原位自生碳纳米管增韧二硼化钛基陶瓷的韧化机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    51402248
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    林佳
  • 依托单位：
    厦门理工学院
  • 学科分类：
    E0204.结构陶瓷
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The intrinsic low toughness of ceramics is still the shortcoming to limit the wider application of monolithic TiB2 material. In this study, fabrication of composites reinforced with CNTs grown in situ by CVD process can effectively solve the agglomeration problem of CNTs. High dense TiB2-based ceramics toughened by CNTs are sintered by SPS. Effects of the formation condition of CNTs and the sintering process of SPS on material properties are analyzed. In order to elucidate the toughening mechanism, the toughening effect of CNTs during crack propagation process is thoroughly investigated by numerical simulation and microanalysis. Combined with finite element model, the thermal shock behavior of TiB2-based ceramics toughened by CNTs is investigated by quenching test to understand the thermal shock mechanism. The investigation presented here will enrich the design theory of ceramic composites for high temperature structural applications and point out a promising way for improving the mechanical properties of TiB2-based ultra-high temperature ceramics. It also gives a theoretical basis to advance the practical course of the predicting for safety use in advanced thermal protection systems.
二硼化钛（TiB2）作为超高温结构陶瓷材料，本征脆性是制约它实际应用的关键因素。本课题拟通过化学气相沉积法在二硼化钛基体粉料中原位生长出均匀分散的碳纳米管（CNTs），采用放电等离子烧结（SPS）技术制备CNTs/TiB2复合材料，以有效地解决碳纳米管易团聚的问题而实现增韧效果；系统地考察CNTs的生成条件、SPS烧结工艺参数对材料性能的影响规律，通过断裂力学模型数值模拟和微观分析等方法弄清裂纹扩展过程中CNTs的作用，阐明CNTs的韧化机制；建立复合材料热震过程的有限元模型，并结合水淬–残余强度法考察CNTs/TiB2复合材料的抗热震性能，厘清其抗热震机理。它将丰富超高温结构陶瓷材料的制备方法，为开发高性能的二硼化钛基超高温结构陶瓷材料，推进其在高超声速飞行器结构部件的实用化进程，提供理论依据。

结项摘要

二硼化钛（TiB2）由于具有高熔点、高强度、高硬度以及优秀的化学稳定性等优点，成为高温结构材料的优秀候选材料。但是同其他陶瓷一样本征脆性仍是制约它实际应用的关键因素。本项目采用了化学气相沉积法在二硼化钛基体粉料中原位生长出均匀分散的碳纳米管（CNTs），并结合放电等离子烧结（SPS）技术制备了CNTs/TiB2复合材料，成功地获得了均匀分散的CNTs增韧TiB2基复合材料；系统地考察了CNTs的生成条件、SPS烧结工艺参数对材料性能的影响规律，最终获得的CNTs/TiB2基复合材料具有优秀的室温力学性能，断裂韧性达到15.9MPa·m1/2；通过断裂力学模型数值模拟和微观分析等方法厘清了裂纹扩展过程中CNTs的作用，阐明了韧化机制主要有裂纹偏转、裂纹桥联、CNTs脱粘以及拔出增韧；建立了复合材料热震过程的有限元模型，并结合水淬–残余强度法考察了CNTs/TiB2复合材料的抗热震性能，厘清了抗热震机理。研究结果丰富了复合材料的制备方法，为开发高性能的二硼化钛基复合材料，推进其在高超声速飞行器结构部件的实用化进程，提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Synthesis and characterization of in-situ CNTs reinforced TiB2-based composite by CVD using Ni catalysts
使用 Ni 催化剂通过 CVD 原位 CNT 增强 TiB2 基复合材料的合成和表征
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2017.10.149
  • 发表时间：
    2018-02-01
  • 期刊：
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Lin, Jia;Yang, Yihang;Zhu, Bin
  • 通讯作者：
    Zhu, Bin
难互溶金属复合材料及其界面模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨益航;王德志;林佳;林高用;麻季冬
  • 通讯作者：
    麻季冬
Spark plasma sintering of ZrO2 fiber toughened ZrB2-based ultra-high temperature ceramics
ZrO2纤维增韧ZrB2基超高温陶瓷的放电等离子烧结
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2015.04.148
  • 发表时间：
    2015-09
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Jia Lin;Yu Huang;Houan Zhang;Yihang Yang;Yue Wu
  • 通讯作者：
    Yue Wu
Microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered ZrB2–SiC–MWCNT composites
放电等离子烧结ZrB2-SiC-MWCNT复合材料的显微组织和力学性能
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2015.07.207
  • 发表时间：
    2015-12
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Jia Lin;Yu Huang;Houan Zhang;Yihang Yang;Nannan Li
  • 通讯作者：
    Nannan Li
Effects of CNTs content on the microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered TiB2-SiC ceramics
CNTs含量对放电等离子烧结TiB2-SiC陶瓷显微组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2016.10.078
  • 发表时间：
    2017-01-01
  • 期刊：
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Lin, Jia;Yang, Yihang;Gong, Junfei
  • 通讯作者：
    Gong, Junfei

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    庄树新

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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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