材料研究资源和能力

配方-陶瓷和玻璃材料的开发,包括:

  • 能源
    • 固体氧化物燃料电池, 太阳能聚光器, SSL, 热电技术, 气体净化膜, 储氢, 太阳能光电板, 论文的, 电池
  • 环境
    • 将废物循环再造为增值产品, 优化材料制造工艺,降低能耗, 废物及/或排放物, 多孔过滤器, 防腐涂料
  • 医疗保健
    • 用于硬组织修复的生物活性材料, 抗菌材料, 用于纯化生物分子的吸附剂
  • 国防和国土安全
    • 高温电容器, 辐射探测器, 水听器, 高温推进部件, 高强度陶瓷和玻璃装甲

建模-材料结构、特性和性能的计算建模,包括:

  • 分子动力学
    • 放松的行为, 离子导体中的离子迁移, 扩散, 陶瓷和玻璃的结构, 脆性固体断裂
  • 静态点阵法
    • 结构稳定性,缺陷形成和稳定性
  • 有限元分析
    • 静态和动态有限元分析,多物理场模拟,包括应用电磁场
  • SciGlass数据库
    • 历史玻璃属性数据库, 包括玻璃性能预测和成分选择的计算器

加工-陶瓷和玻璃加工的综合设施,包括:

  • 材料合成方法
    • 固相反应, 降水, 燃烧合成法, 胶束合成, 溶胶-凝胶法处理, 用于晶界工程的异质凝固
  • 手套箱
    • 包括配备内置炉的系统,用于在惰性气氛下加热
  • 陶瓷加工设备
    • 高强度搅拌车, 多台单轴压力机(包括加热压板), 冷等静压机, 压滤机, 挤出机, 注塑, 注浆成型法, 喷雾干燥, 磨球设备(球), 行星, gyromill, 振动, 等.),加热Brabender搅拌机
  • 材料加工炉
    • 箱式炉(高达1600°C), 可控大气工作用管式炉, 真空炉(2000°C)
    • 热等静压、热单轴压、热锻压
    • 定制高温微波炉,带大气控制
    • 电阻加热和燃气隧道窑
    • 火花等离子烧结系统
  • 薄膜/厚膜加工
    • 旋转涂布
    • 浸渍涂敷
    • 丝网印刷
    • 胶带铸造(包括用于切割、堆叠、层压和烧制的洁净室设施)
    • 离子辅助电子束PVD
    • 磁控溅射(直流,脉冲直流,射频)
  • 玻璃加工设备
    • 熔化氧化玻璃和非氧化玻璃的设备, 玻璃熔块制备, 玻璃纤维形成, 玻璃微球形成, 用于化学强化的玻璃表面离子交换, 折射率修正

表征-用于表征材料结构和性能的综合设施:

  • 扫描电子显微镜(SEM)
    • 用于定性化学分析的具有能量色散x射线(EDX)光谱的标准扫描电镜
    • Field emission SEM with EDX; also includes Electron Backscatter Diffraction for crystallographic texture mapping and an accessory for high temperature SEM studies
  • 原子力显微镜
    • 表面形貌和粗糙度
    • 包括磁力显微镜探头
  • 光学显微镜
    • 功能包括断口分析,以确定失效机制
  • 电子探针
    • 用于定量化学分析的多光谱波长色散光谱仪
  • 光学干涉法
    • 表面形貌和粗糙度
  • x射线衍射(XRD)
    • 室温粉末XRD晶相鉴定
    • High temperature XRD up to ~1500 °C in controlled atmosphere to monitor phase formation and evolution; can be used to trace reaction kinetics
    • Rietveld细化能力定量相分析和结构解决方案
    • 对分布函数的高能系统
    • 薄膜表征
    • 小角度x射线散射
  • 振动光谱
    • 红外光谱仪(透射), 漫反射率, 可控气氛下的高温漫反射,用于监测样品的温度变化和/或与气体的反应)
    • 红外显微镜
    • 化学光谱学共聚焦拉曼显微镜
  • x射线光电子能谱学
    • 表面成分和局部化学环境的定量分析
    • 配有离子磨机进行深度成型
  • 电感耦合等离子体光学发射光谱仪
    • Chemical analysis of liquids; chemical analysis of solids with sample digestion
  • x射线荧光光谱仪
    • 固体样品的化学分析
  • 粉末特征
    • 粒径(动态光散射), x射线desimentation), 气体吸附表面积, 用氦密度法测定密度, 电位作为pH的函数, 悬浮液电位滴定法, 悬浮液粘度(应力控制流变仪), 轴应变流变仪, 环空剪切室)
  • 玻璃特性
    • 粘度测量(梁弯曲,纤维伸长,平行板,热级显微镜)
    • Furnace for measuring surface tension and density of melts by the pendant drop and sessile drop methods; capable of controlled atmosphere and temperature up to 1400 °C
  • 光学性能测试
    • 紫外-可见-近红外光谱法(透射、镜面反射、漫反射)
    • 荧光光谱学(包括荧光寿命测量)
    • 折射率(阿贝折光计、光谱椭偏计、贝克线)
  • 热性能测试
    • 差示热分析/差示扫描量热法用于测量相变(熔化), 结晶, 多态相变), 分解, 燃烧, 玻璃化温度, 热容, 等.
    • 动态模量分析仪
    • Thermogravimetric analysis (TGA) for measuring mass change as a function of temperature under controlled; can be linked to dehydration or dehydroxylation, 分解, 非化学计量性, 等.
    • 测量热膨胀系数的膨胀法, 玻璃软化点, 烧结概要文件, 等.
    • 即将推出的功能包括与质谱仪连接的TGA,用于分析演化气体和激光闪光热扩散率
  • 电气性能测试
    • 直流电导率作为温度的函数
    • Impedance spectroscopy (controlled atmosphere and controlled temperature up to 1000 °C); multiple uses include AC conductivity measurements and corrosion testing.
    • Thermoelectric power measurement; Seebeck coefficient measurement
    • 测量电容、电感、电阻、阻抗、介电常数、损耗因数等.,在受控温度下
    • 用标量法和阻抗圆法对压电进行表征
    • Measurement of strain and polarization as a function of applied field at temperatures between 20 °C to 280 °C at low frequencies; GHz frequencies for room temperature
    • 控制温度下的霍尔效应测量
    • 低温测量能力低至15K
    • 高温熔体导电性
  • 力学性能测试
    • 多个英斯特朗通用测试框架,带夹具,用于拉伸测试, 压缩测试, 弯曲测试, 等.
    • 硬度压痕
    • 弹性模量的超声测量
    • 环境al chamber for testing at controlled temperature (-34 °C to 190 °C) and controlled humidity (10% to 95% RH); upcoming capabilities include a chamber for high temperature testing
    • 用于弹道测试的高速摄像机
  • 数字制造
    • 使用粘合剂喷射技术的增材制造的实验室规模和中试规模系统
    • 5轴数控加工系统,可加工脆性材料
    • 零件检测用三坐标测量机
    • 激光切割
    • 热塑性快速成型设备
    • 西门子NX软件集成CAD/CAM/CAE
  • 生物材料测试
    • 标准实验室设备包括:用于细胞培养的培养箱, 离心机, 冰柜(-20°C, -80 °C), 用于无菌工作的流动罩, 高压灭菌器, 库尔特计数器, 凝胶电泳(原生和变性), 冷冻干燥机
    • 多孔板紫外-可见光谱仪
    • 具有荧光成像能力的倒置光学显微镜
    • 细胞毒性试验(活/死细胞试验,细胞形态学)
    • 抗菌测试
    • 体外反应性测试
    • 生物分子与材料表面的相互作用
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