B4C纳米线／Al2O3基纳米复合材料的微观力学及其断裂韧性评价

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51702202
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    吴雯雯
  • 依托单位：
    陕西师范大学
  • 学科分类：
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Could ceramics be toughened by one-dimensional nanomaterials and to what degree the toughening by fiber bridging across the crack wake in fiber-reinforced composite contribute to the toughening with carbon nanotubes, these are questions that need to be answered. In situ observation techniques under low loading rate is used to study the fracture behavior of carbon nanotube/ceramic matrix nanocompositesc, the results confirm that carbon nanotubes can play a role of bridging toughening ceramic matrix. However, the layered structure of carbon nanotubes leads to the complexity of the interface, along with the thermal expansion mismatch between carbon nanotubes and ceramcs, limit carbon nanotubes’ toughening effect. B4C nanowires with a structure is close to conventional fibers and a thermal expansion coefficient close to Al2O3, has a great potential to improve the fracture toughness of ceramics. In this project, B4C nanowires are introduced into the Al2O3 ceramic matrix as the second phase, and the toughening mechanism and toughening effect of one-dimensional nanomaterials on the ceramic matrix are studied. By means of in situ observation, constitutive relation of bridging crack cohesive stress and crack opening displacement will be built to discuss the micromechanics of nanocomposites. It has important academic significance and application value for the relationship between the composition, microstructure and properties of toughening mechanism understanding of one-dimensional nanomaterials and composites.
一维纳米材料等能否起到增韧陶瓷基体的作用，传统的纤维桥联增韧机理在多大程度上适用于一维纳米材料，有待深入研究。低加载速度下的原位观测手段被用来研究碳纳米管/陶瓷基纳米复合材料的断裂行为，证明了碳纳米管确实能起到桥联增韧陶瓷基体的作用，但其层状结构导致的界面结构复杂性以及碳纳米管/陶瓷基体间的热胀失配，限制了碳纳米管的增韧效果。B4C纳米线的实心结构与传统纤维相似，热膨胀系数与Al2O3接近，将其加入纳米Al2O3陶瓷基体中，界面结构简单可控，在改善材料断裂韧性方面具有巨大的潜力。本项目将B4C纳米线作为第二相引入纳米Al2O3陶瓷基体中，开展关于一维纳米材料对陶瓷基体的增韧机制和增韧效应的研究。结合原位观测手段建立桥联裂纹的内聚应力和裂纹张开位移之间的本构关系来分析裂纹扩展中的微观力学，对于认识一维纳米材料的增韧机理与复合材料的组成、显微结构和性能的关系具有具有重要的学术意义和应用价值。

结项摘要

本项目研究了不同B源、C源以及原料配比，催化剂种类和比例，Ar气氛的流量，坩埚的形状和尺寸，原料在坩埚中的位置以及铺排方式对B4C纳米线的产量以及形貌均匀度的影响，完善了B4C纳米线的制备工艺。利用杂凝聚方法得到均匀分散的B4C纳米线/Al2O3纳米复合粉体；利用SPS对制备的一系列不同含量的B4C纳米线/Al2O3纳米复合粉体进行了烧结，对于烧结工艺进行了探索，在1300C温度下制备了一系列不同组分的致密B4C纳米线/Al2O3纳米复合陶瓷样品。研制了原位观测的双悬臂梁法测试用夹具和三点弯曲测试用夹具；加工了用于原位观测的样品，并利用硬度仪在样品表面预制了微裂纹；在GatanMtest2000拉伸／压缩台上以较低的加载速率（0.033-50μm/s）原位观察纳米复合材料的断裂行为，测量了裂纹位移与应力曲线。对深入探讨一维纳米材料对陶瓷基体的增韧效应和增韧机制具有重要的研究价值。采用改进的气-液-固（VLS）法合成的B4C纳米线因为含有丰富的堆叠层错缺陷而表现出不错的微波吸收性能。通过多步VLS过程将SiC纳米颗粒引入到B4C纳米线中，实现了B4C纳米线的异质界面工程。SiC/B4C杂化纳米线的低反射损耗值和宽吸收带宽，以及高温稳定性和轻质性使其成为恶劣环境下高效电磁波吸收剂的良好候选材料。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Heterointerface engineering of lightweight, worm-like SiC/B4C hybrid nanowires as excellent microwave absorbers
轻质蠕虫状 SiC/B4C 混合纳米线的异质界面工程作为优异的微波吸收剂
  • DOI：
    10.1039/c9tc02952d
  • 发表时间：
    2019-08
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Liu Yuan;Wu Wen Wen;Liu Li Na;Xing Zi Jun;Chen Xiao Ming;Liu Peng
  • 通讯作者：
    Liu Peng
Microwave absorbing properties of FeB/B4C nanowire composite
FeB/B4C纳米线复合材料的微波吸收性能
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2019.10.052
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Wen-Wen Wu;Yuan Liu;Quan Zhou;Li-Na Liu;Xiao-Ming Chen;Peng Liu
  • 通讯作者：
    Peng Liu
Enhanced breakdown strength and dielectric properties of Bi0.0025Nb0.0025Ti0.995O2-Bi2Ti4O11 ceramics sintered at 1130 degrees C
1130 摄氏度下烧结的 Bi0.0025Nb0.0025Ti0.995O2-Bi2Ti4O11 陶瓷的击穿强度和介电性能得到增强
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2019.10.142
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Song Yue-Chan;Wu Wen-Wen;Liu Peng;Guo Bao-Chun;Cui Xiu-Lei
  • 通讯作者：
    Cui Xiu-Lei

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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