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功能薄膜与涂层材料研究团队
2011-11-15 09:32  

 

团队负责人介绍

黄剑锋,男,1970年生,中共党员,博士,教授、博士生导师。中国硅酸盐学会特种陶瓷分会、溶胶-凝胶分会理事,主编出版了《溶胶-凝胶原理及技术》、《硅酸盐制品的装饰及装饰材料》两部专著。主持了包括国家自然科学基金(2项)、教育部“新世纪优秀人才”支持计划基金、“十一五”国防预研基金、陕西省自然科学基金、陕西省国际合作交流重点项目、教育部博士点基金、陕西省教育厅产业化培训重点项目等十余项纵向科研项目和参与了国家杰出青年基金、863计划等几项国家级科研项目。

主要从事“碳/碳复合材料抗氧化涂层技术”、“功能薄膜材料”和“纳米粉体”领域的科研工作。在《Carbon》、《Corrosion Science》、《Surface and Coatings Technology》、《Journal of Materials Science》等国内为权威杂志发表专业论文200余篇,其中被SCI收录85篇,EI收录111篇。开发和系统研究了多种涂层体系的组成-结构-性能关系和涂层保护与失效机理。发明了SiC涂层结构控制方法以及原位形成法、水热电沉积法、超声水热电沉积法以及微波水热电沉积等制备碳/碳复合材料抗氧化涂层新工艺;改进了包埋法、溶胶-凝胶梯度涂层法、等离子喷涂梯度涂层法等制备碳/碳复合材料抗氧化涂层工艺,降低了抗氧化涂层制备成本;研究揭示了涂层的高温氧化机制和自愈合原理,创建了成分和功能梯度的涂层理论,大幅度提高了涂层的性能。所制备的涂层能够在1600℃的静态条件下对碳/碳复合材料有效保护达到400小时以上,首次在1500℃的高温高速风洞条件下对碳/碳复合材料有效保护超过85小时,经查新和鉴定,达到了国际报道的领先水平。申请国家发明专利100余项,授权国防发明专利3项,国家发明专利40余项。研究成果获国家技术发明二等奖一项,国防科学技术成果一等奖,陕西省科学技术一等一项、二等奖一项、三等奖二项。被授予“陕西省高校优秀青年教师”、“教育部新世纪优秀人才”、“陕西省青年突击手”等称号。

团队研究内容与方向

1)功能薄膜材料

该研究方向主要包括功能薄膜材料的制备、性能和机理研究。目前国内外对功能薄膜的研究主要集中在利用溅射法、化学气相沉积法和激光涂覆等方法的研究方面,而且已经开始工业化。但是在湿化学方法制备功能薄膜方面研究还属于探索研究之阶段。本团队在此方向寻找突破口,研究了溶胶-凝胶合成、水热合成、微波水热合成、电化学沉积、水热电化学沉积、液相自组装合成、紫外光超精细选位原位氧化还原沉积等多种湿化学合成功能薄膜材料的新工艺。

2)碳/碳复合材料抗氧化技术及涂层

在碳/碳复合材料抗氧化技术及涂层研究领域,本团队发明了SiC涂层结构控制方法以及原位形成法、水热电泳沉积法、水热电泳电弧放电沉积法、超声水热电沉积法以和微波水热电沉积等制备碳/碳复合材料抗氧化涂层新工艺;改进了包埋法、溶胶-凝胶梯度涂层法、等离子喷涂梯度涂层法等制备碳/碳复合材料抗氧化涂层工艺;开发了硅酸钇、纳米SiC、纳米MoSi2-SiC、莫来石、磷酸铝等多种抗氧化涂层体系,在降低涂层制备成本的基础上解决了涂层与基体的热膨胀失配和涂层致密性等多项难题,大大提高了涂层的抗氧化水平。其中,SiC/Al2O3-莫来石涂层能够在1500℃静态空气条件下抗氧化超过130小时;采用水热电泳沉积法制备的SiC/硅酸钇涂层在1500℃静态空气条件下抗氧化超过180小时,SiC/硅酸钇/玻璃涂层在1600℃静态空气条件下抗氧化超过200小时,1500℃风洞实验条件下抗氧化和冲刷达80小时。特别是近期采用水热电泳沉积法制备的SiCn/SiC和MoSi2/SiC涂层可在1500℃静态空气中对碳/碳复合材料有效保护350和364小时,在1650℃静态空气中氧化保护100小时,试样失重仅为5.68mg.cm-2。这说明本课题组在碳/碳复合材料抗氧化涂层方面取得了逐步深入的研究成果,涂层抗氧化性能已达到国际先进水平。其中关于“一种超声水热电沉积制备涂层或薄膜的方法及其装置”的发明专利已得到成果推广。

3)纳米材料及纳米复合材料

在纳米复合材料方向采用多种湿化学制备手段可控制备了氧化物纳米晶并研究其形貌和性能之间的关系。已经制备了系列含羟基磷灰石和使用碳纤维增强的生物复合材料。其中包括水热电泳沉积羟基磷灰石(HAp)生物涂层,水热电泳沉积羟基磷灰石(HAp)-壳聚糖(CS)生物复合涂层研究,碳纤维增强硅羟基磷灰石骨水泥生物复合材料。相关成果已获得了国家发明专利和在《Ceramics International》、《Applied Surface Science》、《Advanced Engineering Materials》、《America Ceramics Society Bullitin》、《Journal of Applied Polymer Science》、《Journal of Coatings Technology &Research》、《硅酸盐学报》等期刊上发表。

4)摩擦材料

基于碳布优异的摩擦磨损性能、自润滑性、高比强及低密度等优点,提出将碳布增强树脂基摩擦材料应用于湿式传动系统的思路,以提高适应高转速、大压力或润滑不充分等极端工况条件的能力。通过研究湿式摩擦磨损性能的综合评价体系,阐明了湿式接合过程中润滑油膜和粗糙峰机械接触的作用规律,揭示摩擦磨损机理,建立摩擦磨损模型,丰富和发展湿式摩擦学原理。相关成果已获得了国家发明专利和在《Journal of Tribology》、《Wear》、《无机材料学报》等国内外学术期刊上发表。

团队成员介绍

 

 

 

 

 

 

 

(1)曹丽云,女,1972年生,博士、教授、硕士生导师。参与编写了《溶胶-凝胶原理及技术》专著一部。积极开展各种科研研究工作。作为项目负责人主持国家自然科学基金“AlPO4抗氧化涂层的水热电泳电弧放电沉积新技术、性能和失效机理研究”(51172134E020601)陕西省自然科学基金“SmS全息记录光学薄膜的仿生法生长新技术及其人工神经网络专家系统研究(2005E108)”,陕西省教育厅专项基金“原位合成碳纤维增强HAP/PMMA基生物复合材料研究(08JK022)”,国家自然科学基金“基于紫外光诱导自组装微晶SmS光学薄膜的制备和生长机理研究(50942047)”,陕西省自然科学基金“液相自组装硫化钐光学薄膜及其生长和相变机理研究”(1020JM6001)等基金项目。

主要从事“陶瓷助剂”、“功能薄膜材料”和“纳米粉体”领域的科研工作,作为主要参与人,参与了国家自然科学基金、博士点基金、新世纪优秀人才支持计划基金、“十五”和“十一五”国防预研基金子课题、温州市科技局攻关计划、佛山市科技局攻关计划的研究工作。在《Materials Letters》、《Ceramics International》、《无机材料学报》等国内为权威杂志发表专业论文100余篇,其中被SCI收录22篇,EI收录34篇;申请国家专利30余项,获授权国家发明专利20余项。获陕西省科学技术二等奖、三等奖各1项,陕西省高校科学技术一等奖1项、二等奖3项。

(2)贺海燕,男,1961年生,硕士,副教授。1983年于西北轻工业学院硅酸盐专业本科毕业,1986年硅酸盐专业硕士毕业。主要从事无机非金属材料和功能薄膜、涂层和纳米粉体材料研究,在国内外学术期刊发表论文40余篇,其中被SCI收录22篇,EI收录3篇。

 

 

 

(3)吴建鹏,男,1961年生,学士,副教授。1984年7月毕业于西安交通大学材料科学与工程学院。长期从事材料物理性能检测与研究以及“无机非金属材料测试技术”课程的本科教学和“材料研究方法与测试技术”课程的研究生教学工作。

 

 

(4)费杰,男,1981年生,博士(后),讲师。2009年3月于西北工业大学材料学院博士毕业,随后进入西北工业大学航空与宇航博士后流动站从事博士后研究工作,2011年6月出站并进入陕西科技大学材料学院工作,作为项目负责人主持的项目包括国家自然科学基金1项,凝固技术国家重点实验室博士后基金1项,深圳市特种功能材料重点实验室开放基金1项和陕西科技大学博士启动基金1项。同时主要参与人参与完成了国防基础科研项目、科技部科技支撑计划项目、陕西省重大科技创新项目以及西安市产学研合作促进工程项目等多项课题。在《Wear》,《Journal of Tribology》等国内外著名学术期刊发表论文10余篇,获批国家发明专利10余项。主要研究领域为摩擦材料、碳基复合材料和陶瓷基复合材料等,部分研究成果已经成功实现了科技成果转化,研发出的高性能碳纤维增强纸基摩擦材料已经批量应用于汽车自动变速器中,部分取代国外同类产品,经济效益和社会效益显著。

(5)卢靖,女,1981年生,在读博士,讲师。2005年7月于陕西师范大学硕士毕业,随后进入陕西科技大学材料科学与工程学院工作。主要从事无机化学合成方面的相关工作。共发表学术文章7篇,其中被SCI收录2篇,EI收录1篇。

 

 

 

(6)李翠艳,女,1979年生,讲师。2006年7月于西北工业大学毕业,随后进入陕西科技大学材料科学与工程学院工作。主要从事无机化学合成方面的相关工作。

 

 

取得的成绩

近年发表的学术论文

[1]Huang J.F., Liu M, Wang B, et a1. SiCn/SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites.Carbon, 2009, 47(4): 1198-1201(SCI)

[2]Huang J.F., Zeng X.R, Cao L.Y., et a1. Preparation of Y2BaCuO5nanoparticles by a co-precipitation process with the aid of ultrasonic irradiation.Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209(6): 2963-2966(SCI)

[3]Huang J.F., Xia C.K., Cao L.Y., et al. Growth conditions for zincite zinc oxide nanocrystallites in aqueous solutions by microwave hydrothermal process. Materials Research Innovations, 2008, 12(4): 200-209(SCI)

[4] Liu M,Huang J.F., Wang B., et a1.Phase, microstructure and oxidation resistance of yttrium silicates coatings prepared by a hydrothermal electrophoretic deposition process for C/C composites.Journal of Coatings Technology and Research, 2009, 6(4): 531-535(SCI)

[5]Huang J.F., Li J. R., Cao L Y, et. al.Influence of Ultrasonic Irradiation Power on ZnS Nanocrystallites Prepared by Sonochemical Process. Materials Research Innovations, 2010, 14(3): 258-261(SCI)

[6]Huang J.F., Wang N. N., Cao L. Y., Hao P., et. al. Oxidation behaviour of hydrothermal modified carbon/carbon composites. Materials Research Innovations, 2010, 14(2): 150-153(SCI)

[7]Huang J.F., Li J Y., Cao L. Y., Zeng L. P, Preparation and Properties of Carbon Fiber/Hydroxyapatite-Poly (methyl methacrylate) Biocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 2010, 116(3): 1782-1787(SCI)

[8]Li,J. R.,Huang J.F., Cao, L. Y., Wu, J. P., Synthesis and kinetics research of ZnS nanoparticles prepared by sonochemical process. Materials Science and Technology, 2010, 26(10): 1269-1272(SCI)

[9] Yang W. D.,Huang J.F., Cao L. Y., Zeng X. R., Influence of deposition voltage on phase, microstructure and antioxidation property of cristobalite aluminum phosphate coatings. Journal of Central South University of Technology, 2010, 17(3): 454-459(SCI)

[10] Li Y. H.,Huang J.F., Zhu G. Y., Cao L. Y. et. al.Influence of ethanol on the HAp coatings prepared by hydrothermal electrodeposition on C/C composites. Journal of Coating Technology and Research, 2010, 7(1): 67-71(SCI)

[11] Wang Y. Q,Huang J.F., Cao L. Y., Zeng X. R., Y2Si2O7whisker reinforced MoSi2multi-composition coating for SiC pre-coated carbon/carbon composites. Advanced composite materials, 2011, 20: 125-132(SCI)

[12]Cao L.Y., Zheng B.,Huang J.F., et a1.Influence of fibre content on mechanical properties of C(f)/PMMA-PMA composites. Materials Technology, 2009, 24(2): 111-113(SCI)

[13]Han Wen,Cao L.Y.,Huang J.F., et a1. Influence of pH value on structure and optical properties of electrodeposited PbS thin films.Materials Technology, 2009, 24(4): 227-230(SCI)

[14]Cao L. Y., Mi Q., Huang J. F.,Yang X P. Influence of hydrothermal treatment temperature on oxidation modification of C/C composites with aluminum phosphates solution by a microwave hydrothermal process. Corrosion Science, 2010, 52(11): 3757-3762(SCI)

[15] Zeng L. P.,Cao L. Y., Huang J. F., Guo S., Effect of Processing Factors on Flexural Properties of C-f-HA/PMMA Composites. Journal of Reinforced Plastics Composites, 2010, 29(8): 1187-1194(SCI)

[16]H. Y. He, Z. He, L. Y. Cao, J. P. Wu,Orientation and Raman study of Bi3.2Nd0.8Ti3O12 ferroelectric films prepared in condition of different annealingschedules,Optoelectronics and Advanced Materials-Rapid Communications (OAM-RC),2009, 3(11),1243-1246(SCI)

[17]H.Y. He, J.F. Huang, L.Y. Cao and J.P. Wu,Photodegradation of methyl orange aqueous on MnWO4powder under different light resources and initial pH,Desalination, 2010, 252(4): 66-70(SCI)

[18]H.Y. He, Luminescence of aqueous reactions derived NiWO4powders and sol-gel deposited films,International Journal of Materials Research, 2010, 101(3): 386-389(SCI)

[19]H.Y. He,Solvothermal synthesis and photocatalytic activity of S-doped TiO2and TiS2powders,Research on chemical intermediates, 2010, 36(2): 155-161(SCI)

[20]H.Y. He,Solvothermal synthesis and photocatalytic property of N doped TiO2powders,Materials research innovations, 2010, 14(2): 165-168(SCI)

[21]Effect of sintering temperature on humidity sensitivity of a MgCr2O4-TiO2ceramics sensor, Journal of Ceramic Processing Research. 2010,11(2):154~157(SCI)

[22]H.Y. He, J. F. Huang, L. Y. Cao, J. P. Wu, P. Chen, Luminescence of Fe-substituted ZnWO4powders synthesized by aqueous solution reaction, International Journal of Materials Research, 2010, (7): 852-856(SCI)

[23]H.Y. He,W. P. Lao and J. F. Huang,The effect of surfactant on SrTiO3particles synthesized by a microwave hydrothermal method,Journal of Ceramic Processing Research, 2010, 11(4): 485-489(SCI)

[24]H.Y. He, Processing dependences of microstructure of ferroelectric thin films, Current opinion in solid state and materials science, 2009, 12(2):19-25(SCI)

[25]Jie Fei,He-Jun Li, Ye-Wei Fu, Le-Hua Qi, Yu-Lei Zhang. Effect of phenolic resin content on performance of carbon fiber reinforced paper-based friction material.Wear, 2010, 269: 534-540.

近年已授权的发明专利

(1)黄剑锋、胡宝云等.一种棒状硫化钴纳米晶的制备方法,专利号:200910218863.5

(2)黄剑锋、郝品等.一种NiTiO3纳米粉体的微波水热制备方法,专利号:200910218860.1

(3)黄剑锋、张钦峰等.一种三棱锥型硫化镉晶的制备方法,专利号:201010181965.7

(4)黄剑锋、胡宝云等.一种球状硫化镉纳米晶的制备方法,专利号:200910218862.0

(5)黄剑锋、胡宝云等.一种微波水热制备六方片状硫化镉薄膜的方法,专利号:201010182007.1

(6)黄剑锋、李娟莹等.碳纤维增强壳聚糖/含锌羟基磷灰石复合材料的制备方法,专利号:200910021351.x

(7)黄剑锋、李娟莹等.一种碳纳米管增强骨水泥生物复合材料的制备方法,专利号:200910021366.6

(8)黄剑锋、李娟莹等.一种碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的制备方法,专利号:200910021366.6

(9)黄剑锋、李嘉胤等.一种六边形雪花状WO3纳米盘的制备方法,专利号:200910218869.2

(10)黄剑锋、李娟莹等.碳纤维增强含锌羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法,专利号:200910021354.3

(11)黄剑锋、李娟莹等.碳纤维增强含硅羟基磷灰石骨水泥生物材料的制备方法,专利号:200910021365.1

(12)黄剑锋、郝品等.一种NiTiO3纳米薄膜的微波水热制备方法,专利号:200910218853.1

(13)黄剑锋、胡宝云等.一种微波水热制备CdS薄膜的方法,专利号:200910218822.6

(14)黄剑锋、李抗等.一种CuAlO2粉体的制备方法,专利号:200910218831.5

(15)黄剑锋、杨文冬等.一种AlPO4高温自修复微胶囊粘结材料的制备方法,专利号:201010182100.2

(16)黄剑锋、王文静等.一种脉冲水热电泳聚合法制备HAp-PAM生物梯度复合涂层,专利号:201010181928.6

(17)黄剑锋、李抗等.一种CuAlO2微晶的制备方法,专利号:201010181926.7

(18)黄剑锋、李抗等.一种CuAlO2单晶的制备方法,专利号:201010181922.9

(19)黄剑锋、王博等.一种微波溶剂热法制备Bi4-XLaXTi3O12铁电薄膜的方法,专利号:200910218821.1

(20)黄剑锋、李娟莹等.碳纳米管增强含镁羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法,专利号:200910021363.2

(21)黄剑锋、李嘉胤等.一种WO3水合物纳米薄膜的制备方法,专利号:200910218837.2

(22)黄剑锋、张钦峰等.一种自组装制备硫化镉纳米薄膜的方法,专利号:201010181991.X

(23)黄剑锋、郝品等.一种棒状NiTiO3纳米晶的制备方法,专利号:201010227795.1

(24)黄剑锋、李颖华等.利用陶瓷厂废泥和工业氧化铝制备高铝莫来石骨料的方法,专利号:200910023177.2

(25)黄剑锋、刘淼等.碳/碳复合材料纳米碳化硅―硅化钼复合涂层的制备方法,专利号:200810231997.6

(26)黄剑锋、熊壮等.一种组合可转变空间多用途架子床,专利号:201120156354.7

(27)黄剑锋、王新震等.一种保温涂层浆料的制备方法,专利号:200910021727.7

(28)曹丽云、黄剑锋等.一种自组装制备硫化钐纳米薄膜的方法,专利号:201010181991.X

(29)曹丽云、韩文等.一种纳米PbS薄膜的制备方法,专利号:200810232425.X

(30)曹丽云、弥群等.一种微波水热法改性碳/碳复合材料的方法,专利号:200910021218.4

(31)卢靖、黄剑锋等.一种钐掺杂二氧化钛粉体的制备方法,专利号:200910023993.3

(32)卢靖、黄剑锋等.一种纳米钛酸钴粉体的制备方法,专利号:201010182133.7

(33)殷立雄、曹丽云、黄剑锋等.一种微波水热制备SmS薄膜的方法,专利号:ZL200910021193.8

(34)殷立雄、曹丽云、黄剑锋等.一种制备SmS纳米粉体的方法,专利号:ZL200910021194.2

近年科研成果获奖情况

(1)黄剑锋、曹丽云、殷立雄、吴建鹏、贺海燕、卢靖. SmS、Sm2O3功能薄膜及粉体的的制备新技术研究,陕西省科学技术二等奖,2009年。

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