石墨烯由于其优良的化学、电子、结构和生物兼容等特性,近年来在传感领域得到广泛应用。过氧化氢是活性氧类物质的一种,在大气环境、水环境中广泛存在,由于其具有强氧化性,被广泛用于工业、环境和医疗等领域,且影响人体健康。主要介绍了基于石墨烯复合材料构建的电化学生物传感器对环境中过氧化氢的检测。

多孔石墨烯是一种在石墨烯二维纳米基面上具有纳米孔隙或三维网络结构的多孔碳材料,不仅保留了石墨烯的本征性质,更赋予材料较大的可接触面积和丰富的孔隙结构,这些孔隙的存在有利于物质运输和筛分,使得石墨烯及其复合材料在纳米粒子负载、物质运输、吸附、分离等方面展示出广阔的应用前景。综述了多孔石墨烯的制备方法,包括活化法、冷冻干燥法、模板法和沉积法,以及多孔石墨烯在超级电容器、锂-氧电池、吸附、分离领域的应用现状,并展望了未来的发展方向。

水玻璃/聚氨酯复合材料具有性能可调、形态多样、廉价和环保等优点,是一种具有广泛应用前景的新型材料。主要对前人关于反应机理和分子结构的相关研究进行了归纳总结,重点介绍近几年水玻璃/聚氨酯复合材料取得的研究进展,并对水玻璃/聚氨酯复合材料的研究方向进行了展望。

通过对目前多级孔金属有机骨架材料MOFs的合成方法及其在吸附、催化、传感领域应用进行介绍与总结,对多级孔MOFs材料的合成方法与应用前景进行评述与展望。

溶胶-凝胶法具有反应条件温和、结晶度好且分散度高的优点,与旋涂法、金属掺杂法等工艺配合使用可以改变纳米材料形貌,改善产品特性,克服传统方法的局限性,使纳米材料适应面更广,品质更优良。综述了溶胶-凝胶法在零维、一维、二维、三维纳米材料合成中的研究现状及发展趋势。介绍了近年来纳米材料的合成方法、阐明了作用原理并分析了溶胶-凝胶法合成纳米材料的优越性,最后对溶胶-凝胶法发展前景进行了展望。

高分子材料阻隔性能不佳,是影响其在包装领域应用的关键。通过改变材料本身的微观形态,采用多层复合以及共混改性等途径,可以提高高分子材料的阻隔性能。当前,随着环保意识的增强,人们寻求可降解的材料替代合成高分子材料在包装领域的使用,但可降解材料本身性能并不理想,通过共混改性可以有效提高可降解材料的耐热性能、机械性能及阻隔性能,满足包装的要求。鉴于纳米材料优异的性能,将纳米材料与蛋白质、纤维素、淀粉等生物质复合,制备耐热性能、机械性能及阻隔性能优良的纳米/生物质复合材料将是今后主要的研究方向之一。

复合固体推进剂广泛应用于航天火箭及常规战备武器中,其基体与填料间的界面问题一直是科研工作者关注的焦点。因基体/填料界面属于推进剂的弱作用点,研究界面问题可在一定程度上反映推进剂的整体结构完整性。简要介绍了目前关于固体推进剂中基体/填料界面的主要研究方法,从物相表征和力学测试两方面进行分类,分别介绍了红外光谱、显微镜、X射线光电子能谱、接触角测量及拉伸测试法和动态力学性能测试法在基体/填料界面处的应用,并介绍了几种常见界面作用理论。通过总结和对比,展望了固体推进剂基体/填料界面研究的发展方向,指出界面研究将朝着对单一界面进行研究、从微观角度测试力学性能以及界面分子动力学研究的方向发展。

近年纳米TiO₂光催化技术在生态道路中的应用备受关注。因路面材质的不同,纳米TiO₂光催化路面材料的制备方法也有所差异,影响该材料尾气降解效率的主要因素包括纳米TiO₂的掺量、污染物浓度、光源与光照强度等。目前纳米TiO₂光催化技术在水泥混凝土路面、沥青路面和道路附属设施中已得到了应用,但还存在光催化效率不足、在沥青基的负载技术研究不足等诸多问题,有待进一步的深入研究开发。

以国家知识产权局(CNIPA)专利检索及分析系统和专利信息分析系统(PIAS)为基础,采用专利分析方法对我国锂离子电池聚合物电解质技术领域发展态势进行分析,并深入分析浙江省在该技术领域的发展态势。根据分析结果,提出浙江省发展该技术的对策建议。

石墨材料因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点,被认为是目前较为理想的锂电池负极材料。但天然石墨负极比容量及倍率性能不能满足高性能负极材料的需要,为解决这一问题,研究者们对其进行了一系列的改性研究。本文从石墨负极的改性方法阐述了锂离子电池石墨负极材料的研究进展,并指出了各种改性方法的优缺点,认为通过多种方法协同改性,是综合提高石墨负极材料的有效方法。

无机固体电解质由于其安全性能高,机械强度大等特点在锂离子电池行业潜力巨大,其中NASICON型无机锂离子电解质因电导率较高、稳定性好、种类繁多的优势备受研究者关注。主要从NASICON型锂离子电解质材料的晶体结构、制备工艺和掺杂改性方面综述了其目前的研究进展,对其未来的发展做出展望。

氧化钴(Co₃O₄)纳米片阵列具有比表面积大、环境友好以及成本低等优点,同时具备比电容高、循环稳定性好、电容量大等电化学性能,是应用前景广阔的超级电容器材料。综述了Co₃O₄纳米片阵列的制备方法及其在超级电容器中的研究进展,并对其未来发展进行了展望。

以聚酰亚胺纤维为增强体,环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯和聚酰亚胺树脂为基体,通过模压成型法制备了4种聚酰亚胺纤维增强的树脂基复合材料。研究了4种基体树脂低聚物的固化行为和流变性能,并表征了4种相应树脂基复合材料的热学、力学、介电性能以及纤维与树脂之间的界面性能。结果表明:4种基体树脂低聚物最低黏度都低于15Pa·s,显示了良好的成型工艺性,环氧树脂基复合材料的力学性能最好,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别达到716MPa、54.9GPa和56.5MPa;聚酰亚胺树脂基复合材料的耐热等级最高,玻璃化转变温度大于300℃;氰酸酯树脂基复合材料的介电性能最优,介电常数在低频段低于3.3。

采用傅里德-克拉夫茨反应原理在芳纶纤维表面接枝环氧氯丙烷,用偶联剂二次改性,研究表面接枝对芳纶纤维结构与性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶的力学性能。结果表明:改性后芳纶纤维表面的含氧量增加,偶联剂成功引入到芳纶表面,明显增加了芳纶的表面粗糙度和表面活性,降低了芳纶纤维的结晶度,但是对芳纶纤维晶体结构的影响不大,接枝环氧氯丙烷-偶联剂改性的芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料力学性能有明显提高,橡胶加工流变性能分析表明芳纶纤维接枝环氧氯丙烷-偶联剂二次改性增大了复合材料的储能模量和损耗模量,减小了损耗因子从而改善了芳纶纤维与橡胶基体的界面结合强度。

以碳布为支撑体,采用相转化法制得掺锑二氧化锡(Sb-SnO₂)聚醚砜电催化有机膜。采用Sb-SnO₂聚醚砜电催化有机膜对直接红31染料进行降解,研究降解效果。采用X射线衍射对Sb-SnO₂聚醚砜电催化有机膜进行表征。考察了导电聚合物用量、催化剂用量、电解质用量以及电压、染料初始浓度等对Sb-SnO₂聚醚砜电催化有机膜降解直接红31染料的影响。研究表明,在导电聚合物聚苯胺用量为1.0g,催化剂Sb-SnO₂用量为2.0g,电解质氯化钠用量为8%(wt,质量分数),电压为2.6V,直接红31染料初始浓度为20mg/L条件下,Sb-SnO₂聚醚砜有机膜对直接红31染料降解效果较好,降解率达到96.74%。

以La₂O₃、Dy₂O₃、浓HNO₃、偏钒酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、乙二醇为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热法合成了四方晶系锆石结构的LaVO₄:Dy³⁺棒状纳米晶体。并用X粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光光谱(FL)对产品进行了表征和分析。测试结果表明,所得样品为四方锆石型结构,反应pH从7升至10,纳米棒增长60～70nm。LaVO₄:Dy³⁺纳米棒分别在574nm和484nm处有较强的黄光发射(⁴F_9/2→⁶H_13/2)和蓝光跃迁(⁴F_9/2→⁶H_15/2),通过改变反应的pH和Dy³⁺掺杂量达到对黄蓝光强度比值(Y/B)的有效调控,Y/B值最大达1.207。

环氧树脂(EP)热膨胀系数(CTE)为65×10^-6℃^-1,碳纤维(CF)CTE为-12×10^-6℃^-1,因此降低EP的CTE是提高碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料低温使用性能的关键。采用氧化石墨烯(GO)和四氧化三铁改性氧化石墨烯(Fe₃O₄-GO)修饰EP,研究了GO及Fe₃O₄-GO对EP基体CTE的影响。结果表明:由于Fe₃O₄-GO表面的官能团可与EP基体形成共价键,从而加强了与EP基体的界面作用;相对于纯EP,GO和Fe₃O₄-GO改性EP的玻璃化转变温度(T_g)分别升高了3.71℃和5.74℃;相对于纯EP,GO和Fe₃O₄-GO改性EP在T_g下的CTE值分别降低了23.77%和33.61%,但在T_g上的CTE值均高于纯EP。

采用化学浸渍法在AZ91镁合金表面制备磷酸盐转化膜,继而进行环氧有机涂层制备,在环氧涂层中,分别添加了不同用量的纳米二氧化硅(SiO₂)和蓖麻油。并对制得的蓖麻油-二氧化硅复合改性AZ91镁合金环氧有机涂层进行表征,考察了蓖麻油和纳米SiO₂加入量及两者共同改性对复合有机涂层防腐性能的影响。结果表明,在蓖麻油添加量为3%(wt,质量分数),纳米SiO₂用量为1%(wt,质量分数)条件下,两者共同改性的复合环氧有机涂层的腐蚀电位达到-0.732V,阻抗可达到220.5MΩ,对基底具有较好的防护作用。

采用戊二醛、二甲基乙酰胺(DMAC)/氯化锂(LiCl)/磷酸溶液对对位芳纶浆粕纤维表面改性,形成了交联网状结构。以硅橡胶生胶为主要原料,加入各类填料经过混炼、硫化后制得对位芳纶浆粕/硅橡胶混炼胶复合材料。研究结果表明,以2%戊二醛为交联剂,芳纶浆粕含量为10份条件下,制得的硅橡胶复合材料性能较好。硅橡胶复合材料的邵尔A型硬度达到86度,拉伸强度达到8.9MPa,伸长率达到128%,撕裂强度达到12.8kN/m,压缩永久变形为55%。制得的硅橡胶复合材料比普通硅橡胶具有优异的力学性能,在密封材料领域有广泛的应用前景。

首先通过溶液共混浇铸成膜法制备了聚乙烯醇/纳米晶纤维素/氧化石墨烯(PVA/CNC/GO)复合膜,随后将其浸泡在AgNO₃的乙醇/水混合溶液中,通过PVA还原Ag⁺制得了负载Ag的PVA/CNC/GO复合膜。使用扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和万能材料试验机等手段对复合膜的结构与性能进行表征,结果表明:当CNC和GO质量比为1:2时,Ag负载量达到最大值9.51%。所制备的载Ag复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有优异的抗菌活性,同时具有良好的机械强度和耐水性。

以高纯石墨为原料,通过改进的Hummers法制备氧化石墨,分别以硼氢化钠、水合肼、乙二醇和抗坏血酸作为还原剂,制备了不同的片状石墨烯。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、热重分析进行表征,利用电化学工作站对4种还原剂所制石墨烯的循环伏安、交流阻抗和塔菲尔曲线进行研究。结果表明:硼氢化钠还原氧化石墨效果较好,片层光滑,具有一定的网状结构,含氧官能团较少,具有较好的电化学性能。

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后在钛酸酯偶联剂TM-200S和水合肼共同作用下,对GO进行改性和还原,得到了功能化石墨烯。采用X射线光电子能谱、X射线粉末衍射仪和透射电镜等手段对GO的结构和性能进行表征。讨论了TM-200S用量、温度和反应时间对改性石墨烯的影响,确定了TM-200S改性石墨烯的较佳制备方案:GO与TM-200S的质量比为1:7,反应温度为80℃,反应时间为8h。

采用十三氟辛醇(TEOH-6)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二乙醇胺(DEOA)自制单端羟基含氟二元醇(DE-TEOH);采用二羟甲基丙酸(DMPA)和季戊四醇(PER)自制八羟基多元醇(DI-PE-8)。使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振氢谱仪(¹H-NMR)对产物的结构进行分析,并将产物用于改性水性聚氨酯,采用无皂相反转乳化工艺制备了侧链含氟紫外光固化水性星形聚氨酯(UV-WFPU),并对胶膜的表面相结构和性能进行了表征,考察了DE-TEOH用量对胶膜相结构及性能的影响。结果表明:与传统聚醚型聚氨酯相比,UV-WFPU存在明显微相分离结构,且随着DE-TEOH添加量的增加,UV-WFPU胶膜的吸水率大幅下降、接触角增加、热稳定性提高。

采用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(AmimBF₄)对乙基纤维素(EC)进行复合改性,将混合后的铸膜液,在室温下成膜,采用红外光谱、扫描电子显微镜、差压式气体透过仪对共混膜进行测试。研究结果表明,制得的共混膜柔韧性增强,强度高,气体分离性能有很大提高,与纯EC膜相比,二氧化碳(CO₂)的透过系数达到102.6Barrer,提高了2.5倍,分离系数平均值为41,提高了1倍多。

以金属Ti和ZnO陶瓷作为溅射靶材,采用直流和射频双靶磁控共溅射方法在玻璃衬底上制备Ti掺杂ZnO(TZO)透明导电薄膜,探究了衬底温度对薄膜光电性能的影响。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪对薄膜微观形貌、结构及光电性能进行了表征和分析。结果表明:制备的TZO薄膜均具有C轴取向生长的六角纤锌矿结构,衬底温度为350℃时TZO薄膜结晶质量最好,电阻率最小,为2.78×10^-3Ω·cm,品质因子最高,达到334.1S/cm。所有薄膜样品在波长380～780nm区间平均透过率大于91%,随着衬底温度的升高,TZO薄膜的吸收边出现了蓝移。

利用1,3-偶极环加成反应,在无水无氧条件下,以富勒烯C₆₀、肌氨酸和苯甲醛为原料合成了N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷。首次采用表面活性剂十六烷基三甲溴化铵(CTAB)协助自组装的方法制备出该C₆₀衍生物的微米树叶状结构。结果表明:该衍生物晶体形貌和结构受溶剂种类、溶液浓度、醇与溶剂体积比、表面活性剂的影响,当以甲苯为溶剂,溶液浓度为0.75mg/mL,以5mmol/L CTAB为表面活性剂(乙醇作为溶剂),乙醇与甲苯体积比为3:1时,其晶态形貌为规则的微米树叶状结构,并对该晶态形貌进行了扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)和荧光光谱(PL)表征。

通过以聚四氟乙烯(PTFE)乳液和三聚氰胺甲醛树脂(MF)为主的整理液对制备的针刺聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维/芳纶复合滤料进行浸渍处理,提高其过滤性能。研究了浸渍处理对PAN预氧化纤维/芳纶复合滤料外观形态、透气性、拉伸性能、孔径和过滤性能的影响。结果表明,浸渍处理使复合滤料纤维表面形成膜状附着物,断裂强力有所提高,复合滤料透气性和孔径均有明显减小,孔径分布窄而集中;浸渍处理后的复合滤料对不同粒径微粒过滤效率均明显提高,其中对0.3μm和0.5μm微粒过滤效率分别达到65.87%和68.63%,提高最为显著,提高率高达98.94%和85.09%,对2.5μm微粒过滤效率高达98.66%。

以三聚氰胺和对苯二甲醛为原料,通过溶剂热法制备出含胺基骨架多孔聚合物(AFPP),利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、微孔分析仪和储氢分析仪等现代分析手段对其结构和性能进行表征。结果表明:AFPP的主体骨架链接结构为缩醛胺结构(—N—CR₁R₂—N—);当三聚氰胺和对苯二甲醛摩尔比为2:3时,合成的AFPP-2比表面积为389.82m²/g,且具有微孔-中孔-大孔的层次结构;储氢性能分析显示AFPP-2在298K、4.72MPa条件下,氢气吸附量达到9.02%(质量分数)。

以水合肼为还原剂,通过化学还原氧化石墨烯及真空抽滤制备柔性石墨烯纸,并将石墨烯纸制得超级电容电极材料。采用扫描电子显微镜、高倍率透射电子显微镜等手段对样品进行形貌结构表征。采用格子玻尔兹曼方法(LBM),对石墨烯纸孔隙结构中的电解液渗流特性进行数值模拟分析,并研究电解液渗流压力对储能性能的影响。结果表明,在电解液渗流压力从100kPa增大至500kPa条件下,石墨烯纸的润湿率由27.08%提高至85.44%,石墨烯纸的储能比电容达到158F/g。

分别采用沉淀法和水热法成功制备了Y₂(MoO₄)₃:Eu³⁺红色荧光粉,使用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱对其物相结构、形貌和发光性能进行表征。结果表明:Eu³⁺含量低于20%(摩尔分数,下同)不会改变Y₂(MoO₄)₃的晶体结构;沉淀法得到荧光粉呈花状,而水热法主要得到层层堆积结构的荧光粉;所制荧光粉的主激发峰和发射峰分别位于394和614nm,这是来自掺杂Eu³⁺的f-f电子跃迁。Y₂(MoO₄)₃荧光粉中Eu³⁺最佳摩尔分数为20%,当Eu³⁺含量大于20%时,出现浓度猝灭现象,其5D₀→7F₂发光浓度猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用。

采用一种简单的溶剂热方法,成功制得具有银耳状的多层级钼酸铋纳米花材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等测试手段对其物理性质进行了表征。以钼酸铋为锂离子电池负极活性物质,通过循环伏安,交流阻抗和恒电流充放电对钼酸铋的电化学性能进行测试,结果显示在电流密度为20mA/g的条件下,钼酸铋的首次放电比容量达177.8mAh/g,循环30周期后库伦效率仍保持在100%左右。

通过液相沉淀法制备了MnO₂-纳米碳球(MnO₂-NCs)复合粉末用作正极活性物质,与活性炭(AC)负极组成混合电化学电容器。利用电化学测试研究了正负极配比、工作电压宽度和充放电电流密度对电容器单体电容特性的影响。结果表明:以0.5mol/LNa₂SO₄水溶液为电解液的MnO₂-NCs/AC混合电容器单体的工作电压能够达到1.6～1.8V;当正负极配比为1.5时整体表现出最佳电容性能;单体以50mA恒流放电时的比容量相对10mA时保持率为68%～82%。

以静电纺丝聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为多孔支撑层,在其上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)为致密分离层,制备了PVDF/PDMS复合纳米纤维膜,并对复合膜的渗透汽化脱盐性能进行了研究。在涂覆操作前,使用堵孔剂聚乙二醇处理PVDF纳米纤维膜,以降低涂覆过程的孔渗问题,有效提高了复合膜对盐离子的截留能力。通过扫描电子显微镜、热重分析仪和红外光谱仪等手段表征了复合膜的微观形貌、热稳定性和表面官能团形式。结果表明:聚乙二醇浓度为12%(wt,质量分数,下同)为最佳处理条件。操作温度为25℃时,渗透汽化脱盐通量可达6.46L/(m²·h),NaCl截留率为98.8%;升温至75℃,通量可达19.3L/(m²·h),NaCl截留率为95.6%。

以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)和对苯二甲酸(PTA)为原料合成三(2-羟乙基)异氰尿酸对苯二甲酸酯(T-ester),将T-ester与聚磷酸铵(APP)复配形成膨胀型阻燃剂(IFR)。将IFR与抗熔滴剂聚四氟乙烯(PTFE)、含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯(FRPET)按不同比例熔融共混制备阻燃抗熔滴聚酯共混物。通过差示扫描量热(DSC)、热重(TG)、极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热测试及流变测试表征系列共混物的性能与结构变化。研究表明,IFR和PTFE共同作用于FRPET,在促进成炭方面,具有协同作用且PTFE具有明显减弱熔滴的作用。IFR和PTFE质量比为1:2的FRPET/IFR/PTFE共混物LOI为30%,1min内熔滴数为21滴,总燃烧释放热和总烟释放量明显降低。

通过对比不同秸秆纤维的提取方法,得出硝酸/乙醇法的提取效率最高,达到73.98%。将秸秆纤维掺杂在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和ABS塑料中,分析比较各样品的力学性能。研究结果表明,采用硝酸/乙醇法提取的秸秆纤维与聚丙烯混合,制得的硝酸/乙醇-秸秆纤维-聚丙烯的拉伸强度达到61.2MPa,比复合前纯聚丙烯提高了90.7%,冲击强度为60.5kJ/m²,提高了16.3%,弯曲强度为48.3MPa,下降了12.5%,断裂伸长率为300.0%,下降了33.3%。与复合之前相比,大部分塑料的拉伸强度和冲击强度得到提高,但是各塑料的断裂伸长率均下降,原因为秸秆纤维的拉伸率较低所导致。

采用还原氨化法将不同碳链长度的醛接枝到壳聚糖(CS)主链上,得到取代度(DS)分别为8.82%(CS6a)、19.22%(CS6b)和28.31%(CS6c)的己醛接枝物和DS分别为9.53%(CS12a)、17.8%(CS12b)、33.57%(CS12c)的十二醛接枝物。采用湿法纺丝技术制备了系列N-烷基壳聚糖纤维,并对N-烷基壳聚糖及其纤维材料进行了表征和细胞毒性测试。通过体外全血凝固时间测试评价了材料的凝血性能。研究表明,DS为19.22%,制备的N-烷基壳聚糖纤维的断裂强度和断裂伸长率分别为0.47cN/dtex和12.44%,并且无毒性,体外凝血时间较短为33s,具有较好的凝血性能。

通过巯基-烯烃的点击反应将全氟辛基乙烯接枝到Fe₃O₄@SiO₂-SH表面,得到一种可自分散到全氟聚醚油中的磁性纳米微粒,最终形成无表面活性剂的全氟聚醚基磁流体。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、透射电镜和振动样品磁强计对所得磁性复合材料进行表征。并将此磁流体置于离心机中以3000r/min的转速,离心10min,测定其稳定性。结果表明:最稳定磁流体的磁性微粒的合成条件为:反应温度40℃,氨水用量4.00mL,Fe²⁺/Fe³⁺=1.5:2(摩尔比),TEOS用量3.00mL,3-巯基丙基三甲氧基硅烷用量1.00mL。用该磁性微粒配制的磁流体在离心条件下无明显分层现象,稳定性最高。

将羽毛角蛋白(FK)、聚乙烯醇(PVA)及聚氧化乙烯(PEO)共混,利用静电纺丝加工技术制备FK纳米纤维膜,并使用戊二醛对其进行交联改性。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪、接触角测量仪及电子万能试验机对交联前后纤维膜的形貌、结构、热稳定性、抗水性以及力学性能进行了测试和表征。结果表明:交联前纳米纤维膜的纤维结构均匀且光滑;随着交联剂戊二醛含量的增加,纤维膜形貌变化不大,热稳定性有所提高,接触角及力学性能增加较明显。当戊二醛质量占纺丝液溶质质量的15%时,纳米纤维膜的接触角大约是交联前的4倍,抗拉强度增至交联前的2.8倍。

采用静电组装技术,制备“葡萄串”结构的炭黑(CB)/多壁碳纳米管(MWCNT)(CB/MWCNT)纳米复合材料,并以其作为导电填料,经混炼、压延和硫化后,制备柔性导电硅橡胶(SR)复合材料。分别以透射电子显微镜,扫描电子显微镜和压力-电阻测试研究不同配合比和掺量的CB和MWCNT的组装效果、分散状态和压阻特性。结果表明,CB和MWCNT的体积配合比为3:2条件下,静电组装效果最好,静电组装形成的“葡萄串”结构,可以提高CB/MWCNT/SR的导电性和压阻特性,CB/MWCNT/SR的渗流阈值为22%,施加25N压力条件下,电阻率下降约30%,CB/MWCNT/SR表现出良好的压阻特性。

采用最小自由能法计算出硝胺含量不同的发射药燃烧产物中可燃性气体成分的含量,从理论上计算了硝胺含量变化对发射药燃烧产物组成的影响;用密闭爆发器-气相色谱法分析燃烧产物成分,测定各气体产物含量。研究结果表明,随着配方中硝胺含量的增加,发射药的火药力增大,燃烧产物中CO含量降低,可燃性气体总量降低。

采用改进Hummers法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯(GO),利用红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜对其官能团、物相结构和表面形貌进行表征分析。研究所制备的GO对阳离子染料罗丹明B(RB)的吸附性能,考察了吸附时间、GO用量、吸附温度和溶液初始pH对吸附性能的影响。结果表明:GO吸附RB的适宜条件为:吸附时间70min、GO用量0.01g、温度30℃、pH=3,GO对RB的最大吸附量为2002.71mg/g。由吸附动力学及等温吸附模型分析可知,GO对RB的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型。

研究了二聚酸二缩水甘油酯及其改性胺环氧固化剂的制备工艺,制得具有增韧作用的环氧树脂固化剂。采用羧酸-环氧氯丙烷(ECH)酯化、闭环二步法合成二聚酸二缩水甘油酯,其最佳合成工艺条件为:催化剂为四丁基溴化铵且用量为二聚酸(DA)质量的2%,酯化反应温度为90℃,DA:ECH(摩尔比,下同)=1:10,环化反应温度为55℃,NaOH质量分数为30%,DA:NaOH=1:4。将制得的缩水甘油酯与异佛尔酮二胺进行胺化反应得到改性胺固化剂,其与环氧树脂618固化产物的冲击强度为29.6kJ/m²,体现出优异的增韧效果。

采用阳离子开环乳液聚合法制备了含有双键的聚硅氧烷乳液(PSiO)。以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为主要单体,乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO9TMPTA)为交联剂合成了一系列聚硅氧烷/丙烯酸酯(PSiOA)乳液。采用傅里叶红外光谱和透射电镜表征乳液的结构形态。考察了EO9TMPTA用量对PSiOA乳液的稳定性、粒径、流变行为和对乳胶膜的吸水率、拉伸性能等各项性能的影响。结果表明:随着EO9TMPTA用量的增加,乳液凝聚率、黏度增大,胶膜的热稳定性、耐水性等综合性能得到了较大提高。当 m(EO9TMPTA)=3g时,综合性能达到最佳,拉伸强度为5.62MPa,断裂伸长率为653%。

分别以4种硅烷为改性剂,对碱性硅溶胶进行疏水改性,并考察温度、反应时间和配比对其改性效果的影响。采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪及接触角测试仪等测试手段对疏水膜进行了性能分析。结果表明:当硅溶胶和硅烷质量比为4:1～5:1,在60℃反应4h,其转化率和成膜效果最好,疏水性和耐热性得到提高;改性硅烷中烷烃链越长,其疏水性能越好,耐热性下降。

在不同强度的磁场作用下,将所制备的氨基和巯基修饰多壁碳纳米管复合材料(NH₂-SH-MWCNTs)经透射电镜、傅里叶红外光谱和热重等手段分析表征后加入到循环水系统当中对苯酚进行动态吸附。结合循环水氢键数量的变化研究磁场对NH₂-SH-MWCNTs吸附苯酚的影响。结果表明:不加磁场时,NH₂-SH-MWCNTs对苯酚的平衡吸附容量较大。当施加磁场时,由于受到洛伦磁力的影响,NH₂-SH-MWCNTs对苯酚的平衡吸附容量减小,并且磁场强度越强,平衡吸附容量越小;减少氢键数量,吸附速率随之降低,氢键数量越多,吸附速率越快。

以钛酸四丁酯为钛源,乙醇和丙三醇混合液为溶剂,采用醇热法制备球形二氧化钛(TiO₂)。考察了丙三醇的用量对产物结构和性能的影响。以盐酸四环素为目标物,考察了制得的纳米TiO₂的光催化活性。研究结果表明:丙三醇与乙醇的体积配合比1:0.2制得的球形纳米TiO₂对盐酸四环素的光催化降解效果最佳,在纳米TiO₂光催化剂投加量为1g/L,盐酸四环素为0.1g/L,紫外光或模拟太阳光照2h条件下,对盐酸四环素的降解率分别达到98.58%和90.00%。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因在比强度上的巨大优势引起科研技术人员的广泛关注(其密度约为0.97g/cm³,而抗拉强度可达GPa量级)。研究表明,以UHMWPE纤维作为主要组分的复合板在侵彻防护领域具有极大的应用潜能,其防护效率明显优于现有陶瓷、轻金属等抗侵彻材料。介绍了UHMWPE纤维的基本性质、发展现状及其抗侵彻机理,概述了以UHMWPE纤维为主要组分的复合材料在抗侵彻领域中的应用,指出了UHMWPE纤维复合材料发展中有待解决的问题。

糖尿病是一种严重威胁人体健康且无法治愈的疾病。然而,目前缺乏稳定性好、成本低的血糖检测方法,设计并制备了一种新型的基于石英晶体微天平(QCM)的血糖检测技术,选择氨基苯硼酸作为葡萄糖的识别单元,将氨基苯硼酸与氧化多壁碳纳米管(MWCNTs)结合,然后再涂覆至金电极上。利用QCM检测薄膜与葡萄糖的结合特性。结果表明:该薄膜能够检测生理条件下(pH=7.0～7.5)的葡萄糖浓度变化,整个检测范围为1.1～33.3mmol/L,且具有良好的可再生性,并对其他干扰糖(果糖、麦芽糖、核糖、乳糖、木糖、蔗糖、半乳糖、甘露糖)有较好的选择性。这项工作为检测血糖提供了一种新方法。

以废印刷电路板(PCB)非金属粉对丁苯橡胶(SBR)进行填充改性,采用机械共混法制备了SBR/废PCB粉复合材料,考察了SBR接枝马来酸酐(SBR-g-MAH)、硅烷偶联剂KH-792的引入对SBR/废PCB粉复合材料力学性能及硫化特性的影响。结果表明:SBR-g-MAH和KH-792均能有效提升SBR/废PCB粉复合体系的界面强度,SBR/SBR-g-MAH最佳配比为60/40(质量比,下同),硅烷偶联剂KH-792的最佳用量为3%(质量分数),SBR-g-MAH对复合材料的改性效果优于KH-792。当SBR/SBR-g-MAH并用比为60/40,废PCB粉填充量为20份时,复合材料的综合力学性能最佳。改性后的SBR/废PCB粉复合材料的最小扭矩(F_min)、最大扭矩(F_max)和正硫化时间(t₉₀)均高于纯SBR,而焦烧时间(t₁₀)低于纯SBR。

针对目前阻燃聚乙烯材料使用过程中存在的阻燃性能不高以及耐水性差等问题,将一种双层包裹的聚磷酸铵(MCAPP)与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)复配,结合紫外光交联的方法,制备新型无卤膨胀阻燃线性低密度聚乙烯复合材料(LLDPE)。利用傅里叶红外光谱、溶解度测试等对聚磷酸铵(APP)和MCAPP的结构和耐水性能进行表征。通过氧指数测试、热失重分析、扫描电镜等研究MCAPP与THEIC组成的膨胀阻燃剂(IFR)对LLDPE的阻燃性及热稳定性能的影响。结果表明:MCAPP被成功地制备,且相比未包裹的APP,MCAPP的水溶解性大幅降低,耐水性能提高。当质量分数为30%的IFR添加到LLDPE基体中,并经光强度为180W/m²的紫外光辐照交联后,此种新型LLDPE/MCAPP/THEIC阻燃体系具有比LLDPE/APP/THEIC体系更加优良的阻燃性能、耐水性能及热稳定性能。

介绍《绿色设计产品评价技术规范——车用材料》标准的起草背景、主要内容、贯彻实施注意事项以及预期效果。采用生态设计方法,在车用材料产品设计、研制、生产、供货、应用和回收等全生命周期均考虑绿色属性,量化分析材料的产品属性、资源属性、能源属性以及环境属性,建立绿色车用材料评价标准,来加快推进汽车工业的绿色发展,践行汽车制造强国的发展战略。

采用熔融共混和吹塑成型工艺制备了无孔型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)薄膜。以膜厚度、温度和相对湿度为变量对TPU薄膜的透湿和透气性能进行测试分析,并对其表面形貌、成分含量、热稳定性进行了表征。实验结果表明:TPU薄膜的透湿量随着膜厚度的增加而减小,薄膜透湿量随着温湿度的升高而显著增加;按ASTME96 BW—2000标准测试,厚度为0.012mm的TPU薄膜透湿量达7093g/(m²·d)。利用扫描电子显微镜观察到TPU薄膜表面相对平整,未发现微孔结构。气体渗透率测试分析表明,CH₄和N₂基本无法透过TPU薄膜,因此TPU薄膜可以有效地阻隔细菌与病毒入侵。傅里叶变换红外光谱表征结果显示,1000～1300cm^-1处出现Si—O伸缩振动吸收峰,证明纳米SiO₂成功掺杂到TPU中。

以开环聚合的方法合成了聚二氯磷腈,通过一系列优化的合成取代工艺,成功批量化制备了高分子量氟化聚磷腈弹性体。其侧基结构主要是以氟代烷氧基为主,同时引入少量含双键基团的侧基结构以提供硫化交联点。研究结果表明:制备的氟化聚磷腈橡胶分子量达到38万,其拉伸强度可达8.4MPa,断裂伸长率162%;且具有优异的阻燃自熄性,其UL-94阻燃测试达到V-0级,极限氧指数(LOI)为59%,并具有很好的耐油性,在10号、15号液压油中150℃浸泡72h条件下的体积变化率均<10%。

通过溶胶-凝胶法制备TiO₂纳米材料,并进行Zn²⁺掺杂改性,采用冷冻干燥法获得纳米微粉,在自然光下对红枣链格孢、黄瓜枯萎病、辣椒疫霉病、棉花枯萎病、棉花黄萎病和玉米弯孢等6种病原菌做抗菌实验,研究其对植物病原微生物的杀灭与抑制作用。用X射线衍射仪和透射电镜进行物性表征,采用菌丝抑制率法统计病原菌存活数、相对抑菌率。结果表明:冷冻干燥处理的TiO₂材料颗粒大小均匀,抑菌能力好于焙烧处理,Zn²⁺掺杂后纳米TiO₂对植物病原菌抑制与未掺杂时相比有较好地抑制作用,黄瓜枯萎病菌的抑制率达到65.3%,红枣链格孢菌较低仅为47.5%,纳米微粉具有抗暴晒和水浸湿能力。

对两种不同改性氰酸酯树脂的介电性能、玻璃化转变温度、流变性及力学性能进行了研究。结果表明:70℃下树脂体系黏度为20Pa·s,具有良好的工艺性,适用于热熔法生产预浸料;树脂具有优异的介电性能,介电常数为3.1～3.6,介电损耗角正切值为0.005～0.009;耐温性优异,B类树脂玻璃化转变温度达到240℃。该树脂体系是适合耐高温高性能透波材料应用的树脂基体。

共价有机骨架材料(COFs)作为一类新型的纳米多孔晶体材料,由于具有表面积大、结构多样性、永久孔隙率高和热稳定性高等优点,在CO₂捕获性能方面表现出优异的应用前景。简要介绍了COFs的合成及表征方法、描述CO₂捕获性能的物理量。综述了几类COFs对CO₂捕获性能的研究进展,如含硼类、三嗪类和亚胺类COFs,并对它们的捕获性能进行了比较和总结,指出其优点和局限性。最后对未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

为促进废物利用及绿色道路材料开发,将木屑液化后进行树脂合成,再将合成的热塑性酚醛树脂加入到路用基质沥青中制备生物沥青。以树脂掺量、制备温度、制备时间、发育温度为影响因素,进行四因素三水平正交试验,考察生物沥青针入度、延度、软化点、黏度的变化。结果表明,制备时间对生物沥青的性能影响最显著;制备温度和发育温度次之;树脂掺量影响最小。当制备温度为140℃、树脂掺量为10%(质量分数)、制备时间为80min、发育温度为160℃时,生物沥青各项指标最好。

基于动态剪切流变仪(DSR)实验,对经过短期老化前后不同木质素掺量的改性沥青高温流变性能进行分析。对比老化前后流变参数发现:木质素的掺入可显著增加老化前后沥青的储存模量G′,而对损失模量G″的降低影响较小,使得沥青的复数剪切模量(G^*)增加,相位角(δ)减小,有助于提高沥青的高温稳定性;老化前木质素改性沥青的损耗因子(tanδ)小于基质沥青,而经过短期老化后tanδ小于基质沥青,表明短期老化后木质素改性沥青较基质沥青仍具有良好的黏性,木质素提高了沥青的抗老化性能;老化前后木质素改性沥青均具有较高的车辙因子(G^*/sinδ),抗变形能力增强。此外,对不同木质素掺量下老化前后各流变参数分析,认为存在最佳掺量,木质素掺量在12%(wt,质量分数)时改性沥青具有较高的高温稳定性和抗老化性。

利用脱油沥青(DOA)生产道路沥青是行之有效的技术方案。考察了制备方式对DOA/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青混合料性能的影响,评价了复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳性能,并分析了其经济性。结果表明,掺入DOA能提高沥青混合料的高温性能,但对混合料的低温抗裂性、疲劳性能和水稳定性有消极影响;DOA改性沥青与SBS复合后,混合料的低温性能、水稳定性及疲劳性能均有所改善,高温性能更为优异。综合考虑混合料的路用性能,确定合理的DOA掺量为20%(质量分数)。DOA/SBS复合改性沥青不但保证了路用性能要求,而且还能有效地降低成本,经济效益显著,可以应用于公路工程。

以醋酸锌和硝酸铈为原料,采用水热法制备氧化锌(ZnO)纳米棒和铈(Ce)掺杂的Ce-ZnO复合材料。并对样品的物理和光学性能进行了表征。以亚甲基蓝溶液为模拟废水,研究了制得的ZnO复合材料的紫外光催化脱色效能。结果表明,在Ce用量为1.5%(摩尔分数),紫外光照时间为50min条件下,光催化性能最好,Ce-ZnO对100mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到98.6%,经过4次循环,对MB的降解率仍达94.1%,说明材料的光催化稳定性较好。

以秋季废弃的银杏叶作为吸附剂,吸附去除废水中的铜离子。研究了吸附剂粒度、吸附剂投加量、pH、吸附温度、废水中Cu²⁺初始质量浓度对吸附效果的影响。结果表明:在吸附剂粒度150～180μm、吸附剂投加量1.3～1.6g、吸附温度25～50℃条件下、银杏叶对Cu²⁺初始质量浓度小于40mg/L的中性废水的吸附率几乎达到100%;银杏叶对Cu²⁺的吸附过程与拟一级动力学方程线性拟合较好。

采用硫酸亚铁和均苯三甲酸为原料,在室温条件下以水为溶剂,快速合成高结晶度和高稳定性的MIL-100(Fe)纳米颗粒。利用XRD、SEM、FT-IR和UV-Vis DRS对所合成的MIL-100(Fe)纳米颗粒进行表征。以H₂O₂为助催化剂,在紫外光(或可见光)照射下,MIL-100(Fe)纳米颗粒可将RhB高效光催化降解。循环光催化实验表明,MIL-100(Fe)的光催化性能和晶体结构极其稳定,在废水净化领域具有良好的应用前景。