《模板法構築超輕空心管微點陣材料及性能研究》是依託北京航空航天大學，由楊青林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：模板法構築超輕空心管微點陣材料及性能研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：楊青林
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超輕材料，可大大降低運行設備的能耗，在隔音、絕熱、能量緩衝等方面有廣泛的套用，在航空航天等國家支柱產業中具有重大的意義。本項目藉助於具有微點陣結構的模板，製備一系列體積密度在10 mg/cm3附近的超輕樣品（如碳材，金屬及金屬氧化物等）,即利用界面相互作用在模板表面構築一定厚度的薄膜，而後除掉模板可得到超輕空心管結構的微點陣材料（一次薄膜）；進一步，利用已得微點陣材料作為模板，在其表面沉積成膜，從而可再次獲得空心管結構的微點陣材料（二次薄膜）。對於所得的一次薄膜和二次薄膜進行系統表征及性能研究，探索模板與薄膜之間界面的相互作用機制，實現可控成膜；通過最佳化模板的空間構形和四級尺度參數（點陣單元節點距離、孔徑大小、薄膜的厚度和顆粒尺度等），實現材料超輕並具有特定的突出性能；系統總結材料結構、成分協同作用對於超輕空心管結構的微點陣材料性能影響的規律，構建理論模型，實現超輕點陣材料的可控設計。
結題摘要
項目按原計畫開展，取得了預期的結果，完成了原定目標。項目首先進行結構和成分設計後，使用3D列印技術製備了可除掉的高分子金剛石結構的微點陣模板，而後使用化學鍍等方法成功構築了目標微點陣材料。在（1）綜述超輕材料之後，完成了項目工作任務（2）超輕空心管金屬鎳，（3）超輕空心管氧化矽，（4）超輕碳材料。同時，還探索了（5）微點陣複合材料（a）非晶鎳層微點陣輕質材料、（b）氮化矽塗層的微點陣輕質材料和（6）粒子增強微點陣複合材料。 （1）超輕材料的綜述，成果發表在化學進展, 2015, 27, 1714-1721. （2）超輕空心管金屬鎳。本組構築的金剛石結構為世界首次，所製備的樣品，其密度及力學性能均達到或部分優於現有世界最佳參數，一種方法得到的密度值為19.5 mg/cm3，最大抗壓應力高達1.12 MPa，成果發表在Science China, Chemistry, 2016, 59, 1632–1637。另一種方法得到的；另一種方法得到的密度可以達到2.95 mg/cm3，該點陣空心管鎳材料在施加60%應變可以完全恢復，優於現有文獻報導值。該工作獲得國家發明專利授權一項，另外獲得國家發明專利申請一項。 （3）超輕空心管氧化矽。該工作為世界首次完成，其密度接近於超輕，密度為14.7 kg / m 3，成果發表在RSC Advances, 2017, 7, 54668 - 54673。該工作獲得國家發明專利授權一項。 （4）超輕碳材料。首次使用反點陣的方法，所製得的樣品，其密度可達到20 mg/cm3。該工作獲得國家發明專利申請一項。 （5）微點陣複合材料（a）非晶鎳層微點陣輕質材料和（b）氮化矽塗層的微點陣輕質材料。成果發表在Advanced Engineering Materials, 2016, 18, 236-240。該工作獲得國家發明專利申請二項。 （6）粒子增強微點陣複合材料。成果發表在Materials Letters 2018, 215, 242–245。該工作獲得國家發明專利申請一項。
