孔径梯度型单向导湿材料的制备与应用

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作者 李恒涛 王潇可 +1 位作者 王国和 王钟 《化学进展》 北大核心 2025年第7期1063-1073,共11页

单向导湿材料是一种能够将水分从材料的一侧向另一侧运输,同时在相反方向阻碍水分运输的一种材料。而孔径梯度型单向导湿材料则是该类材料中重要的一种。孔径梯度类单向导湿材料通过材料自身的孔径梯度,在拉普拉斯力的作用下实现对水的... 单向导湿材料是一种能够将水分从材料的一侧向另一侧运输,同时在相反方向阻碍水分运输的一种材料。而孔径梯度型单向导湿材料则是该类材料中重要的一种。孔径梯度类单向导湿材料通过材料自身的孔径梯度,在拉普拉斯力的作用下实现对水的单向输送。此类材料具有无需能量输入、稳定的优点,在定向集水、液体输送、油水分离等领域具有广泛的应用。本文首先介绍了单向导湿机制的分类,解释了单向导湿的理论机制,综述了孔径梯度型材料的种类,最后介绍了单向导湿材料目前和未来的应用领域,并总结展望了单向导湿材料现存的问题以及未来的发展方向。 展开更多

关键词 单向导湿 孔径梯度 毛细效应 功能纺织品 水分管理

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多向梯度孔径反应载体的结构主动设计

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作者 郑天清 邱泓桑 +4 位作者 詹友基 徐继璇 章蒙蒙 王江江 李棒棒 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期327-335,共9页

[目的]探究隐式三角函数参数与多孔反应载体孔径大小之间的内在关系,实现具有多向梯度孔径的反应载体结构主动设计,进而为应用于传质传热和制氢反应的多孔反应载体的多向梯度孔径设计奠定基础.[方法]在经典隐式三角函数的基础上,解析其... [目的]探究隐式三角函数参数与多孔反应载体孔径大小之间的内在关系,实现具有多向梯度孔径的反应载体结构主动设计,进而为应用于传质传热和制氢反应的多孔反应载体的多向梯度孔径设计奠定基础.[方法]在经典隐式三角函数的基础上,解析其中与孔径大小相关的参数,并建立该参数与坐标位置之间的关联,开展梯度孔径反应载体的结构设计;同时通过变参数的方法,分析新型隐式三角函数参数的改变对多孔反应载体孔径梯度的影响;利用多孔反应载体孔径梯度与其对应的隐式三角函数参数训练BP神经网络,建立多孔反应载体孔径梯度与隐式三角函数参数之间的映射关系,进而实现孔径梯度的主动设计.[结果]I-WP型隐式三角函数可获得具有较高比表面积的多孔反应载体.在此基础上,通过建立隐式三角函数参数C与坐标位置之间的关联,实现了多向梯度孔径反应载体的结构设计.基于BP神经网络,实现了多孔反应载体的孔径梯度主动调控,其中,隐式三角函数参数A(用于调控载体的孔径大小及孔径梯度)的预测误差率在2%~14%,参数T(用于辅助调控载体的孔径大小)的预测误差率在0.1%~2%.[结论]隐式三角函数可实现多向梯度孔径反应载体的结构设计,BP神经网络可实现多孔反应载体的孔径梯度主动设计. 展开更多

关键词 反应载体 主动设计 梯度孔径 隐式三角函数 神经网络

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颗粒级配对氧化铝多孔陶瓷膜支撑体孔径及抗折强度的影响 被引量：16

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作者 周健儿 杨玉龙 +3 位作者 常启兵 汪永清 杨柯 包启富 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2125-2131,共7页

探讨了三种粒径的α-Al2O3(粗颗粒、中颗粒和细颗粒)的颗粒级配和工艺条件对多孔陶瓷膜支撑体的孔径、孔隙率及其抗折强度的影响。结果表明:粗α-Al2O3颗粒(d50>29μm)对多孔陶瓷的孔径分布起决定性作用,中、细颗粒的比例在一定程度... 探讨了三种粒径的α-Al2O3(粗颗粒、中颗粒和细颗粒)的颗粒级配和工艺条件对多孔陶瓷膜支撑体的孔径、孔隙率及其抗折强度的影响。结果表明:粗α-Al2O3颗粒(d50>29μm)对多孔陶瓷的孔径分布起决定性作用,中、细颗粒的比例在一定程度上影响支撑体的孔隙率和抗折强度。SEM结果显示,经1650℃煅烧2 h后,细α-Al2O3颗粒(d50<1.6μm)迁移至粗α-Al2O3颗粒间的颈部而基本消失,在一定程度上提高了颈部连接。在合适的颗粒堆积条件下,细颗粒有助于提高多孔陶瓷的抗折强度。但是,团聚的细α-Al2O3颗粒间优先烧结,不利于细颗粒的助烧增强作用。 展开更多

关键词 陶瓷膜 氧化铝 颗粒级配 孔径分布 抗折强度

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梯度多孔结构钛合金力学性能分析 被引量：1

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作者 石志良 黄富洪 +1 位作者 阮鹏成 祝少博 《钛工业进展》 CAS 2023年第2期1-7,共7页

提出孔径梯度三周期极小曲面(TPMS)多孔结构参数化设计方法,基于螺旋二十四面体(Gyroid)单元构建孔隙率分别为30%、45%、60%和75%的径向和轴向梯度TPMS多孔结构模型。对模型进行有限元分析,根据分析数据建立Gibson-Ashby模型。采用选择... 提出孔径梯度三周期极小曲面(TPMS)多孔结构参数化设计方法,基于螺旋二十四面体(Gyroid)单元构建孔隙率分别为30%、45%、60%和75%的径向和轴向梯度TPMS多孔结构模型。对模型进行有限元分析,根据分析数据建立Gibson-Ashby模型。采用选择性激光熔化成形技术制备孔隙率为60%和75%的多孔结构TC4钛合金样件,采用有限元仿真和压缩试验数据分析孔隙率和孔径梯度方向对多孔结构样件力学性能的影响。Gibson-Ashby拟合曲线表明:随着孔隙率的增大,多孔结构样件的力学性能下降;在相同孔隙率下,径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。压缩试验结果表明:孔隙率为60%的多孔结构样件,其力学性能优于孔隙率为75%的多孔结构样件;在相同孔隙率下,径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。 展开更多

关键词 孔径梯度 多孔结构 三周期极小曲面 有限元分析

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等离子喷涂ZrO_2热障涂层孔隙结构的研究 被引量：14

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作者 刘保福 詹肇麟 +1 位作者 张红松 李莉 《金属热处理》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期96-99,共4页

采用等离子喷涂在铝合金基体表面制备ZrO2-Ni／A1梯度热障涂层。利用定量金相分析技术对ZrO2陶瓷层、陶瓷-中间层过渡区和ZrO2＋Ni／Al中间层的孔隙率、孔隙大小和孔隙形态进行了分析。结果表明，各区域的孔隙率、孔隙大小、孔隙形状服... 采用等离子喷涂在铝合金基体表面制备ZrO2-Ni／A1梯度热障涂层。利用定量金相分析技术对ZrO2陶瓷层、陶瓷-中间层过渡区和ZrO2＋Ni／Al中间层的孔隙率、孔隙大小和孔隙形态进行了分析。结果表明，各区域的孔隙率、孔隙大小、孔隙形状服从相似的概率分布；陶瓷-中间层过渡区的孔隙率最高（5．97％），ZrO2陶瓷层和ZrO2＋Ni／Al中间层的孔隙率略低；涂层中孔隙尺寸为1～10μm的占72％～80％；孔隙大多呈现等轴状（形状系数Fk〉0．94），其数量约为84％～87％。 展开更多

关键词 等离子喷涂 梯度热障涂层 孔隙率 孔隙大小 孔隙形态

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等离子喷涂纳米ZrO_2功能梯度热障涂层的孔隙结构 被引量：5

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作者 李振军 张红松 +1 位作者 魏媛 陈晓鸽 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期85-88,共4页

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米ZrO2功能梯度热障涂层，采用定量金相分析技术分别研究了表面陶瓷层、中间层及界面处的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状。结果表明：各区域的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状系数服从各自相似的概率分布；界面... 采用大气等离子喷涂技术制备了纳米ZrO2功能梯度热障涂层，采用定量金相分析技术分别研究了表面陶瓷层、中间层及界面处的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状。结果表明：各区域的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状系数服从各自相似的概率分布；界面处孔隙率最高为6．87％，表面陶瓷层和中间层孔隙率略低；涂层中尺寸在1μm以下的孔隙数量最多，约占65％；孔隙大多呈等轴状，所占比例在70％～73％之间。 展开更多

关键词 等离子喷涂 梯度热障涂层 孔隙率 孔隙尺寸

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致密性储层物性特征及启动压力梯度规律研究——以新疆吉木萨尔盆地芦草沟组为例 被引量：10

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作者 马铨峥 杨胜来 +3 位作者 吕道平 寇根 雷浩 陈璨 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第24期42-47,共6页

新疆吉木萨尔盆地芦草沟组是近年开发的致密储层,储层的基础物性特征及启动压力梯度资料十分匮乏,需要进行深入研究。通过铸体薄片技术、常规压汞法、氦孔隙计法、压差-流量法等技术手段对该致密储层岩样的孔隙特性、粒度、渗透率、润... 新疆吉木萨尔盆地芦草沟组是近年开发的致密储层,储层的基础物性特征及启动压力梯度资料十分匮乏,需要进行深入研究。通过铸体薄片技术、常规压汞法、氦孔隙计法、压差-流量法等技术手段对该致密储层岩样的孔隙特性、粒度、渗透率、润湿性等物性及启动压力梯度进行了研究。结果表明:该致密储层岩石主要由颗粒半径小于0.06 mm的砂岩、粉晶云岩等组成;孔隙类型以晶间孔、粒内溶孔为主,同时含有少量的剩余粒间孔和收缩缝。储层储集空间主要是纳米级的孔喉,79%的孔隙度小于10%,82%气测渗透率小于0.1×10^(-3)μm^2,属于低孔、超低渗致密储层。润湿性以中性湿为主;压力梯度测试表明该致密储层具有较高的启动压力梯度,且与渗透率呈良好的幂率关系。通过上述研究,对该致密储层的物性特征和启动压力梯度有了清楚的认识,为油田制定开发方案,确定合理的生产压差提供了理论支持。 展开更多

关键词 致密油藏 储层特征 孔隙分布 粒度分布 渗透率 润湿性 启动压力梯度

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基于润湿性梯度设计的单向导水/油多孔材料研究进展 被引量：4

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作者 熊路 石磊 +4 位作者 王闻宇 金欣 牛家嵘 朱正涛 林童 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2526-2536,共11页

近年来,具有独特的自发性液体运动的单向导水/油材料已成为研究热点。单向导水/油多孔材料是一种可用于雾水收集、油水分离、微流体传输以及功能织物等各种领域的新型材料。与普通的均匀润湿性多孔材料相比,具有单向液体传输特性的三维... 近年来,具有独特的自发性液体运动的单向导水/油材料已成为研究热点。单向导水/油多孔材料是一种可用于雾水收集、油水分离、微流体传输以及功能织物等各种领域的新型材料。与普通的均匀润湿性多孔材料相比,具有单向液体传输特性的三维多孔材料通过表面和厚度方向的润湿性梯度精确设计,可以提供驱动力,促进液体的定向输送,提高液体传输效率,且能减少能源消耗。本文主要从化学梯度的调控、粗糙度梯度的构造、孔径梯度的设计这三种思路出发,按八种不同制备方法详细介绍了基于润湿性梯度的单向导水/油多孔材料的制备、输送液体的类型以及单向传输特性,同时概述了单向导水/油多孔材料在吸湿排汗纺织品、雾收集、油水分离等方面的实际应用,并提出了单向导水/油多孔材料在设计和使用方面所面临的挑战和未来发展前景。 展开更多

关键词 单向导水/油 润湿性 化学梯度 粗糙度梯度 孔径梯度

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不同孔径聚乳酸-壳聚糖-明胶支架对成纤维细胞粘附效果的研究 被引量：6

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作者 刘冰 钟代琴 +2 位作者 王永兰 靳趁心 姚芳莲 《口腔医学研究》 CAS CSCD 2013年第2期117-120,共4页

目的:比较L929细胞在聚乳酸-壳聚糖-明胶(PLA-Chitosan-Gelatin)梯度孔径、均匀孔径两种支架材料上的细胞接种率,选择细胞接种率较高的支架材料;通过比较不同细胞密度在聚乳酸-壳聚糖-明胶梯度孔径支架上的细胞粘附量,探究细胞接种的适... 目的:比较L929细胞在聚乳酸-壳聚糖-明胶(PLA-Chitosan-Gelatin)梯度孔径、均匀孔径两种支架材料上的细胞接种率,选择细胞接种率较高的支架材料;通过比较不同细胞密度在聚乳酸-壳聚糖-明胶梯度孔径支架上的细胞粘附量,探究细胞接种的适宜密度。方法:在两种孔径支架材料上分别接种不同密度的细胞悬浮液,MTT法检测其粘附情况;调整细胞接种密度到同一梯度孔径支架材料上,MTT法比较不同密度细胞在同一梯度孔径支架上的粘附情况。结果:L929细胞在两种支架上均能粘附,在聚乳酸-壳聚糖-明胶梯度孔径支架上的接种率明显高于均匀孔径支架(P<0.01),且随接种密度的增高,粘附到梯度孔径支架上的细胞数量增加,当细胞接种密度达1.0×106/mL时,支架上粘附的细胞数量最大。结论:聚乳酸-壳聚糖-明胶梯度孔径较均匀空径支架材料细胞接种率高,1.0×106/mL为L929细胞在梯度孔径支架上的较适接种密度。 展开更多

关键词 聚乳酸-壳聚糖-明胶 梯度孔径 支架 接种率 接种密度

暂未订购

梯度气凝胶的孔结构

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作者 林治峰 郑剑 罗运军 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期96-99,103,共5页

采用间苯二酚和糠醛作原料,以氢氧化钠为催化剂,通过溶胶-凝胶工艺制备出了梯度气凝胶。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及比表面和孔径分析仪等对反应体系的溶胶-凝胶过程及气凝胶的结构进行表征。讨论了不同温度、溶剂、反应物的... 采用间苯二酚和糠醛作原料,以氢氧化钠为催化剂,通过溶胶-凝胶工艺制备出了梯度气凝胶。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及比表面和孔径分析仪等对反应体系的溶胶-凝胶过程及气凝胶的结构进行表征。讨论了不同温度、溶剂、反应物的质量分数等工艺参数对梯度气凝胶孔结构的影响。结果表明,沉降平衡使反应体系的溶胶产生浓度梯度,进而使气凝胶具有梯度结构。通过控制各种工艺参数来改变胶粒的沉降时间及沉降速度,可以使气凝胶的孔径梯度在0.01nm-8.9nm范围内发生改变。 展开更多

关键词 气凝胶 梯度 沉降 孔径

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密度梯度复合滤料的结构与过滤性能研究 被引量：14

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作者 倪冰选 张鹏 +4 位作者 杨欣卉 朱锐钿 王向钦 漆东岳 郑锦维 《合成纤维工业》 CAS 2018年第1期11-15,共5页

以聚丙烯(PP)纺粘布(简称纺粘布)为支撑层、PP熔喷布(简称熔喷布)为中间滤层、静电纺聚乳酸纳米纤维布(简称电纺布)为表面滤层,制备三级密度梯度结构复合滤料(简称三级梯度滤料),以纺黏布和熔喷布制得二级密度梯度结构复合滤料(简称二... 以聚丙烯(PP)纺粘布(简称纺粘布)为支撑层、PP熔喷布(简称熔喷布)为中间滤层、静电纺聚乳酸纳米纤维布(简称电纺布)为表面滤层,制备三级密度梯度结构复合滤料(简称三级梯度滤料),以纺黏布和熔喷布制得二级密度梯度结构复合滤料(简称二级梯度滤料),借助自动滤料测试仪等研究了滤料的结构和性能。结果表明:纺粘布、熔喷布和电纺布的纤维平均直径分别为19.58,2.89,0.71μm,平均孔径分别为76.80,12.02,2.52μm;在纤维层单位面积质量相近的情况下,随着纤维平均直径变小,滤料平均孔径变小,纤维直径和滤料平均孔径的变动幅度基本一致。三级梯度滤料的平均孔径为2.12μm,孔径分布为0.89~4.40μm;与二级梯度滤料相比,三级梯度滤料孔径范围变窄,平均孔径下降了80.5%,在气体流量为32L/min时,对空气动力学质量中值直径为0.26μm的NaCl气溶胶的过滤效率达到99.2%,过滤效率提高了66.7%,三级梯度滤料综合过滤性能得到明显提升;密度梯度滤料的阻力具有加和效应,约等于各纤维层阻力之和,密度梯度滤料的过滤效率不具有加和效应,主要取决于过滤效率最高的纤维层。 展开更多

关键词 聚丙烯纤维 聚乳酸纤维 非织造布 复合滤料 静电纺丝 密度梯度 孔径分布 过滤效率

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孔径梯度对炭纸中水传输的影响

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作者 瞿同庆 王彪 《合成技术及应用》 2021年第4期32-36,共5页

为了进一步完善燃料电池中的水管理体系,利用不同长径比碳纤维在水中沉降速率的差异制备了具有梯度孔结构的炭纸,并研究了炭纸的孔径梯度对水传输的影响。与结构均匀的炭纸相比,具有孔径梯度的炭纸内部会形成毛细管压力差,促使水从小孔... 为了进一步完善燃料电池中的水管理体系,利用不同长径比碳纤维在水中沉降速率的差异制备了具有梯度孔结构的炭纸,并研究了炭纸的孔径梯度对水传输的影响。与结构均匀的炭纸相比,具有孔径梯度的炭纸内部会形成毛细管压力差,促使水从小孔流向大孔,因此,水突破炭纸所需的压力会降低。然而,当炭纸孔径过小时,产生的毛细管阻力过大,则会抑制液态水的排放。因此,孔径梯度在一定程度上可以促进液态水的排放,改善燃料电池的水管理能力。 展开更多

关键词 炭纸 孔径梯度 水传输 燃料电池

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激光选区熔化制备梯度多孔镍电极及其电解水制氢性能 被引量：1

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作者 王见 宋嘉薇 +6 位作者 董东东 刘太楷 王先彬 闫星辰 毛杰 邓春明 张楠楠 《材料研究与应用》 CAS 2024年第3期487-494,共8页

镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为... 镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为此,设计了4组具有不同孔隙尺寸和排布方式的多孔电极模型,并且采用激光选区熔化技术制备高精度成型电极样品,表征了样品的表面形貌、截面微观组织、电化学性能及稳定性,深入分析和研究了样品的析氢性能。结果表明,4组样品均呈现出粗糙微观表面,为析氢反应提供更多的活性位点。所有样品均表现出优异的电解稳定性,经测试后未见明显的性能衰减。梯度多孔结构有利于气液传质,减小气泡层电阻,降低析氢过电位。当电流密度为10 mA∙cm^(−2)时,梯度多孔样品的析氢过电位虽仅为406 mV,但气液传质效果较差,而气泡层电阻较大的均匀多孔样品的析氢过电位却高达766 mV。梯度多孔结构的构筑可显著提高镍电极的析氢动力学特性,梯度多孔样品的Tafel斜率最低为129 mV∙dec^(−1),明显低于均匀多孔电极的Tafel斜率168和211 mV∙dec^(−1)。析氢过程受Volmer步骤控制,尽管镍电极析氢动力学特性得到提升,但并未改变镍电极的析氢机理,所有样品的Tafel斜率均高于120 mV∙dec^(−1)。因此,引入梯度多孔结构可有效降低镍电极材料的析氢过电位,提升析氢性能。本研究为镍电极的结构优化设计及析氢性能的提升,提供了新思路。 展开更多

关键词 碱式电解水 激光选区熔化 梯度多孔结构 孔隙尺寸 电解性能 析氢动力学 气液传质 析氢性能

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等离子喷涂ZrO_2涂层孔隙定量分析

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作者 张红松 王富耻 +3 位作者 马壮 成志芳 王全胜 冼文锋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第Z1期407-410,425,共5页

利用等离子喷涂技术制备了两种不同结构的梯度热障涂层.利用定量金相技术对两种涂层富陶瓷区域不同位置的孔隙率、孔隙大小和形态进行了定量分析.结果表明:两涂层富陶瓷区域孔隙率相近,其中界面处孔隙率较高,但在6%以下;孔隙大小服从相... 利用等离子喷涂技术制备了两种不同结构的梯度热障涂层.利用定量金相技术对两种涂层富陶瓷区域不同位置的孔隙率、孔隙大小和形态进行了定量分析.结果表明:两涂层富陶瓷区域孔隙率相近,其中界面处孔隙率较高,但在6%以下;孔隙大小服从相似的概率分布,其中直径在1～10um范围内的孔隙含量最多,在72%～80%之间,其次是1um以下的孔隙,在20%～25%之间,而10um以上的孔隙含量在0.2%～4%之间;孔隙形状同样服从相近的概率分布,而且等轴孔隙比重最大,在82%～87%之间,其次为不等轴孔隙,在13%～17%之间,缝隙状孔隙最少,在0.1%～0.4%之间.说明涂层结构对富陶瓷区域的孔隙没有影响. 展开更多

关键词 梯度涂层 孔隙率 孔隙大小 形态 定量分析

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316L-ZrO_(2)复合梯度多孔膜的制备及其水处理应用

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作者 张铭隽 刘忠军 +3 位作者 荆远 王闫莹 李琪 孟宪涛 《粉末冶金工业》 2025年第6期28-36,50,共10页

将冷等静压成形与离心沉积成形技术结合,采用真空烧结成功制备了管状316L-ZrO_(2)复合梯度多孔膜材料。使用X射线衍射仪、扫描电镜和多孔材料完整性测试仪对多孔材料的物相组成、微观孔结构形貌和孔隙性能进行了分析,研究了烧结温度对31... 将冷等静压成形与离心沉积成形技术结合,采用真空烧结成功制备了管状316L-ZrO_(2)复合梯度多孔膜材料。使用X射线衍射仪、扫描电镜和多孔材料完整性测试仪对多孔材料的物相组成、微观孔结构形貌和孔隙性能进行了分析,研究了烧结温度对316L-ZrO_(2)复合梯度多孔膜材料孔结构形貌、透气系数和孔径分布的影响,并采用死端过滤方式考察了其在含油含盐废水处理中的过滤效果。结果表明:通过在梯度膜层厚度计算公式中引入修正系数K,可以实现对膜层厚度的准确调控,本实验中K值范围为0.21~0.25;膜材料的透气性能随着烧结温度的升高而逐渐降低,且在700~800℃时透气系数的降低幅度更大,但膜层对应的平均孔径值更小,从0.28μm减小至0.18μm;316L-ZrO_(2)复合梯度多孔膜可以有效去除含油含盐废水中的悬浮物,但对COD、氨氮及溶性盐的去除效果较差。 展开更多

关键词 梯度多孔 316L-ZrO_(2) 膜 过滤 孔径分布

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