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材料研究学报 [Chinese Journal of Materials Research]

基本信息

  • ISSN:1005-3093
  • 出版时间:1987-
  • 出版者:中国科学院金属研究所
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  • 语种: Chinese;
  • 出版格式: Print;

出版信息

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  • 总访问量:1163136次
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  • HCl浓度对多孔硅微结构及Si-H键合的影响

    关键词: 无机非金属材料; HCl; 多孔硅; 微结构; Si-H; 电流突发模型;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用电化学湿法刻蚀制备了P型多孔硅,通过改变HCl溶液浓度来调整刻蚀液中的氢离子浓度。制备出的多孔硅孔径相同,孔深随着氢离子浓度的提高呈线性增大直至恒定。基于电流突发模型阐述了结构参数的变化:孔径的形成开始于刻蚀的初始阶段,空穴主导了初始阶段的腐蚀,空穴的迁移与消耗过程就是孔径扩张和孔壁形成的过程,该过程与硅片本身的性能密切相关,与氢离子浓度无关,故孔径基本恒定;氢离子浓度的提高加快氢的置换反应直至平衡,从而使反应总速率提高直至恒定,因此孔深先线性增大然后保持恒定;Si-H含量在一定范围内与孔深的变化吻合呈现上升趋势,且键合形式以Si-H2为主。

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  • 磁性Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米复合物的制备和性能

    关键词: 磁性材料; Fe3O4/P(St-co-MMA); 反相共沉淀法; 超顺磁性; 微纳米复合物;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:以单分散的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(P(St-co-MMA))微球为载体,FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为前驱体,用反相共沉淀法制备了Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米原位复合物。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及氮吸附/脱附等温线等手段对Fe3O4/P(St-co-MMA)的形貌、结构、磁性能、孔径、孔体积和比表面积进行了表征。结果表明,纳米级Fe3O4已经成功地负载在微米级P(St-co-MMA)的表面。在制备的Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米复合物中有介孔,其平均孔径、孔体积和比表面积分别为15.41nm、0.15953cm3/g和32.82m2/g。Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米复合物具有超顺磁性和较好的磁响应性,能满足固液相磁分离的要求。

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  • 开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板局压性能试验研究

    关键词: 复合材料; 夹芯板; 泡沫铝-环氧树脂; 复合夹芯板; 局压;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:对一种开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板进行了准静态局部压缩试验,研究了其破坏形态和典型荷载-位移曲线,并与传统蒙皮夹芯板进行了对比,分析了不同复合层厚度、不同压头类型和不同边界条件对局压刚度、极限承载力及吸能量等主要性能参数的影响。结果表明开孔泡沫铝/环氧树脂复合夹芯板在局部压力作用下表现了较好的整体性、稳定性和吸能性能,其典型荷载-位移曲线经历四个阶段:弹性阶段、局部损伤阶段、整体损伤阶段和冲切破坏阶段。泡沫铝-环氧树脂复合层能显著提高夹芯板力学性能,且随厚度增加有增强趋势,球柱形压头作用下的破坏形态和力学性能与圆柱形压头和方形压头有明显区别,简支边界条件下力学性能比固支时明显降低。与传统夹芯板相比,这种夹芯板的刚度、强度、吸能量和整体性都有较大提高。

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  • HDT自组装膜对银的缓蚀作用

    关键词: 金属材料; 十六烷基硫醇; 自组装膜; ; 缓蚀;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:在乙醇溶液中使用十六硫醇(HDT)在银表面制备了自组装膜(SAMs),用极化曲线、反射率、EPMA、AFM、XPS等方法研究了HDTSAMs对银的缓蚀效果及吸附行为。结果表明,HDT能在银表面形成不影响外观、稳定致密的SAMs,有效抑制银的腐蚀。在浓度为0.05mol/dm3的Na2S溶液中,当HDT浓度为0.1mol/dm3时缓蚀效率达到91.7%,HDT是以阴极型为主的混合型缓蚀剂。HDT在银表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附过程包括物理吸附和化学吸附。

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  • 化学气相沉积C-TaC涂层的结构及其摩擦性能

    关键词: 复合材料; 材料表面与界面; C-TaC复相涂层; 化学气相沉积; 微观结构; 摩擦性能;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:利用TaCl5-C3H6-Ar反应体系,用化学气相沉积法(CVD),在高纯石墨表面制备了不同炭含量的C-TaC复相涂层。研究了室温条件下C-TaC复相涂层的摩擦学性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等对涂层的微观组织结构及摩擦表面形貌进行了分析。研究发现:Ta的加入促使热解炭中更多sp2杂化键的形成,促进炭基涂层的石墨化。当炭含量为86.4%(质量分数)时,涂层结构为热解炭与TaC晶粒相结合的纳米复相结构,此时涂层的摩擦系数最低,为0.13,且摩擦曲线平稳,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损。通过调节涂层中热解炭的含量以及晶粒大小可改善其摩擦学性能。

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  • 随机植物短纤维复合材料界面性能对有效模量和拉伸行为的影响

    关键词: 短植物纤维; 拉伸性能; 有限元; 纤维/基体界面; 有效弹性模量; 内聚力模型;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:研究了界面性能对随机短云杉纤维增强聚丙烯(PP)复合材料宏观拉伸性能的影响。采用双线性内聚力模型(CZM)描述随机短云杉纤维和PP基体间非理想界面的力学行为,建立了含非理想界面的随机短纤维增强复合材料代表性单元(RVE)的二维有限元模型,考虑了纤维含量、长细比、随机分布和随机各向异性弹性以及PP基体弹塑性的影响;模拟了不同纤维含量复合材料的实验拉伸应力应变曲线。结果表明,短云杉纤维/PP基体间非理想界面刚度与复合材料有效弹性模量之间有单调递增的曲线关系,即E-K曲线;同一复合材料不同纤维含量的E-K曲线簇有一个临界交点。在交点右侧强界面刚度区复合材料有效模量随着纤维含量的增加而提高,在交点左侧弱界面刚度区有效模量随着纤维含量的增加而减少。三种不同体积含量10%、20%和49%的云杉/PP复合材料的非理想界面刚度可用E-K曲线和实验测得的宏观有效弹性模量确定,云杉/PP界面初始破坏位移和界面完全破坏位移也可根据模拟拉伸应力应变曲线确定。数值分析结果能用非理想界面刚度来解释和理解随机短植物纤维体积含量对复合材料宏观有效模量的影响。

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  • 溶胶-凝胶法制备Bi4Ti3O12/SiO2及其光催化性能

    关键词: 无机非金属材料; 钛酸铋; 活性艳红X-3B; 光催化; 石英砂;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用溶胶-凝胶法制备石英砂负载Bi4Ti3O12/SiO2光催化材料,研究负载对Bi4Ti3O12的物理性质和光催化活性的影响。结果表明,负载后的层状钙钛矿结构Bi4Ti3O12包覆在非晶态石英砂球体表面,Bi4Ti3O12中各元素的电子结合能没有发生改变。活性艳红X-3B在纯Bi4Ti3O12和不同负载量xBi4Ti3O12/SiO2上的吸附率不超过3%。负载后Bi4Ti3O12的光催化活性均有提高,其中质量分数为50%负载量的Bi4Ti3O12/SiO2具有最高的活性。在Bi4Ti3O12和质量分数为50%负载量的Bi4Ti3O12/SiO2上的光催化反应速率常数分别为0.021s-1和0.027s-1。

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  • 种球溶胀悬浮聚合法制备镉(II)离子印迹聚合物微球

    关键词: 有机高分子材料; 离子印迹聚合物微球; 种球溶胀悬浮聚合; 镉(II)离子; 选择性吸附;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:以聚苯乙烯为种球、镉(II)离子为模板、安息香肟为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用种球溶胀悬浮聚合法在水相环境中制备了镉离子印迹聚合物微球(IIPs)。使用紫外光谱(UV)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)研究了模板离子与功能单体之间的最佳配比和相互作用,用扫描电子显微镜观测了印迹聚合物的微观形貌。进行平衡和等温吸附实验研究了印迹聚合物微球的吸附性能。结果表明,镉(II)离子与安息香肟之间有相互作用,其最佳配比为1:2;合成的IIPs外形规则,分散性较好;溶液的pH值为6时该IIPs达到最佳吸附效果,且对镉离子有较好的结合能力,具有较高的特异识别性,可对水环境中的镉离子进行有效的吸附和分离。

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  • 液相烧结工艺制备高钒钢

    关键词: 金属材料; 高钒钢; 超固相液相烧结; 力学性能; 碳化物;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用气雾化粉末+压制+超固相液相烧结(SLPS)工艺制备钒含量(质量分数)约为10%的高钒钢,研究了烧结工艺对致密化行为、显微组织演变、相构成与分布和力学性能的影响规律。结果表明,烧结温度的影响最全面,保温时间主要影响碳化物的析出量。烧结高钒钢的基体为针状M和少量残余γ,在基体中有VC、复合型碳化钼和碳化铬等碳化物,VC大多呈球形,分布在晶界和晶粒内部。随着烧结温度的提高和保温时间的延长,晶粒和碳化物逐渐粗化,各类碳化物的析出越来越充分,而复合型碳化物的析出对高钒钢的强度和冲击韧性有不利影响。烧结高钒钢具有优秀的综合力学性能:硬度HRC65-68,冲击韧性高于6J/cm2,抗弯强度高于1800MPa。

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  • T8钢液相等离子体电解渗碳的扩散过程和光谱学分析

    关键词: 等离子体电解渗碳; 扩散系数; 发射光谱; 电子温度;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用阴极液相等离子体电解渗技术实现了T8碳钢表面的快速渗碳。测量了样品内部温度与外加电压的关系,并评估了在不同电压下碳在钢中的扩散过程和等离子体放电的光谱特征。结果表明,T8碳钢在甘油水溶液中经1min渗碳处理后可得到20-30μm厚的硬化层。在外加电压为360V电压、样品表面温度约为650℃的条件下,碳的扩散系数为6.7×10-8cm2·s-1;在外加电压为380V、样品表面温度约800℃的条件下,碳的扩散系数为1.5×10-7cm2·s-1。气膜放电击穿产生的等离子体处于局部热平衡状态,电子温度为5000-12000K。等离子体区的瞬时高温为有机物的分解和碳的快速扩散提供了有利条件,碳的扩散系数比同温度下传统固体渗碳提高了一个数量级,扩散激活能也明显降低。

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  • 磁控溅射制备Nb掺杂IZO薄膜光电学性能研究

    关键词: 无机非金属材料; Nb掺杂IZO; INZO; 光致发光; 迁移率; 磁控溅射;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明,INZO相较于Ga掺杂的IZO(IGZO)具有更低的深能级缺陷密度。Hall效应测试结果表明,通过调节溅射过程中氧气流量可有效控制INZO薄膜载流子浓度,使之适合于制备薄膜晶体管(TFT)器件。INZO薄膜迁移率随载流子浓度的变化规律符合渗流传导模型,载流子浓度较低时,迁移率随载流子浓度增加而增加;载流子浓度较高时,迁移率下降,光学数据的分析表明其带尾态宽度较大,结构更无序。提高溅射基底温度可有效提高迁移率,但对薄膜无序度的改善并不明显。

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  • 氘和氦离子辐照下CLAM钢的辐照硬化与微结构演变

    关键词: 金属材料; CLAM钢; 辐照效应; 缺陷分布; ;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:结合先进电子显微术和纳米压痕分析,对低活化马氏体CLAM钢的辐照行为进行了研究。在室温下对CLAM钢进行了单一注D+、单一注He+以及先注D+后注He+三种方式的离子辐照。纳米压痕硬度结果显示,离子辐照后的CLAM钢均产生了明显的硬化。通过对纳米压痕硬度曲线的拟合,得到各离子辐照后的硬化率。结果表明,注D+的辐照硬化程度最低,而注He+与D+、He+共同辐照的硬化程度均很明显。微观结构分析表明,沿离子注入深度方向,辐照缺陷密度逐渐增加然后减少;在注入深度峰值附近,产生了数密度较多的缺陷。对于单独注入He+离子以及先注D+后注入He+的CLAM钢,都产生了大量细小弥散的He泡,并且由于离子协同效应后者出现深度较浅的泡;单独注入D+的CLAM钢,并没有出现泡。注He+样品中既有位错环也有He泡,硬化效应比只有位错环的注D+样品明显;而先注D+后注He+的样品,由于注D+产生的缺陷在后续注He+时会有一定的回复,硬化效果不是注D+和注He+的简单叠加,体现出协同效应。

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  • Yb/Y双掺杂氧化锆在熔盐腐蚀环境中的元素扩散和相变机理研究

    关键词: 材料失效与保护; 热障涂层; Yb/Y双掺杂氧化锆; 熔盐腐蚀; 扩散; 结晶相转变;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:高温腐蚀性环境是发动机热端部件热障涂层出现机械应力失配和氧化锆晶型变化从而发生失效的主要原因之一。本文通过共沉淀-煅烧法制备了Yb/Y双掺杂氧化锆粉体,压片烧结后进行高温熔盐(CaO-MgO-Al2O3-SiO2,CMAS)腐蚀实验,利用XRD、SEM及EDS等表征手段对腐蚀过程中元素的扩散和物相、形貌的变化进行研究。结果表明,氧化锆晶格中的Yb在腐蚀过程中先于其他元素与CMAS反应而流失(从氧化锆晶格扩散至腐蚀剂中),但Yb的流失能减缓Y元素的偏析,从而稳定亚稳四方相氧化锆(t′-ZrO2);Yb的最优掺杂量为5%,此时腐蚀反应产生的单斜相氧化锆(m相)的含量最少。

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  • 大厚度TiAlN涂层力学性能的研究

    关键词: 材料表面与界面; TiAlN; 电弧离子镀; N2流量; 大厚度; 力学性能;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用电弧离子镀技术在不锈钢基体上制备了大厚度TiAlN涂层,并对大厚度涂层的力学性能进行了系统的研究。结果表明:梯度增加和循环增加N2流量制备大厚度涂层的厚度分别达到68.79μm和64.48μm,且涂层力学性能良好;大厚度涂层残余应力沿层深的分布,总体趋势从膜基界面向表面逐渐增大,全膜厚平均压应力低于1GPa,表面硬度近2000HV,循环大厚度涂层的膜基结合好于梯度大厚度涂层,而梯度大厚度涂层展现出更低的摩擦系数与磨损率。

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  • CrMoVNbFex高熵合金微观组织结构与力学性能

    关键词: 金属材料; 高熵合金; 相结构; 微观组织; 力学性能;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:通过XRD,SEM,EDS分析和显微硬度测试,研究了Fe含量对CrMoVNbFex高熵合金铸态组织的相结构变化、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随Fe含量的增加,合金相结构由单一的bcc结构固溶体逐步转化为bcc和σ两相结构。合金的铸态组织为典型树枝晶,Mo主要分布在枝晶内,Fe和Cr主要分布在枝晶间,随Fe含量的增加,Nb在枝晶间的含量增加。随Fe含量的增加,合金的组织显著细化,而且显著提高合金的硬度,最高硬度达到HV950。

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  • Bi含量对Al-Bi偏晶合金显微组织演变的影响

    关键词: 金属材料; Al-Bi偏晶合金; 合金成分; 显微组织; 重力迁移;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:结合数值模拟与实验研究了常规条件下Al-Bi偏晶合金难混溶区的凝固过程,分析了Bi含量对Al-Bi偏晶合金显微组织演变的影响。结果表明,成分为Al-10%Bi合金试样下部组织中富Bi液滴的平均直径和体积分数分别是成分为Al-5%Bi合金试样下部组织中富Bi液滴平均直径和体积分数的1.1倍和12.8倍,且Al-10%Bi合金试样下部聚集了大量的大尺寸富Bi液滴,其显微组织均匀性较差;成分为Al-5%Bi的合金试样中富Bi液滴的平均尺寸较小,显微组织较均匀;偏晶点成分的Al-3.4%Bi偏晶合金显微组织中无大尺寸富Bi液滴生成,显微组织均匀。分析表明,富Bi相含量的增加导致液滴受重力作用增强,加剧了难混溶区液-液相分离和分解的凝固行为,增大了富Bi液滴的尺寸和数量,液滴受到的Ostwald熟化和碰撞凝并的作用增强,促使大量的大尺寸富Bi液滴聚集在试样下部,加重了偏晶合金显微组织的宏观偏析。

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  • 磁控溅射铜膜与基底结合强度的分析研究

    关键词: 材料检测与分析技术; 膜基结合强度; 超声清洗; 受迫振动; 磁控溅射; 铜薄膜;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:根据磁控溅射金属铜膜在超声清洗中从硅基底上发生剥落的现象,分析了样品在声场中的运动和受力状态,发现样品会发生受迫振动,拉-拉周期应力引起膜基界面的失效是薄膜脱落的主要原因,而空化作用是次要原因。通过建立的力学模型,计算了膜基结合强度。与划痕法等所测得的膜基结合强度值的比较,计算值与测量值在数量级和与溅射参数变化趋势上有很好的吻合。此评价方法可以应用于溅射铜膜/多晶金刚石的膜基体系上,并研究了超声参数、基底表面形貌、基底成份等因素对膜基结合强度的影响。

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  • Si-Mn-Cr-B合金钢的高温变形行为及组织演变研究

    关键词: 金属材料; Si-Mn-Cr-B合金钢; 热变形; 组织演变; 动态再结晶; 本构方程;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:利用Gleeble-1500D热模拟压缩试验机对Si-Mn-Cr-B合金钢进行高温单道次热压缩试验,研究了不同应变速率(0.01-5s-1)、不同变形温度(950-1200℃)、50%变形程度条件下的热变形行为,探索了应变速率和变形温度对应力-应变曲线和微观组织演变的影响,并在Arrhenius型双曲正弦函数的基础上建立了Si-Mn-Cr-B合金钢的热变形本构方程。结果表明:Si-Mn-Cr-B合金钢高温变形时的峰值应力随应变速率的增大和变形温度的降低而升高,而高温变形受热激活能过程的控制,其热变形激活能为Q=372.6kJ/mol;材料在变形过程中发生了动态再结晶,随着温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶晶粒的平均尺寸均呈增大趋势。

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  • Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Al合金在900℃和1000℃的高温氧化行为

    关键词: 金属材料; 镍基合金; 恒温氧化; 动力学曲线; 内氧化; 内氮化;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Ni-4.66Cr-5.87Co-7.54Mo-2.90W-4.97Ta-6.32Al合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,合金氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征;氧化300h后合金表面氧化物膜分为2层,外层氧化物为NiO、Ni2Cr2O4、Ni2CoO4和CoTa2O6,分布在外层的CoTa2O6抑制基体中元素Al向外扩散,形成内层氧化物Al2O3。在氧化期间,合金内部生成了内氮化物AlN,且在合金内部AlN与Al2O3成规律性分布,与外氧化膜相邻的为元素Al的内氧化物Al2O3区域,远离外氧化膜的基体内部为元素Al的内氮化物AlN区域,随氧化温度升高,内氧化区和内氮化区的深度增加,内氧化物和内氮化物的尺寸增大。

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  • MWNTs/CMSs/PET阻燃材料的结构及阻燃机理

    关键词: 复合材料; 阻燃机理; PET; 多壁碳纳米管; 碳微球;

    提交时间: 2023-03-31

    摘要:采用熔融共混法与阻燃剂复配法制备了MWNTs/CMSs/PET复合材料。通过扫描电镜(SEM)、极限氧指数法(LOI)、UL94垂直燃烧法、锥形量热仪(Cone)及热重红外联用分析仪(TG-IR)表征了样品的结构、阻燃性能及热降解行为,分析了MWNTs/CMSs阻燃PET材料的阻燃机理。结果表明,当MWNTs/CMSs添加量为1%(质量分数),MWNTs与CMSs质量比为1:1/2时,二者可有机地结合为一个整体,有利于MWNTs/CMSs在PET基材中发挥协同阻燃作用。与纯PET及CMSs/PET相比,MWNTs/CMSs/PET能有效降低火灾危险性。MWNTs/CMSs阻燃PET主要是通过MWNT与CMSs两者的协同作用延缓PET热裂解行为,一方面MWNTs在其燃烧时可在PET表面形成致密的网络状炭层结构,减少了熔滴的产生;另一方面CMSs其燃烧时在PET表面形成湍流炭,以此阻止氧气和热量进入PET内部,同时释放出不燃气体CO2以降低周围环境中可燃气体的浓度,阻止燃烧的继续进行,最终实现了MWNTs/CMSs/PET材料的良好阻燃。

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