测试与涂层的失效行为研究... 详细信息

针对有机涂层在大气环境中失效过程较长的特点,利用Corrosion Master腐蚀仿真平台对Q235碳钢/有机涂层体系分别在海洋大气、工业大气和海洋工业大气3种腐蚀环境条件下的服役寿命进行预测,并结合腐蚀电化学相关测试与涂层的失效行为研究结果对仿真计算结果进行了分析和验证。结果表明,相同环境条件下仿真模拟计算结果与实验结果具有较好的一致性,仿真技术可以用于金属/有机涂层在大气环境下的失效行为研究,并可实现寿命预测。

关键词： Q235碳钢有机涂层大气环境仿真模拟电化学阻抗

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霍尔效应教学中的课程思政教育——培养爱国科技人才

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生物化工 2024年第6期10卷 144-151页

作者：肖承义陈巧梅李韦伟王峰杨儒北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

霍尔效应是研究精细陶瓷材料电学性能的重要方法之一,对分析半导体材料性能至关重要。本文阐述了霍尔效应的科学原理及其在材料科学中的重要性,深入分析了其科研思维和方法论,并介绍了霍尔效应在实际应用中的案例,探索课程思政教育与科... 详细信息

霍尔效应是研究精细陶瓷材料电学性能的重要方法之一,对分析半导体材料性能至关重要。本文阐述了霍尔效应的科学原理及其在材料科学中的重要性,深入分析了其科研思维和方法论,并介绍了霍尔效应在实际应用中的案例,探索课程思政教育与科技创新的融合途径,以提升学生的综合素质和社会责任感,培养兼具爱国情怀与科技素养的新时代人才。

关键词：课程思政教育霍尔效应爱国情怀科技素养精细陶瓷材料

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9440钢表面环保型无溶剂通用环氧底漆的性能劣化行为及及防护性能的快速评价

9440钢表面环保型无溶剂通用环氧底漆的性能劣化行为及及防护性能...

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：魏晗陈雪萍唐聿明赵旭辉张寒露左禹北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室中国人民解放军92228部队

无溶剂环氧涂料具有力学性能优异、耐腐蚀和无环境污染等优点,在船舶、汽车等领域具有广阔的应用前景。本文采用电化学交流阻抗（EIS）和开路电位（OCP）监测、附着力、光泽度和色差测试等方法研究了9440钢表面环保型无溶剂通用环氧底... 详细信息

无溶剂环氧涂料具有力学性能优异、耐腐蚀和无环境污染等优点,在船舶、汽车等领域具有广阔的应用前景。本文采用电化学交流阻抗（EIS）和开路电位（OCP）监测、附着力、光泽度和色差测试等方法研究了9440钢表面环保型无溶剂通用环氧底漆在中性盐雾环境中的性能劣化过程和电化学特征,采用相关系数法探讨了采用中频相位角法对涂层性能进行快速评价的可行性,并结合傅里叶红外光谱、扫描电镜等对无溶剂环氧涂层的失效机理进行了简要分析。结果表明,环保型无溶剂通用环氧底漆/9440钢试样在盐雾环境1152 h后,低频阻抗模值(|Z|)由4×10Ωcm降至1×10～6Ωcm,开路电位由-0.047 V降至-0.412 V,涂层附着力由10.5 MPa降至4.9 Mpa,此时涂层表面出现小锈点,表明涂层已经失效。盐雾试验1152 h后,涂层中C-N键强度降低,表明分子链中的化学键发生部分断裂。但盐雾试验1152 h后,涂层属于"无失光"等级,色差值也仅达到"轻微变色"等级,表明环保型无溶剂环氧底漆在对基体失去防护性能后仍具有较高的光泽度且色差值变化也不显著,这可能是由于该无溶剂环氧涂层中芳香结构含量较少,涂层的保光性好。此外,特征频率（f）值与低频阻抗模值(|Z|)呈现很好的负相关性（图1a）,当f达到10Hz以上时,涂层失效。通过Pearson相关系数法分析可知中频（1-100 Hz）相位角与低频阻抗具有很强的正相关性（r>0.95）,对中频区相位角和|Z|线性拟合结果如图1b所示。这表明本课题组前期提出的快速评估有机涂层的中频相位角法同样适用于环保型无溶剂通用环氧底漆。由于中频相位角法为中频区域的单点测试,耗时短,相比于仍需进行多频率点测试的特征频率（f）法,单频率点测试的中频相位角法更适合于在役涂层的现场快速检测。

关键词：无溶剂环氧底漆电化学交流阻抗特征频率中频相位角快速评价

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盐雾环境下钢基表面水性环氧涂层的性能劣化行为的电化学研究与快速评价

盐雾环境下钢基表面水性环氧涂层的性能劣化行为的电化学研究与快...

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：陈雪萍魏晗唐聿明张寒露赵旭辉左禹北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室中国人民解放军92228部队

水性涂层与传统的溶剂型涂层相比具有不含挥发型有机物（VOC）、成本低、无毒等优点,近年来得到广泛的研究并期待扩大应用。本文主要采用电化学交流阻抗（EIS）技术与开路电位（OCP）监测等方法研究了9440钢表面水性快干型环氧涂层在中... 详细信息

水性涂层与传统的溶剂型涂层相比具有不含挥发型有机物（VOC）、成本低、无毒等优点,近年来得到广泛的研究并期待扩大应用。本文主要采用电化学交流阻抗（EIS）技术与开路电位（OCP）监测等方法研究了9440钢表面水性快干型环氧涂层在中性盐雾环境中失效过程的电化学行为;利用光泽度、色差与扫描电子显微镜（SEM）对水性涂层表面微观形貌的变化进行表征;通过红外光谱（FTIR）研究了涂层失效前后的分子结构变化。结果表明,盐雾试验1152 h后,涂层试样的低频阻抗模值(|Z|)由4.7×10Ω.cm降至1.1×10～6Ω.cm,涂层表面出现肉眼可见的小锈点,表明涂层已失去对基体的保护作用。开路电位的变化与|Z|值的变化具有较好的相关性,当|Z|值保持在10～7Ω.cm以上时,开路电位维持在-0.138 V以上;随着|Z|下降至10～6Ω.cm,开路电位迅速下降到达-0.412 V。但涂层光泽度未发生明显的变化,盐雾试验1152 h后仍处于"无失光"等级;涂层色差值随试验时间的延长缓慢增大,涂层失效时色差值为"很轻微变色"等级。经过1152 h盐雾试验后,涂层中C-N键强度降低、C-OH键强度增大,表明涂层内部环氧键发生断裂。此外,失效后的涂层表面粗糙度增大,呈现凹凸不平的形貌并且出现微孔。等效电路解析结果显示,此时涂层的吸水率达到15%,涂层孔隙率从最初的1.01×10增大至1.05×10,说明水性涂层的吸水导致涂层中的微观孔隙增加,介质通过孔隙和缺陷到达钢表面后发生腐蚀反应,加速涂层的失效。利用Pearson相关系数法（r）研究了低频阻抗值(|Z|)与不同频率下相位角变化的相关性,发现中频区（1-100 Hz）的r值均大于0.9,说明中频区相位角与|Z|值随时间的变化具有很强的正相关性,可以通过该频率范围的相位角变化快速评价水性环氧涂层对基体9440钢的保护性能。

关键词：水性环氧涂层电化学阻抗谱开路电位中频相位角快速评价

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AZ91D镁合金表面双层硅烷膜的制备及其性能研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2019年第4期46卷 46-53页

作者：赵志杰赵景茂北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和双-1,2-[γ-三乙氧基硅丙基]-四硫化物(BTESPT)两种硅烷在AZ91D镁合金表面制备双层硅烷膜,通过正交试验选出了最佳制备工艺,即在KH-550硅烷中浸泡90 s,在BTESPT硅烷中浸泡5 min,再于80℃下固化90 m... 详细信息

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和双-1,2-[γ-三乙氧基硅丙基]-四硫化物(BTESPT)两种硅烷在AZ91D镁合金表面制备双层硅烷膜,通过正交试验选出了最佳制备工艺,即在KH-550硅烷中浸泡90 s,在BTESPT硅烷中浸泡5 min,再于80℃下固化90 min,得到550+BTESPT双层硅烷膜试样。通过接触角测试仪和动电位极化技术对试样进行润湿性和耐蚀性测试,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)对硅烷膜进行微观形貌和成分表征,通过X射线光电子能谱(XPS)对膜层元素的存在形式进行分析,结果表明:550+BTESPT双层硅烷膜表面接触角107.3°,表现为疏水性,在3.5%的NaCl溶液中,腐蚀电流密度为0.169μA/cm^2,硅烷膜表面形貌致密,主要有Mg、O、Si、S 4种元素组成,膜层中元素主要以Si-O-Si, Si-O-Mg, Si-O-X 3种形式存在。

关键词：镁合金硅烷膜层耐蚀性

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碳纤维复合材料在盐水中失效过程的电化学阻抗特征及性能评价

碳纤维复合材料在盐水中失效过程的电化学阻抗特征及性能评价

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2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会

作者：唐聿明陈全恺顿玉超赵旭辉左禹北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室

采用电化学交流阻抗方法（EIS）研究了T700/VE碳纤维复合材料在3.5%NaCl溶液中开路电位（OCP）及两种阴极极化(-600m V、-1200m V)条件下失效过程的电化学阻抗特征,结合开路电位测试、增重测试、扫描电镜观察与分析（SEM/EDS）等方法对... 详细信息

采用电化学交流阻抗方法（EIS）研究了T700/VE碳纤维复合材料在3.5%NaCl溶液中开路电位（OCP）及两种阴极极化(-600m V、-1200m V)条件下失效过程的电化学阻抗特征,结合开路电位测试、增重测试、扫描电镜观察与分析（SEM/EDS）等方法对复合材料的失效机制进行了分析。结果显示,T700/VE复合材料在在开路电位（OCP）下浸泡205 d阻抗谱变化不大,低频阻抗(|Z|)值仅降低半个数量级（由5×10～6Ωcm降至1×10～6Ωcm）,增重测试获得的吸湿率很低（0.2%）,电镜照片显示材料表面没有遭受明显的破坏,失效很轻微,显示出T700/VE复合材料在开路电位下稳定性很好,具有很强的抗劣化性能。而阴极极化条件下复合材料的低频阻抗|Z|0.01Hz下降很快,在-600m V条件试验65 d下降三个数量级（降至2×10～3Ωcm）,吸湿率增大（0.25%）,在-1200 mV条件下试验165 d阻抗两个数量级（降至3.5×10～4Ωcm）,吸湿率为0.38%,电镜下显示试样表面局部破损较严重,部分树脂发生溶解、脱落,阴化极化幅度增大材料的破坏更加严重。这是因为阴极极化不仅促进溶液在树脂内的渗透,同时在阴极极化过程中氧还原反应产生的氢氧根离子（OH-）使碳纤维周围局部环境的p H升高,会破坏纤维与聚合物基体的界面稳定性,并且过氧化物等中间产物也会破坏聚合物基体。阻抗解析结果显示,低频阻抗（|Z|0.01Hz）和聚合物电容Qpo的变化均与增重结果具有较好的一致性,电化学交流阻抗可以用来监测复合材料的吸水与劣化。研究还发现,中频区域的相位角(θ)与低频率阻抗的变化趋势相一致,因此中频区相位角法或可成为一种碳纤维复合材料失效程度的快速测试与评价方法。

关键词：碳纤维复合材料 3.5%NaCl 交流阻抗吸水率失效

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碳纤维复合材料失效过程的电化学阻抗特征及性能评价

碳纤维复合材料失效过程的电化学阻抗特征及性能评价

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2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会

作者：唐聿明陈全恺赵旭辉左禹北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室

采用电化学交流阻抗方法(EIS)研究了T700/VE碳纤维复合材料在3.5%NaCl溶液中开路电位(OCP)及两种阴极极化(-600 mVSCE、-1200 mVSCE)条件下失效过程的电化学阻抗特征,结合开路电位、增重、扫描电镜析(SEM/EDS)等方法对复合材料的失效机... 详细信息

采用电化学交流阻抗方法(EIS)研究了T700/VE碳纤维复合材料在3.5%NaCl溶液中开路电位(OCP)及两种阴极极化(-600 mVSCE、-1200 mVSCE)条件下失效过程的电化学阻抗特征,结合开路电位、增重、扫描电镜析(SEM/EDS)等方法对复合材料的失效机制进行了分析。结果显示,T700/VE复合材料在在开路电位下浸泡205 d阻抗谱变化不大,低频阻抗(|Z|0.01Hz)值仅降低半个数量级,吸湿率很低(0.2%),电镜照片显示材料表面没有遭受明显的破坏,显示出T700/VE复合材料在开路电位下稳定性很好,具有很强的抗劣化性能。而阴极极化条件下复合材料的低频阻抗值|Z|0.01Hz下降很快,在-600m V条件试验65 d下降三个数量级,吸湿率增大(0.25%),-1200 mV条件下165 d阻抗下降两个数量级,吸湿率为0.38%,电镜下显示试样表面局部破损较严重,部分树脂发生脱落,表明阴化极化幅度增大材料的破坏更加严重。阴极极化不仅促进溶液在树脂内的渗透,同时在阴极极化过程中氧还原反应产生的氢氧根离子使碳纤维周围局部环境的pH升高,从而破坏纤维与聚合物基体的界面稳定性,过氧化物等中间产物也会破坏聚合物基体。阻抗解析结果显示,低频阻抗和聚合物电容Qpo的变化均与增重结果具有较好的一致性,EIS可以用来监测复合材料的吸水与劣化。研究还发现,中频区域的相位角与低频率阻抗的变化趋势相一致,因此中频区相位角法或可成为一种碳纤维复合材料失效程度的快速测试与评价方法。

关键词：碳纤维复合材料 3.5%NaCl 交流阻抗吸水率快速评估

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离子电池正极材料的结构与性能

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储能科学与技术 2019年第S01期8卷 1-17页

作者：刘韬邱大平夏建年邓加红陈志宇魏谨莹李敏杨儒北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室化工资源有效利用国家重点实验室北京100029

近年来,可充电电池以其成本低廉、操作简单、安全环保等优点引起了不少研究者的关注。与锂离子电池相比,钠、钾、镁、锌和铝等离子电池在成本和安全等方面表现出独特的优势,为电池型储能系统(BESS)和电动汽车(EVs)的发展提供了新的思路... 详细信息

近年来,可充电电池以其成本低廉、操作简单、安全环保等优点引起了不少研究者的关注。与锂离子电池相比,钠、钾、镁、锌和铝等离子电池在成本和安全等方面表现出独特的优势,为电池型储能系统(BESS)和电动汽车(EVs)的发展提供了新的思路.正极材料作为离子电池的重要组成之一,其性能的优劣将直接影响整个电池系统的工作状况.本文将介绍离子电池正极材料在容量、循环寿命和能量密度方面的最新进展,以及离子的储存机制.此外,探讨了材料结构和性能间的关系,总结了各种改善离子储存性能的方法,从而使低成本的离子电池更接近可持续大规模储能系统的应用.

关键词：离子电池正极材料改性电化学性能

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氮化碳介孔材料的合成、改性及研究进展

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中国陶瓷 2019年第1期55卷 52-57页

作者：刘嘉星仝瑶瑶李友芬王训北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084

氮化碳介孔材料(MCN)因其保留了石墨相氮化碳优良的物理化学性质外,同时还具有高比表面积和高比孔容积而受到人们的广泛关注。利用金属元素,非金属元素,有机染料,无机半导体材料等对氮化碳介孔材料进行改性,通过软模板、硬模板和无模板... 详细信息

氮化碳介孔材料(MCN)因其保留了石墨相氮化碳优良的物理化学性质外,同时还具有高比表面积和高比孔容积而受到人们的广泛关注。利用金属元素,非金属元素,有机染料,无机半导体材料等对氮化碳介孔材料进行改性,通过软模板、硬模板和无模板法制备氮化碳介孔材料,使其在光催化,气体吸收等领域具有良好的应用前景。主要介绍MCN的合成方法,改性手段以及应用领域,最后展望了氮化碳介孔材料未来发展方向。

关键词：氮化碳介孔结构改进方法应用

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