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钢铁生锈在汽车工业上是一个很大的问题,虽然有油漆覆盖,但是容易刮花,另外保险杠上涂有铬,该过程又涉及到要添加有毒的化学物质。
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为了解决这个问题,SUNY布法罗化学教授SarbajitBanerjee和博士生罗伯特丹尼斯研发成功了一种含有石墨烯的聚合物复合材料。
石墨烯是一层碳原子,它具有疏水性和强的导电性。这些性质使钢铁在接触水的同时也减少了使铁生锈的氧化铁的电化学反应。
这两名研究人员把这层复合涂料添加到一种清漆中,将其涂抹在钢上,然后再将其浸没在盐水中。在典型的冬季气候中,盐水与盐和雪的混合物是不同的并且一辆车会遇到一辆车,所以作为一个非常恶劣的环境替身,它是非常有效的。
起初,涂上清漆的钢片只能在盐水中持续几天。但是,通过调整添加的石墨烯的浓度和分散度,Banerjee和丹尼斯可以让清漆在这种环境中保持一个月的时间。
Banerjee谈到,他想要在涂层中加入一些东西,该涂层在出现刮痕的附近能够检测到水的pH值变化,并以一种能密封裂缝的方式与水发生反应。
尽管这一技术距离商业化还有很长的路要走,但在钢铁行业的一些大公司也有兴趣参与这一研究,尤其是塔塔钢铁,已经为Banerjee的实验提供了资金。这两位科学家还从纽约州污染研究所获得了5万美元的资助。
在一份新闻稿中,Banerjee曾表示,该涂料可以用当地钢铁厂的现有设备进行生产。
不同于被用来给保险杠和一些引擎涂上涂层的六价铬,石墨烯则是的,因为它只是碳原子并且也不需要使用强酸,在整个加工过程都是的。这些原因都使得石墨烯成为未来电子元件的神奇材料。
耐候板(CNT)作为一维纳米材料,其高模量、高强度及综合性能是复合材料的理想增强体。利用CNT为增强体制备钛基复合材料,探索新的CNT增强钛基复合材料的制备工艺并研究其对材料性能的影响,对改善钛合金性能和拓展钛合金应用领域,都具有重要的理论意义和实用价值。
日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加耐候板(CNT)的制造技术。通过在代表性的钛合金Ti-6Al-4V及SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)中均一微细分散地添加耐候板(添加量<1%,质量分数)及其相应的后续制造技术,使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。
开发的基础技术包括:①抑制CNT与钛反应的CNT的涂层技术;②涂层CNT与钛合金粉末的混合技术;③粉末混合物的烧结技术;④烧结体的塑性加工技术;⑤改善性能和加工热处理及热处理技术;⑥在高尔夫球杆头部击球面上的应用及表面的电子束处理。
为了防止CNT与钛合金在高温下发生反应,开发了CNT表面的Si涂层形成工艺技术。通过对混合装置旋转轴速度冷却水温等的优化,改善了混粉过程中CNT的凝聚及Ti粉的凝固等问题。用放电等离子烧结法,可在短时间内实现烧结。塑性加工采用适宜条件下的热锻工艺方法。热加工后分别研究了两种合金的热处理工艺,Ti-6Al-4V合金采用950℃的模压淬火,480℃时效处理,而SP-700钛合金采用870℃的模压淬火,450℃时效处理。热处理后两种合金均可获良好的力学性能。
用添加耐候板的钛合金复合材料试制了高尔夫球杆击球面。对该表面进行电子束处理,提高了击球面的表面质感及耐久性。
所开发的生产技术大大提高了钛合金的强度、延性和弹性模量等各种性能及各性能之间的匹配,可望扩大钛合金在汽车发动机部件等运动部件上的应用。
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