JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
庄子辰, 黄祖志, 张晓玉, 刘魁, 陈婷, 王绍荣
管式固体氧化物燃料电池(Tubular Solid Oxide Fuel Cell, T-SOFC)是一种全固态、绿色高效、可直接将燃料中的化学能转化为电能的电化学装置，具有启停速度快、密封容易、热循环稳定性好、机械强度高、工作面积大等优点，因而被认为是未来最接近于实用化的一种SOFC构型。相较于氧离子传导型SOFC，质子导体陶瓷燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell, PCFC)由于质子本身半径较小，迁移所需活化能低，在中低温下表现出优异的电化学性能，而管式结构能改善PCFC强度较低的缺陷，更具实际应用前景。通过对管式PCFC的工作原理、关键材料、制备工艺等方面进行梳理，详细总结了注浆成型、挤出成型、提拉浸渍、相转化、流延成型、等静压成型等工艺制备管式PCFC的进展和面临的难点，最后，对管式PCFC未来的发展和挑战进行了展望。
于乐乐, 刘萌, 王庆伟
固态电解质被认为是解决锂离子电池安全问题的有效方案之一，无机固态电解质更是因其具有最高的离子电导率而被广泛研究。制备方法对无机固态电解质的性能有较大影响，为此，综述了高温固相法、溶胶—凝胶法、化学共沉淀法、水热法、流延法、磁控溅射法以及3D打印法等七种无机固态电解质制备方法，对上述制备方法的原理和研究现状进行了综述，对其优缺点进行了比较，最后对无机固态电解质制备方法进行了展望，以期为无机固态电解质的制备提供新思路、使无机固态电解质的制备在工业生产上和科学研究中开辟新的可能性。
高元明, 马文, 冯雪英, 刘炯, 白玉, 李扬扬, 李浙锋, 李荣星, 余力
热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能，应用于航空发动机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命。先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求。综述了先进航空发动机热障涂层体系的研究进展，对近年来国内外热障涂层的陶瓷层和粘结层材料体系、制备技术进行了详细介绍，对涂层失效进行了分析，展望了下一代高性能航空发动机热障涂层的研究和应用前景。
王裕芳, 肖卓豪, 鄢春根, 方月龙
为探究二硅酸锂微晶玻璃全球技术发展态势、区域分布、技术布局和热点前沿，依托IncoPat专利信息检索与分析系统，借助Excel等工具，对全球1325件二硅酸锂微晶玻璃专利进行多维度揭示与分析。结果表明：全球二硅酸锂微晶玻璃技术研发总体呈增长态势；美国、中国、列支敦士登和日本是全球四大技术来源国；中国、美国、日本和欧洲专利局是全球重要目标市场国家和地区；列支敦士登义获嘉伟瓦登特公司、美国康宁公司和日本株式会社小原是全球重要创新主体；中国有三家企业入榜全球前十创新主体；二硅酸锂微晶玻璃的制备、辅助工艺以及二硅酸锂微晶玻璃牙科领域的应用研究是研发热点。研究结果可为我国二硅酸锂微晶玻璃技术创新、产业规划及专利布局提供重要借鉴。
王远旭, 康葆强, 李合, 吴军明, 刘轶群, 陈伟
X射线显微镜(显微CT)是一种非破坏性的高分辨率成像技术。采用显微CT扫描和三维重建技术，对金元时期的钧釉瓷内部气泡和孔隙进行三维可视化和定量分析，得到了三维可视化分布图像与定量数据。研究发现，金元时期钧釉瓷釉层气泡尺寸相差大，且分布离散。其中，大于100μm的气泡主要分布在釉层中层；小于100μm的气泡分布在釉层表层，通过结合岩相分析与化学组成分析发现，该特征的形成与釉的高温黏度、烧成温度等因素有关。研究采用了显微CT扫描与三维重建技术，其是一种无损分析古陶瓷气泡与孔隙特征及工艺的新方法，该研究验证了显微CT在古陶瓷微观结构研究中的可行性和有效性，为古陶瓷制作工艺的科学分析、鉴定、保护和修复等方面提供重要的实验依据。
吴昊, 侯彬, 洪嘉旺, 王耀成, 李志凯, 汪伟, 杜少杰, 李丽, 王晓春
针对铂薄膜电阻温度传感器中绝缘封装过程中存在的气密、绝缘等性能问题，研究了两种玻璃与铂薄膜温度传感器氧化铝基底间浸润性、气密性、绝缘性及热循环稳定性等性能，优选性能最佳的玻璃密封材料应用在铂薄膜温度传感器中。研究结果表明，热稳定性存在差异SiO2-Ba O-Al2O3-CaO系微晶玻璃与SiO2-B2O3-Al2O3-CaO系微晶玻璃在800℃～1000℃间与氧化铝基底均具有良好的浸润性。SiO2-Ba O-Al2O3-CaO系玻璃与SiO2-B2O3-Al2O3-CaO系玻璃密封材料在800℃、通气压力在20.7 k Pa下的漏气率分别约为0.0073 sccm·cm-1和0.0065 sccm·cm-1，绝缘电阻率分别约为21.6×10～6Ω·cm和31.1×10～6Ω·cm。此外，在30℃～800℃热循环500次后，两种玻璃表面出现尺寸不一的孔洞，其中，SiO2-Ba O-Al2O3-CaO玻璃经历500次热循环后孔洞尺寸由0.13μm增至15.62μm，而SiO2-B2O3-Al2O3-CaO系玻璃孔洞尺寸变化较小，表面形貌较为致密。以上研究结果表明，SiO2-B2O3-Al2O3-CaO系玻璃具有更加优异的密封性能、高温绝缘性能及热循环稳定性，更适合用于铂薄膜电阻温度传感器的封装工艺。
张晖, 孙金超, 赵庆娟, 潘家芳, 谢之逸
采用熔融法制备了不同TiO2掺杂量的含硼45S5生物活性玻璃，其中，TiO2掺杂量分别为0 wt.%、2 wt.%、4 wt.%、6 wt.%、8 wt.%。将制备的玻璃研磨成粉末，与光敏树脂、光引发剂等均匀混合为浆料，先后采用光固化3D打印技术和高温脱脂烧结技术制备出三维多孔骨支架。采用X射线衍射仪（XRD）和万能试验机对支架进行测试分析，并使用扫描电子显微镜（SEM）对在模拟体液（SBF）中浸泡前后的支架进行显微观察，研究了不同TiO2掺杂量对支架力学性能和生物性能的影响。结果表明，掺入的锐钛型TiO2在高温下转变为金红石型，具有稳定结构，有效提升了支架的力学性能。当TiO2掺杂量为4wt.%时，支架的抗压强度达到（12.56±1.06）MPa，符合骨组织工程骨小梁的强度要求，并且支架具有良好的生物活性。
周剑, 刘长有, 卢金山
以花岗岩粉体为原料、以SiC为发泡剂，采用低温烧结—高温发泡的两步法烧结工艺，制备出多孔微晶玻璃。利用XRD、SEM、TG-DSC和陶瓷弯曲试验机等测试技术，系统研究烧结温度和发泡温度对多孔微晶玻璃的气孔结构、晶相组成、抗压强度的影响，并分析微晶玻璃发泡机理。随着烧结温度的升高，未添加发泡剂的微晶玻璃抗弯强度与体积密度均先增大后减小，最佳烧结温度为1120℃。随着发泡温度的升高，多孔微晶玻璃中钙长石和石英逐渐溶于玻璃相，结晶度降低，气孔孔径增大，表观密度和抗压强度均减小，但比强度在1220℃时达到最大值5.36 kN·m·kg–1、气孔率为59.7%。与一步烧结的通孔结构不同，两步烧结形成闭孔结构，多孔微晶玻璃的比强度明显高于一步烧结法。
喻欢, 肖浩东, 郭韬, 曹孟洋, 阮泓渊, 蒋久信
采用醇钙法在乙二醇钙无水体系中制备了纯净且稳定的非晶态CaCO3（ACC），即利用K2CO3和CaCl2在乙二醇溶液中的反应制备ACC，并研究了溶液浓度、陈化温度和时间对产物相类型和颗粒形貌的影响。X射线衍射（XRD）结果表明，当溶液混合后立即有ACC生成；在0℃和20℃的反应温度下，当陈化时间延长至4个月时，产物依然保持非晶态，说明生成的ACC非常稳定；20℃下不同浓度溶液反应得到的产物也为纯净ACC。产物的红外光谱（IR）、透射电镜（TEM）以及选区电子衍射（SAED）结果验证了产物CaCO3为非晶态。扫描电镜（SEM）观察结果表明，反应时间越短、反应温度越低、溶液越稀，ACC越容易呈现疏松多孔状；随着陈化时间的延长，ACC由疏松多孔的无定形态逐渐变成不规则颗粒状（0℃）和较规则的椭球状或球状颗粒（20℃）。最后，从CaCl2和K2CO3在乙二醇中电离的角度探讨了ACC的形成机理。该研究为稳定的纯净ACC的制备提供了全新的途径，有助于进一步加深对ACC调控制备的理解。
姬圆圆, 谢鹏, 秦俊豪, 黄涛, 唐爱国, 李敏
TiO2因其优异的光催化活性被广泛用于光催化产氢性能的研究。以钛酸钾纳米线为原料，以NH4Cl和NH3·H2O为混合溶液，通过一步水热法合成了结晶性和均匀性较好的八面体TiO2纳米颗粒，并采用光沉积技术将Ni修饰到TiO2的表面获得Ni修饰八面体TiO2纳米颗粒。产氢性能测试表明，相比于原始八面体TiO2,Ni的修饰能够显著抑制其光生电子—空穴的复合，极大地提高了其光催化产氢性能。当Ni的修饰量为3 wt.%时，其光解水制氢的效率达到最佳，在1 h内产氢量可以达到2.11 mmol·g-1。