硅橡胶是一种重要的固体火箭发动机绝热层和固体推进剂包覆层材料,具有优异的耐高低温、绝热、耐溶剂等性能,但力学性能、粘接性能较弱。主要介绍了在固体火箭领域提高硅橡胶耐烧蚀性、力学、粘接和老化性能方面的研究进展,并对今后的研究方向提出了展望。

将具有优良磁性的铁氧化物和荧光发光强度高、稳定性好的稀土上转换材料结合可得到兼具两大特性的双功能复合纳米材料,使单一功能纳米材料的性能得到改善。综述了近年来国内外关于磁性上转换纳米材料的合成方法,重点介绍了磁性上转换纳米材料的制备方法与特点,并展望了磁性上转换纳米材料的应用前景。

相变蓄热是解决太阳能供暖过程中能量不稳定、能量间断等问题的关键,随着太阳能—相变蓄热供暖系统的深入研究,相变材料和蓄热装置的研究成为业界研究的热点问题。但由于相变材料导热系数低和蓄热装置热效率差使其在太阳能供暖系统中应用受到较大限制。针对此类象,综述了相变材料的分类和特点,对目前国内外相变材料的研究进展进行总结,并概括了太阳能相变蓄热供暖系统中相变材料和蓄热装置的研究重点,以推动太阳能相变蓄热供暖系统在实际工程中的应用,对于节约资源、保护环境具有长远意义。

热防护是航空航天领域非常重要的技术之一,因面临恶劣的探索环境和超高速的飞行,高性能的热防护材料亟待发展。综述了碳/碳复合材料、超高温陶瓷及其复合材料的基本特点与发展情况,并对现有飞行器热防护材料的优缺点进行了对比分析,展望了未来发展方向。

生物质碳是一种可持续发展的天然碳源,其内部独特的微观孔道结构和大比表面积有利于增强电磁波的阻抗匹配性能且具有低密度、来源广等优点,因此在吸波材料领域有着巨大的应用潜力。介绍了生物质碳基复合材料的构筑方法及吸波性能研究进展,指出了目前存在的问题及未来的发展趋势。

综述了量子点的合成方法,包括技术新颖的电化学合成法、应用广泛的有机相合成法和简便科学的水相合成法,介绍了常见的量子点的荧光特性、细胞毒性、表面修饰和稳定性等内容。指出了其存在荧光寿命低和易于团聚等缺点,简述了其在癌症检测和药物投递、细胞成像、离子检测,以及半乳糖氧化酶活性检测等方面的应用。最后指出,深入探究量子点表面与药物小分子结合的作用原理,降低量子点对肿瘤细胞周围组织的毒副作用,推动磁性荧光量子点和酶-纳米材料复合体系的发展,实现量子产率高、分散性好、成本低廉的荧光量子点的制备是未来研究的热门方向。

阐述了超双疏表面的基本原理,综述了湿化学法、化学气相沉积法以及静电纺丝法等超双疏纺织品的制备方法,介绍了超双疏表面在自清洁、防冰、抗腐蚀、防污方面的应用,并且对其研究方向和发展前景进行了展望。

作为柔性太阳能电池重要的薄膜材料,氧化锌柔性透明导电薄膜具有来源丰富、环境友好、易加工、成本低等优点,是最具开发性的柔性透明导电薄膜材料。介绍了氧化锌柔性透明导电薄膜衬底材料、制备方法和结构特性的研究进展,并对其未来的发展前景进行了展望。

模板合成法是制备纳米材料的一种重要合成方法。模板又可分为物理模板、化学模板和生物模板,这些模板被用来制作各种形态的纳米氧化物材料,如粉体、薄膜、纳米丝(线、带、棒、管)和孔状等,但两种模板各有优劣。首先介绍了模板的结构和制备方式;其次分析了不同方法的发展现状,讨论了这些方法的优势与不足;最后根据当前面对的困难和未来面临的挑战,讨论了模板法制备纳米金属氧化物的发展趋势。

水凝胶作为一种新型的柔性材料,在诸多领域具有广阔的应用前景,而韧性作为衡量其性能的重要指标之一,一直备受关注。综述了近年来水凝胶制备过程中所涉及的增韧机理,介绍了水凝胶增韧的最新研究成果,对水凝胶未来的发展前景进行了展望。

作为一种可吸收降解的环境友好型生物高分子,壳聚糖被认为是最有效的抗菌生物聚合物之一。特殊的功能和结构使壳聚糖在生物医学材料和食品等领域具有潜在的应用价值。但是壳聚糖的水溶性极差,也不溶于碱溶液和大多数有机溶剂,因此其应用受到限制。为改善壳聚糖的溶解性,可对其进行改性。壳聚糖改性方法包括物理改性、化学改性和复合改性,化学改性主要有烷基化、酰基化、醚化、席夫碱化及接枝共聚等方法。介绍了壳聚糖的抗菌原理及改性研究进展,并展望了其未来的发展前景。

首先以不同体积比的乙二醇和二乙二醇为溶剂,氯化铁为原料,氧化石墨烯为基底,采用溶剂热法合成不同粒径Fe₃O₄修饰的还原氧化石墨烯(RGO),得到Fe₃O₄@RGO复合材料。并且通过水热还原一步法和氧化还原反应两步法,成功制备了MnFe₂O₄@RGO和Fe₃O₄/MnO₂@RGO。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等检测技术对各样品的结构和形貌进行表征分析,利用电化学工作站对其电化学性能进行对比分析。结果表明,通过负载MnO₂有利于增强Fe₃O₄@RGO的电化学性能,且Fe/Mn质量比为3∶8时,材料具有更好的电化学性能和稳定性。

以超导科琴黑(KB)作为单质硒(Se)材料的复合载体,采用热处理法制备了Se/KB复合正极材料,研究了制备的Se/KB复合材料的电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电测试技术,对Se/KB复合材料的物相及电化学性能进行了分析研究。结果表明:该Se/KB复合材料具有较好的比容量和循环性能,0.2C倍率下,初始放电比容量达到665.3mAh/g,循环30周后,比容量达到334.7mAh/g,库仑效率为97.1%。

川渝地区分布有8000余处石窟和摩崖造像,大部分凿刻在砂岩中,长期环境作用导致砂岩性能出现劣化现象,对赋存文化遗产的安全造成了不同程度的威胁。为了提升传统修复材料的性能,使用玄武岩纤维(BF)和聚乙烯醇纤维(PVAF)替代传统修复材料中的麻刀,研究纤维种类和掺量对修复材料性能的影响规律。结果表明:掺加BF、PVAF能够提高修复材料的抗折强度、劈裂抗拉强度和体积稳定性,而对抗压强度和固化反应产物影响较小;当BF、PVAF掺量较高时,纤维的分散效果较差,产生的摩擦阻力随之减少;相同掺量下,BF的增强效果比PVAF更为显著。

以纳米晶ZnO薄膜为基底,碱式醋酸锌的悬浊液为生长液,在60℃条件下生长成ZnO纳米棒阵列薄膜,薄膜的粗糙表面由微米尺度和纳米尺度的微结构相结合而构成。扫描电子显微镜分析表明,所合成的薄膜表面含有直径50～100μm的蚯蚓状突起,同时薄膜表面生长有直径约30nm和150nm两级尺寸分布的纳米棒。这种微/纳结构的结合有效改善了薄膜表面的疏水性能,薄膜表面经辛基三甲氧基硅烷处理后呈现超疏水性,接触角达到155.7°。

采用乳化-交联法制备了明胶壳聚糖/蒙脱土(MMT)复合材料,考察了MMT对复合材料吸/放湿性能的影响。通过吸湿性能、放湿性能、粒径、扫描电镜、透射电镜和红外光谱等手段表征了复合材料的性能与结构。结果表明:MMT被成功引入到复合材料中,且MMT引入后复合材料微球的表面变得不光滑,在明胶中引入MMT所得的复合材料微球表面出现层状结构。MMT的引入可以增加复合材料的吸湿性能,明胶中引入MMT后复合材料的吸湿率优于壳聚糖中引入MMT,当MMT/明胶为0.05/1时,复合材料吸湿率和放湿率较大、放湿时间短,具有较好的吸/放湿性能,说明其综合调湿性能最优。

基于材料设计以及装药结构力学响应等工程中的需求,通过粘结剂的使用能够获得理想的安全性能、爆轰性能、力学性能。以奥克托金(HMX)为主体炸药,特性黏度不同的氟橡胶F2311为粘结剂制备了HMX基高聚物粘结炸药(PBX),对PBX的成型密度、压缩强度、拉伸强度、弹性模量等进行了测试。结果表明:用特性黏度1.95dL/g的F2311制备的PBX195样品压缩强度为4.05MPa,拉伸应变为1.56%,高于其他PBX样品;PBX195的拉伸模量为0.668GPa,远低于其他PBX样品。特性黏度为1.95dL/g的F2311最适合作为HMX基PBX的粘接剂,用其制备的PBX力学性能和成型性能得到明显改善。

通过对石墨氧化制备不同浓度的氧化石墨烯溶液,利用3种不同的麦勒棒制备氧化石墨烯薄膜,用HI对其还原制备石墨烯薄膜。采用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外分光光度计和四探针电阻仪进行表征。结果表明:氧化石墨烯结构表面引入了大量的含氧官能团;在氧化石墨烯溶液质量分数为2%时,钢线直径为0.15mm的麦勒棒制备的石墨烯薄膜综合性能指标最佳,该薄膜的透光率(550nm)和方阻分别为80.1%和6.43kΩ/sq,薄膜平均厚度为68.9nm,且厚度偏差能控制在10%左右。该方法操作过程简单,经济成本低,适用于石墨烯透明导电薄膜的批量制备。

采用含CC双键的硅烷偶联剂对电气石粉体进行表面处理,进一步在其表面共聚接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)。结果表明:当偶联剂改性电气石质量为1.0g,单体和引发剂用量分别为电气石质量的50.0%和2.0%,反应时间和温度分别为4h和75℃时,PDMC的接枝率为7.3%,红外光谱结果证实了电气石表面接枝了PDMC。表面未改性电气石的抗菌率为55.4%,其抗菌能力以抑菌为主;电气石表面接枝PDMC具有显著的协同抗菌作用,其抗菌能力主要表现为抑菌和杀菌,抗菌率高达94.2%。

选用3种不同嵌段比的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)分别与双环戊二烯(DCPD)单体共混,在钌系热潜伏催化剂M2的作用下引发DCPD原位聚合,通过反应注射成型工艺制备出了3种不同的PDCPD/SBS复合材料。研究了SBS嵌段比及其质量含量对DCPD聚合反应和制得复合材料性能的影响,结果表明:嵌段比S/B为30/70的SBS对聚双环戊二烯(PDCPD)的改性效果最好,当含量达到6%时,材料的冲击强度达到153kJ/m²,与PDCPD相比提高了102.4%,同时热变形温度、拉伸强度、弯曲强度也分别提升了25.7%、24.2%和20.6%。利用扫描电子显微镜、同步热分析仪和红外光谱仪对复合材料结构进行表征,结果表明SBS与PDCPD形成了半互穿聚合物网络结构。

采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇和聚乙二醇合成聚氨酯预聚体,以1,4-丁二醇扩链,季戊四醇三丙烯酸酯封端,对苯二酚作为阻聚剂,并以羟基硅油对聚氨酯改性,制备了具有六官能度的光固化型改性聚氨酯。通过 FT-IR、TG、DSA100等手段研究了有机硅改性聚氨酯的合成及热稳定性、疏水性、耐磨性、乳化性和成膜性等性能。结果表明,羟基硅油改性光固化型聚氨酯在紫外(UV)光照射下具有优异的固化性能,易乳化且乳液性能稳定,放置48h后乳液不会发生分层沉淀等现象。其固化薄膜具有优良的耐酸稳定性及耐磨性,在250℃的高温下性质不会发生明显变化,接触角可达134°。这种羟基硅油改性可以被应用在防护服装领域,应用前景良好。

将纳米TiO₂与尿素均匀混合,以密封热解的方法制备了二氧化钛/石墨相氮化碳(TiO₂/g-C₃N₄)复合光催化剂。利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合光催化剂进行了表征,研究了TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂的可见光降解性能、对染料的降解选择性和循环降解寿命。结果表明,TiO₂与g-C₃N₄成功地结合在一起,制备的TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂降解性能优于纯g-C₃N₄,降解过程中TiO₂/g-C₃N₄反应速率常数是纯g-C₃N₄的2.22倍,对罗丹明B(RhB)的降解效果最好,循环5次后RhB降解率降低了14.3%。

采用化学氧化还原法制备石墨烯,并与Fe₃O₄共同填充改性环氧树脂制备固体润滑涂层,通过红外光谱、X射线衍射、透射电镜表征石墨烯结构,通过热重分析仪和摩擦磨损试验机分别研究涂层的耐热性能和在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,结果表明:制备的石墨烯为半透明轻纱状单片层结构,与Fe₃O₄一起填充环氧涂层能提高耐热性和减摩耐磨性能,最佳总填充量为10%。其中石墨烯填充量越大,涂层减摩效果越显著,而Fe₃O₄的填充也具有协同作用,当两者等量填充时涂层减摩耐磨性能最优。对涂层粘着磨损机理进行分析。

采用机械共混法将磺化石墨烯按照不同配比添加到苯丙乳液中,制备了磺化石墨烯/苯丙涂料,对磺化石墨烯的结构和形貌进行了表征,测试了漆膜的机械性能、导电、导热、阻隔和耐水性能,扫描电镜分析了石墨烯在漆膜中的分散状态。结果表明:提高添加磺化石墨烯可有效地提高涂料的性能。当磺化石墨烯添加质量为0.1%时,涂膜的拉伸最高为4.24MPa,断裂伸长率为391%;漆膜达到了导电逾渗阈值,表面电阻率为7.38×10⁹Ω·cm;耐水性能最高。当磺化石墨烯用量为1.0%时,涂膜的导热率增加了68.9%。随着磺化石墨烯用量的增加,涂膜的氧气透气系数逐渐减小,当用量为2.0%时,透气系数最低。

由于TiO₂纳米管本身具有禁带宽度较宽且光生电子-空穴对复合速率较快等缺点,使得光生电子利用率较低,因此采用半导体对其进行负载改性可有效地改善其光催化反应活性。采用滴加-煅烧法制备Cu₂O负载改性的TiO₂纳米材料,通过改变前驱体溶液中NaOH的浓度,制备了一系列Cu₂O/TiO₂纳米管,对改性后复合材料进行物化性能表征,并用电化学工作站对其光电化学性能进行测试。结果表明:阳极氧化法制备的TiO₂纳米管结构规整,且负载改性后其规整管状结构未被破坏,但随着负载量的增加,TiO₂纳米管表面的Cu₂O颗粒产生堆积现象;光生电流随Cu₂O负载量的增加出现先升高后降低的趋势,当NaOH浓度为0.2mol/L时光生电流密度达到最大值(0.6mA/cm²);而采用降解罗丹明B(RhB)实验对其光催化氧化能力进行测试发现,当NaOH浓度为0.3mol/L时,所得Cu₂O/TiO₂纳米管对RhB的降解效果最好。

采用半胱氨酸对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性,制备了半胱氨酸功能化还原氧化石墨烯(L-Cys-RGO)。用红外光谱、X射线衍射光谱等手段对其结构与性能进行表征。研究其对氨基黑染料的吸附行为,分别考察pH、吸附剂用量、染料浓度、吸附时间和温度等因素对吸附效果的影响。利用等温吸附模型与动力学模型对相应实验结果进行了分析。结果表明:半胱氨酸功能化还原GO对氨基黑有良好的吸附效果,去除率达到95%以上;30℃下的最大吸附容量为203.25mg/g,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,主要为单分子层吸附;吸附动力学表明该吸附过程符合伪二级动力学方程。

采用超声辅助的溶胶-凝胶法,制备了以蒙脱土为载体,La和H₃PMo₁₂O₄₀共掺杂改性的TiO₂基多元复合材料(LPM-TiO₂),采用多种表征分析方法对催化剂的晶型结构、吸附性能和光吸收特性等物理化学特性进行分析表征。选择对羟基苯甲酸甲酯(MPB)作为降解对象分别考察了LPM-TiO₂的紫外和可见光催化活性。结果表明:20mg/L MPB经40min紫外光照射后降解率可达100%,同时经120min可见光照射后降解率可达95.7%,LPM-TiO₂优异的紫外和可见光光催化性能,主要是由于H₃PMo₁₂O₄₀和La的加入可以有效地抑制光生载流子的复合。LPM-TiO₂具有良好的循环使用性能,其经5次循环使用后,MPB的降解率仍可达90%。

以浓度不同的钛酸二异丙酯溶液为前驱体,在掺氟氧化锡(FTO)基体上通过先旋涂再烧结的方法得到厚度0～153nm的TiO₂致密层,用不同厚度的TiO₂致密层封装成液结钙钛矿太阳电池并研究了TiO₂致密层对液结钙钛矿太阳电池光电性能的影响。结果表明,随着TiO₂致密层厚度的增加,其对FTO基体的覆盖率提高直至覆盖整个基体。电化学性能测试表明,FTO基体与TiO₂致密层之间界面的肖特基势垒能够有效增加界面处的电荷转移电阻,进而显著提升电池的光电转换性能。

以活性材料锰酸锂(LMO)和镍钴锰酸锂(NMC)为正极,石墨为负极制成锂离子电池,并对电池进行循环寿命测试。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等方法研究电池循环容量的衰减情况。结果表明:随着循环次数增加,极片脱落,掉粉,混合正极材料LMO中Mn溶出,NMC中Ni和Co溶解。混合正极材料的这些变化可能是造成电池循环容量衰减的主要原因。针对上述原因对混合正极的质量控制提出了建议。

首先选用液体石蜡和十八烷,制备出相变温度为16.9℃,相变潜热为124.2J/g的相变蓄冷材料,然后分别用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯作基体包覆材料制备了4种石蜡复合定形相变储能材料。分析了不同支撑材料对相变温度和相变潜热的影响,并讨论了不同支撑材料中石蜡掺混比例的最大值。结果表明:高密度聚乙烯更适合做支撑材料,高密度聚乙烯与石蜡按最佳比例为3∶7。

针对目前溶剂型涂料挥发量大、挥发性有机物质排放多、对环境污染严重的问题,采用本体聚合的方法以羟基丙烯酸酯单体、丙烯酸酯单体为原料合成了羟基丙烯酸酯树脂,并基于丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进一步合成了环氧丙烯酸酯树脂,优选异氰酸酯型固化剂制备了含双组分丙烯酸酯树脂的新型无溶剂反应型环保涂料。通过电化学工作站和中性盐雾试验考察了涂膜的耐腐蚀性能,利用热重分析仪考察了涂膜的耐热性能,利用傅里叶变换红外光谱仪对涂膜的化学结构进行了表征,比较了不同类型固化剂对涂膜性能的影响,通过扫描电子显微镜观察了涂膜的微观形貌。结果表明:制备的涂膜耐腐蚀性能良好,中性盐雾试验时间可以达到400h;耐热性能较好,300℃失重9％左右;硬度达到6H、沸水煮10h后未发现漆膜发生开裂等缺陷;涂膜表面光滑平整且具有良好的附着力、柔韧性、耐冲击等性能。

锐钛矿TiO₂能够用于光解水制氢,但是由于带隙较宽在一定程度上制约了可见光的吸收。采用第一性原理研究了Au-X(X=F、Cl、Br、I)共掺杂对锐钛矿TiO₂电子结构、光学性质和带边位置的影响。结果表明:Au-X(X=F、Cl、Br、I)共掺杂锐钛矿TiO₂的结合能是负值,因此结构稳定;共掺杂能够明显减小TiO₂的带隙宽度,且在禁带中引入了杂化能级,有利于可见光吸收和阻止光生载流子复合;Au-F、Au-Cl和Au-Br共掺杂体系满足光催化水解制氢的条件。

以醋酸锂、醋酸锰和醋酸铬为原料,采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃、600℃一次燃烧反应1h和650℃二次焙烧6h制备LiCr_0.05Mn_1.95O₄正极材料。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的物相组成、结晶性和形貌进行表征,并用恒电流充放电测试、循环伏安和电化学交流阻抗进行电化学性能测试表征。结果表明:所有样品均具有LiMn₂O₄的尖晶石结构,没有任何杂质相,颗粒尺寸分布为110～250nm。燃烧温度为500℃合成的 LiCr_0.05Mn_1.95O₄正极材料具有较好的电化学性能,在1C、5C和10C倍率,循环100次后,其容量保持率分别为90.29%、91.58%、90.26%。

以魔芋葡甘聚糖(KGM)、聚乙烯醇(PVA)和Poly(MMA/MAA)/SiO₂乳胶粒(PMMS)为主要原料,经pH诱导和冻融制备出具有粘性和自愈合能力的KGM/PVA/PMMS复合水凝胶,并在KGM/PVA/PMMS复合水凝胶引入了CaCl₂及H₃BO₃。结果表明,通过改变制备过程中体系的pH,即可达到调节KGM/PVA/PMMS复合水凝胶性能的目的;pH=7.50时,复合凝胶的储能模量最大。采用万能试样机对水凝胶的自愈合强度与粘附强度进行表征,结果表明,复合水凝胶对L929细胞的增值率大于100%,并且体外溶血率小于5%,说明复合水凝胶具有良好的生物相容性,有望进一步用于伤口敷料的研究。

以碳纳米管(CNTs)/石蜡纳米复合材料作为相变蓄热介质,将纳米复合材料应用于热泵热水器中,探讨了相变蓄热式热泵热水器的传热性能。研究表明,在石蜡中添加CNTs填料后,纳米复合材料的蓄、放热速率显著提高,相变蓄热式热泵热水器系统在运行过程中具有很好的稳定性。相变蓄热系统中温度场的分布存在一些差异,尤其是放热阶段的差异特别明显,甚至靠近水介质出口的拐角处出现“滞积”热量的现象,因此在确定相变蓄热材料用量时,有必要适当增加材料的用量。与传统带水箱的蓄热式热泵热水器相比,纳米复合材料的添加使得相变蓄热式热泵热水器蓄热箱体积减少约1/2,热效率明显提到,可达86%,说明CNTs/石蜡纳米复合材料可以作为热泵热水器的蓄热材料。较高的环境温度下,CNTs/石蜡纳米复合材料的温度上升速度较快,热传递时间较短,显然环境温度对热泵系统的性能有显著的影响。

采用碳纤维作为基底材料,并利用光学显微镜进行观察,研究了磷脂分子在蒸馏水和无水乙醇体系中的聚集行为。实验结果表明,碳纤维在磷脂分子聚集过程中不可缺少,是磷脂分子聚集的必要条件。选用水和乙醇的混合溶液作为观察溶液时,其比例会影响磷脂分子的聚集。使用纯乙醇制备磷脂膜,并配合纯净蒸馏水进行观察,可以清楚地观察到磷脂分子聚集行为主要有3种:一是磷脂双分子层脱落聚集成聚集体;二是磷脂分子直接聚集形成聚集体;三是“前驱体”诱导聚集为聚集体。因而磷脂分子的聚集方式不惟一。

通过在已预处理的珍珠岩上进行硅(Si)掺杂二氧化钛(TiO₂)纳米材料的负载实验,探究了珍珠岩的不同酸处理工艺及不同Si掺杂量对TiO₂纳米材料结晶性能的影响。分别通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等手段对珍珠岩的形貌和羟基化结构进行分析、负载Si掺杂TiO₂纳米材料元素含量和物相进行表征。结果表明:珍珠岩经浓硫酸和双氧水处理后会在其表面产生O—H基团,并且当V(H₂SO₄)∶V(H₂O₂)=42∶18时在珍珠岩表面产生O—H基团的量较多,表面大量O—H基的存在使其负载能力增强;Si的掺杂会抑制金红石型TiO₂晶体的生成,并且当Si∶Ti= 1∶7时,TiO₂纳米材料的物相为锐钛矿型且结晶性能最好。

为了研究柠檬渣微波改性后对Cu²⁺的吸附性能。利用紫外光谱(UV)、红外光谱(FT-IR)、差热分析(TG-DTA)和能谱(EDS)对柠檬渣进行表征,并进行回归分析。结果表明:用微波改性后的柠檬渣对Cu²⁺的吸附率是预处理后柠檬渣的14.5倍左右,是化学改性后柠檬渣的1.23倍左右;微波产生的内酯基和酸性基团羧基,对Cu²⁺的吸附更有利;吸附Cu²⁺的柠檬渣较微波后的柠檬渣的最大吸收UV波长发生了蓝移,且振动范围变宽了;吸附Cu²⁺后的柠檬渣的TG线有3个失重过程;Cu²⁺能被改性柠檬渣有效吸附。相同拟合条件下,柠檬渣吸附Cu²⁺后的UV、FT-IR和DTA的出峰位置与峰强的拟合程度变差。

采用化学镀法对聚苯乙烯(PS)微球进行表面镀镍,制备导电性能良好的PS/Ni复合微球。通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和能量色散谱仪对PS/Ni复合微球的形貌及化学成分进行分析,并采用四探针电阻率测试仪测试PS/Ni复合微球的导电性,研究了化学镀液pH以及镍盐和还原剂质量浓度对PS/Ni复合微球形貌及导电性的影响。结果表明:随着pH的增大,镍颗粒增大,镍镀层厚度增加,包覆更完整;当pH=8,镍盐和还原剂质量浓度均为200g/L时,制备的PS/Ni复合微球镀层包覆完整、均匀且致密,其电阻率为9.5×10^-2Ω·cm。

主要利用点击化学合成方法对羟基硅油进行修饰,并研究其性能变化。首先以羟基硅油、氢氧化钾、二甲基亚砜、六甲基二硅氧烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷为原料,在不同反应条件下合成羟基硅油预聚体。再以甲苯为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂,用硫代乙醇酸和羟基硅油预聚体在不同温度不同反应时间发生碳碳双键的点击化学反应,制备化学修饰的羟基硅油,并对其进行红外光谱表征。结果表明,羟基硅油与硅烷偶联剂KH-570反应得到带双键的羟基硅油预聚体,其与硫代乙醇酸发生了碳碳双键的加成点击反应。最后研究了化学修饰的羟基硅油在不同pH缓冲溶液下的吸水性能,结果显示,在pH为4.00、6.86和9.18的缓冲溶液中,其吸水性均明显优于未改性羟基硅油。其中产物(羟基硅油与5mL的KH-570反应,与硫代乙醇酸在90℃反应时生成的产物)的吸水性在pH=9.18时最高,达到48.3%,且其吸水性能随pH的变大而增强。

对聚乳酸(PLA)纤维级树脂切片的性能进行测试分析,利用纺粘无纺布机制备PLA气流牵伸熔纺纤维,并借助视频显微镜、差式扫描量热仪、万能材料测试仪对其形貌、热学性能、拉伸性能等进行表征。结果表明:PLA树脂的熔点为168.7℃,PLA气流牵伸纤维的纵向表面光滑平直,截面呈圆形,纤维线密度随牵伸强度的增加而减小,纤维的断裂强度随牵伸强度的增大呈现增大趋势,断裂伸长率呈现先增大后减小趋势。通过气流牵伸,纤维的玻璃化转变温度T_g和熔点T_m得到提升,冷结晶峰温度T_c减小,结晶度随牵伸强度的提高呈现先增大后减小的趋势。

针对原液着色粘胶纤维颜色较浅的问题,利用酸处理原液着色粘胶纤维,探讨了醋酸用量、处理时间和处理温度对纤维黑度、断裂强力和断裂伸长率的影响。采用红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜等测试方法研究了酸处理对原液着色粘胶纤维结构和性能的影响。结果表明:醋酸用量15%、处理时间40min、处理温度70℃时,原液着色粘胶纤维L值降低到12.08;酸处理后纤维结晶度降低,表面含氧官能团增加,表面粗糙度变大。

采用分子印迹技术,制备基于改性凹凸棒土的表面分子印迹聚合物(BA-MIP),借助响应面法对聚合物制备过程中的影响因素进行优化设计。以非印迹聚合物(NIP)作为对照,通过实验评价BA-MIP对苯甲酸的再生稳定性和竞争选择性。结果表明,当模板分子与功能单体的摩尔比为1∶4、载体改性凹凸棒土的用量为0.25g、聚合反应时间为24h时,BA-MIP对BA的识别效果、吸附效果都是最好的。经分析发现,聚合反应时间和改性凹凸棒土量对BA-MIP制备的影响大于BA/功能单体。选择性吸附实验表明,BA-MIP对模板分子BA的竞争系数更大,对BA有着较好的选择识别特性。经过5次重复实验发现,BA-MIP具有较好的再生稳定性。

以水稻秸秆纤维素为原料,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体,过氧化苯甲酰为引发剂,通过水溶液聚合法制备秸秆纤维素接枝GMA共聚物(Cell-PGMA),并用聚乙烯亚胺(PEI)进行改性,得到产物Cell-PGMA-PEI,采用红外光谱(FT-IR)对其进行结构表征。在静态条件下,考察初始浓度、吸附时间和pH等因素对Cell-PGMA-PEI吸附Cr³⁺、Zn²⁺的影响。Cell-PGMA-PEI对Cr³⁺的吸附符合Langmuir方程,Freundlich方程能够更好地拟合其对Zn²⁺的吸附过程,对两者的吸附动力学均符合伪二阶动力学模型。

以TiO₂为基体,通过水相共沉淀法掺入纳米硅、纳米银颗粒,制备了Si/TiO₂和Ag@Si/TiO₂复合催化剂。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、电化学工作站、光致发光光谱仪对样品的晶体结构、微观形貌、光吸收性能、阻抗特性及电子空穴复合速率等进行表征,研究复合体系中Si掺杂量对可见光催化降解罗丹明(RhB)和亚甲基蓝(MB)染料的影响。结果表明:含Si的复合体系其可见光吸收光谱发生明显红移,且在长波长范围出现吸收峰。Si掺杂量为1%(质量分数)时,复合催化剂光吸收强度最强,催化效率最快。纳米银颗粒的引入进一步提高了Si/TiO₂的可见光催化性能。可见光照射2.5h后,Ag@Si/TiO₂对RhB的降解率比TiO₂提高了14%;可见光照射3.5h后,Ag@Si/TiO₂对RhB的降解率达到99%。在TiO₂中掺入纳米硅和纳米银颗粒,银硅复合物Ag@Si一方面提供更多的光生电子-空穴对;另一方面充当电子受体,载流子迁移率得到提高,抑制了TiO₂半导体光生电子与空穴的复合,从而提高了对RhB、MB的降解率。

通过构建Mn²⁺/Fe²⁺和SO^2-₃/Fe²⁺两种均相光催化体系,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物评价它们的光催化性能。结果表明,SO^2-₃的存在会抑制催化体系的催化氧化活性,SO^2-₃/Fe²⁺体系的速率常数(0.0203min^-1)仅为UV/Fe²⁺体系(0.0681min^-1)的29.81%;而Mn²⁺/Fe²⁺体系表现出优异的氧化活性,且当溶液pH=4.0,Fe²⁺和Mn²⁺浓度分别为0.5mmol/L和0.03mmol/L时,RhB降解率达到100%,速率常数为0.1207min^-1。此外,清除剂实验表明,Mn²⁺/Fe²⁺体系活性物质主要为·OH。

通过聚乙烯亚胺(PEI)中氨基和纤维素中羟基之间的戊二醛交联反应,合成了PEI接枝的多孔纤维素气凝胶,并研究其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过批量吸附实验系统考察了体系pH、吸附时间和初始浓度等相关因素对吸附量的影响。

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TnBT)为原料,去离子水和无水乙醇为溶剂,盐酸、甲酰胺为催化剂,通过酸/碱两步溶胶-凝胶法制得TiO₂/SiO₂复合醇凝胶,经过老化、溶剂置换等后续工艺,在亚临界条件下干燥制备不同TiO₂/SiO₂比的复合气凝胶。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、热重-差示量热(TG-DSC)和红外光谱(FT-IR)等手段对气凝胶进行了表征。并将制备的TiO₂/SiO₂复合气凝胶用于紫外光催化降解甲基橙。结果表明:不同TiO₂/SiO₂比的复合气凝胶经过500℃煅烧之后,n(Ti)∶n(Si)=1∶1时其比表面积最高达480.61m²/g,其组成为无定形SiO₂和锐钛矿TiO₂。紫外光催化降解甲基橙实验表明,采用亚临界干燥制备得到的TiO₂/SiO₂复合气凝胶,其催化降解率可达到99.6%,表现出优异的催化性能。

汽车轻量化是汽车工业发展的一个必然趋势,也是“节能减排”的重要手段。碳纤维复合材料(CFRP)与传统的金属材料相比,具有质轻高强、耐腐抗震、制件设计灵活等一系列特点,是汽车轻量化的最理想材料。而CFRP广泛应用于汽车工业的前提,除了要注重材料性能与轻量化效果外还要追求低成本和高效率,同时考虑到汽车领域庞大用量所带来的报废处理问题。从低成本碳纤维技术、CFRP高效成型技术、CFRP在汽车中的应用现状和碳纤维的回收技术进行简要介绍。

疲劳裂纹和腐蚀损伤会导致飞机结构性能明显衰退,这不仅增加了航空公司的维修成本,还给航空安全带来严峻的挑战。在修理飞机金属结构裂纹损伤和延长老龄飞机寿命方面,实用性强的复合材料修理飞机金属结构技术发挥了重要作用。介绍了复合材料修理飞机金属结构技术的特点及应用进展,对修理用复合材料、表面处理、修理设计、修理工艺等技术进行阐述,最后对我国复合材料修理飞机金属结构技术的发展提出相关建议。

针对4种型号的轨道车辆空调用蓄冷装置样件进行放冷过程的性能测试,获得蓄冷装置在不同风速条件、不同环境温度和不同结构尺寸(扁管的厚度)下的总放冷量和放冷时间。根据实验结果分析比较了蓄冷换热器在不同条件下放冷效果的优劣,得到对放冷效果影响最大的因素为管厚和环境温度,风速对放冷效果的影响相比较小。

利用废泡沫餐盒、聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)固定化水葫芦粉末,制得新型生物吸附剂固定化水葫芦颗粒(PSPB)用于吸附水中Pb(Ⅱ)。结果表明:水温为20～40℃,pH为3—6时PSPB对Pb(Ⅱ)可获得理想吸附率,吸附率最高可达88%。吸附过程遵循准二级反应动力学,由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成。Langmuir等温吸附模型能较好地描述吸附特征,吸附是自发进行的吸热反应。吸附机理主要是羟基和羧基与Pb(Ⅱ)发生离子交换和络合反应。PSPB机械强度大,循环使用3次后吸附率仍73%以上,具有较好的稳定性。

聚丙烯(PP)内饰件在汽车中有广泛应用,但是PP表面在受硬物刮擦时容易产生划痕,这是有待解决的问题。介绍了PP表面刮擦行为与机理、PP刮擦行为的影响因素以及耐刮擦改性方法,对耐刮擦PP材料未来的发展方向进行了展望。

盾尾密封油脂是盾构机中尾部保护装置所用密封材料,具有独特的应用场景和密封要求。介绍了自2005年以来盾尾密封油脂专利申请概况,详细归纳分析了国内盾构密封油脂技术现状,为相关科研人员应用研究提供参考。

以二水合氯化铜和硫代乙酰胺分别作为铜源和硫源,采用水浴法于65℃合成纳米硫化铜(CuS),然后采用水热法将纳米CuS与氧化石墨烯混合,加入抗坏血酸作为还原剂,在180℃下反应制备了纳米硫化铜/还原氧化石墨烯(CuS/RGO)复合材料。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪、紫外-可见-近红外漫反射测试仪对复合材料进行了测试表征,以150W氙灯作为可见光源,在可见光照射下考察了纳米CuS、RGO和纳米CuS/RGO复合材料对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。结果表明,纳米CuS均匀负载于RGO表面,复合材料的比表面积高达66.5m²/g,在波长300～700nm范围可见光吸收性能良好。在可见光照射120min条件下,用量均为0.03g的纳米CuS、RGO、纳米CuS/RGO复合材料对MB的降解率分别为38.4%、21.3%、78.5%,用量为0.1g的纳米CuS/RGO复合材料对MB降解率达到了98.6%,说明RGO的引入极大提高了纳米CuS在可见光区域的光催化活性。

采用硼酸-低温碳化法对预处理过的玉米芯进行改性,研究改性玉米芯对Cu²⁺的吸附行为以及脱附再生能力。通过扫描电子显微镜、能谱仪和傅里叶红外光谱仪检测改性玉米芯的内部结构和成分,并探讨了玉米芯投放量、pH、吸附时间和温度对吸附性能的影响。结果表明,在Cu²⁺初始浓度为30mg/L,玉米芯投加量为3g/L,pH为6～7,温度为30℃的优化条件下,改性玉米芯对Cu²⁺的吸附在120min时达到吸附平衡,去除率达到93.8％。吸附饱和后的改性玉米芯在超声波辅助下,用0.1mol/L的HCl溶液解析再生,可循环利用4次以上。

利用回收的废暖贴组分作为非均相催化剂,采用单因素法讨论H₂O₂用量、催化剂用量、染料初始浓度和pH等对废水中难降解有机污染物亚甲基蓝(MB)去除效率的影响,并优化非均相Fenton反应体系的操作条件。通过用废暖贴组分对染料废水的处理研究,达到“以废治废”的目的,从而降低废水的处理成本。

以废弃水稻秸秆为原料,采用氢氧化钠、双氧水对秸秆进行预处理,再以SiO₂颗粒、乙烯基三乙氧基硅烷为表面改性剂对秸秆进行表面改性,使其具备良好的疏水和亲油特性。利用扫描电镜、红外光谱、热重及润湿角测试仪对改性前后水稻秸秆显微组织形貌及性能进行分析,探究了材料表面改性机理,并以机油、食用油、石油醚、二甲苯等有机污染物进行材料宏观吸附性能测定。结果表明:经表面改性后的秸秆材料表现出良好的疏水性,润湿角达到148.9°,吸附有机物的吸附量明显增加,在处理有机水体污染时表现出良好的选择吸附性。

渗漏封堵材料在石油和天然气的开采、长距离输运、储存都有重要应用。智能型封堵材料可通过微米尺度狭缝处产生的环境变化,实现对狭缝位点的识别、聚集,并通过自身的堆积和交联实现对渗漏点的有效封堵。以密度适宜的CaCO₃做内核,外层包覆功能化的有机材料制备了pH响应型复合堵漏剂,并对其封堵性能进行了测试。结果表明:粒径不同的复合堵漏剂在裂纹渗漏位点堆积,在pH升高的情况下,微粒之间交联形成具有一定机械强度的封堵材料,可承受20MPa以上的压强差。

变压器油中溶解气体分析技术可以通过准确检测C₂H₂和H₂等典型故障气体的组分和浓度,及时发现变压器潜伏性故障,判断变压器的故障类型。由于SnO₂稳定的理化性质与优越的导电性能,制备了两种SnO₂基体的电化学气体传感器材料,发现八面体SnO₂传感器对C₂H₂气体敏感,十二面体SnO₂对H₂气体响应度较高,且结果表明制备的两种气体传感器,交叉干扰较低,可制备成传感器阵列,对H₂、C₂H₂混合气体进行测量。

以三聚氯氰和甲基硅酸季戊四醇酯为原料,合成出一种新型的硅-氮协同阻燃剂三(1-甲基-1-硅杂-2,6,7-三氧杂双环-[2,2,2]辛烷基-4-甲氧基)三嗪。从反应时间、原料摩尔比、反应温度等方面对产率的影响进行了探讨,筛选出最合适的反应条件:以四氯乙烷为溶剂,n(甲基硅酸季戊四醇酯)∶n(三聚氯氰)=3.1,140℃反应9h。并利用红外光谱、核磁共振谱、差热分析和极限氧指数表征了产品的结构和阻燃性能。结果表明:三(1-甲基-1-硅杂-2,6,7-三氧杂双环-[2,2,2]辛烷基-4-甲氧基)三嗪具有良好的热稳定性,与高分子材料的相容性好,阻燃性能高,且与三聚氰胺聚磷酸盐复配后有很好的协同阻燃效果。

基于聚吡咯的光吸收特性以及明胶的温敏性螺旋-无规则卷曲结构变化,以明胶和吡咯为原料,采用化学聚合法制备了具有光敏感控释性能的明胶/聚吡咯(Gel/PPy)复合水凝胶,并使用多菌灵为模板药物考察了该凝胶体系对于药物的控释作用。结果表明:聚吡咯可与明胶有效复合,并起到交联剂的作用,增强凝胶的机械强度。温度的升高能够促进多菌灵的释放。在光照3h条件下,该体系可以实现对多菌灵的有效控制释放,且释放率随着交联剂含量的降低而升高。