综述了近年来国内外在半脂环型无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜低热膨胀化研究领域内的进展情况。从CPI薄膜的发展历史、结构分类、存在的性能缺陷以及相应的功能化现状等方面进行了阐述。着重介绍了半脂环型CPI薄膜在降低热膨胀系数方面的研究进展。最后,结合中国地质大学(北京)在半脂环型CPI薄膜的基础与产业化研究方面的进展,对该类型CPI薄膜的未来发展趋势进行了展望。

通过静电纺丝技术制备的纳米纤维膜由于成膜的高空隙率、低孔径和均匀的孔径分布等优点,为高性能新型锂电池隔膜的制备提供了新的选择。而以聚偏二氟乙烯(PVDF)材料为基体制成的电纺纳米纤维膜除了上述优点外,还具有机械性能强、电解质浸润性高及收缩率小等优势,被认为是未来锂电池隔膜的重要原料之一。综述了不同种类PVDF基电纺纤维隔膜的制备方法及性能特点,分析了与商业聚烯烃隔膜的对比优势,为未来高性能隔膜研究及生产提供一定的参考。

木塑复合材料(WPC)凭借其优异的性能和较好的对环境友好性,迅速融入了人们生活应用的许多方面中。通过综述国内外学者和专家对木塑复合材料在主要原料、生产工艺以及功能性改性等方面的研究进展,并介绍木塑复合材料现阶段在包装领域中木塑包装箱、木塑托盘、木塑架以及木塑膜的应用和发展,展望木塑复合材料未来在包装领域的发展。

磁性纳米颗粒除了具有大比表面积和亲水性等特点外,还具有良好的超顺磁性及磁导向性等磁学性能,可赋予分离膜磁性,在分离膜制备与改性中有巨大的应用潜力。总结了近年来磁性纳米颗粒在气体分离膜、超滤膜和纳滤膜等膜材料制备与改性中的应用现状,将磁性纳米颗粒引入膜体能够调控膜的微结构,提升膜的亲水性、分离性能及抗污染能力等性能,未来的主要研究方向是合成高稳定性、易分散及表面功能化的磁性纳米颗粒,充分利用其磁学性能进一步调控膜的微结构和分离性能,拓宽膜的应用范围。

随着电子技术的迅速发展,电器元件趋于集成化和小型化,电磁辐射造成的电磁污染、电磁干扰、泄密等问题已经成为电子、航空航天、通信等领域关注的重要问题。基于电磁屏蔽的基本理论与石墨烯的主要制备方法,综述了石墨烯基块体电磁屏蔽材料、石墨烯基气凝胶电磁屏蔽材料、柔性薄层电磁屏蔽材料、具有优异导热性能的电磁屏蔽材料这四大类轻质电磁屏蔽材料的研究进展。最后,基于应用发展的需求,分析了未来新型电磁屏蔽材料的发展方向和趋势。

超疏水膜因其广泛的应用前景和优异的性能引起广大学者的关注。静电纺丝是一种操作简单可以实现微细纳米结构的新型技术,用静电纺丝技术制备具有纳米结构的适用的超疏水功能材料是当前研究的热点。基于此,系统地对超疏水和静电纺丝的基础理论及背景进行介绍,分别从油水分离、膜蒸馏、防腐和其他功能4个方面对静电纺丝制备超疏水功能材料进行综述,并对该领域存在的问题和发展方向进行总结和展望。

碳族元素包括C、Si、Ge、Sn和Pb这5种元素,位于周期表第四主族,其中C和Si是非金属元素且分别为良好的导体和半导体材料,Ge、Sn、Pb是金属元素,最高氧化数为+4,在周期表中从上往下,表现出惰性电子对效应,低氧化态趋于稳定,其单质、离子或氧化物等可对尖晶石型锰酸锂(LiMn₂O₄)进行掺杂或表面包覆改性。Si和Ge元素主要取代LiMn₂O₄材料中的部分Mn⁴⁺离子,据其不同氧化数,Sn既可以取代Mn³⁺离子,也可以取代Mn⁴⁺离子,Pb元素则取代Mn³⁺离子。综述了历年来碳族元素掺杂和包覆改性尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的研究进展,展望了碳族元素改性尖晶石型LiMn₂O₄的发展前景。

面对能源短缺和环境污染日益加剧,TiO₂/GO复合材料作为一种非常有应用前景的光催化剂,相关研究备受关注。通过对TiO₂光催化特性、GO结构以及二者复合优势的分析,重点讨论了TiO₂/GO复合纳米材料的制备方法,以及催化性能的改进研究。在此基础上,探讨了TiO₂/GO复合纳米材料在水污染治理、有机污染气体的净化和自洁净材料方面的研究和应用现状。

航空油料中的水对航空安全有非常大的危害,有效去除航空油料中的水是保障航空安全的重要措施之一。超疏水材料具有微纳米结构和低表面能特性,其在油水分离领域有着广阔的应用前景。综述了超疏水油水分离材料的研究进展,包括金属材料、无机非金属材料、不可生物降解高分子材料和可生物降解高分子材料等。指出可生物降解超疏水航空油水分离材料是极具发展潜力的方向。

富镍三元正极材料随镍含量的增高伴随着循环性能差、热稳定性差、安全性能低等问题,使它的商业应用受到了一定限制。对富镍三元锂电正极材料存在的问题进行了简单的概述,重点总结和分析了对其进行改性方面的最新研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。

植物纤维素在自然界中大量存在,因其比表面积大、分子结构上含有大量的活性基团,且具有良好的生物相容性以及易降解性等优点,从而成为水凝胶吸附领域的研究热点。综述了植物纤维素基水凝胶的制备方法,并从结构性能方面分析了植物纤维素基水凝胶对染料吸附的最新研究进展,指出了存在的问题和未来研究重点。

MXenes是一类新的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物,由于其独特的导电性、亲水性、优异的热稳定性、大的层间距、易调结构和高比表面积等特性,近年来受到了广泛的关注。讨论了目前二维MXenes的合成方法,通过不同二维MXenes材料的性能介绍了其在电池、超级电容器、吸附、膜和光催化等方面的应用。

新型碳材料具有稳定性好、机械强度高和比表面积大等特点,在储氢材料、超级电容器、催化材料等领域应用广泛。锂电池具有安全、高效、能量密度大等优势,是目前综合性能最好的高效储能设备。为了更好地了解新型碳材料在锂电池中的性能研究进展,介绍了新型碳材料富勒烯、石墨烯、碳纳米管和石墨炔的结构与性质,综述了新型碳材料在提高锂离子电池负极能量密度和抑制锂金属电池锂枝晶生长等方面的研究进展。新型碳材料在提升锂电池性能中展现出了重要的应用价值。

采用原位聚合法制备酚醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊(MAPP),制备出阻燃性能优良且力学性能较高的EP/MAPP复合材料。采用热重分析法、垂直燃烧法和氧指数法研究了聚磷酸铵(APP)和MAPP阻燃环氧树脂复合材料的热性能及阻燃性能。结果表明,在APP的表面生成了一树脂层,与纯EP和EP/APP环氧树脂复合材料相比,EP/MAPP环氧树脂复合材料的初始分解温度、初始分解温度下的失重、最大失重速率峰值温度、800℃下的残炭量均显著提高。800℃时,EP/MAPP环氧树脂复合材料的残炭率达24.6%,远高于纯EP的17.1%。在MAPP作用下,EP/MAPP复合材料的LOI大于27.5%,垂直燃烧等级达到UL 94 V-0级。添加MAPP微胶囊的EP复合材料的总释热量THR值小于纯EP。相比添加APP,添加MAPP时,EP/MAPP复合材料的拉伸强度、压缩强度和冲击强度均得到提高,尤其是冲击强度高于纯EP,说明EP/MAPP阻燃复合材料的韧性得到提高;而EP/MAPP复合材料的拉伸强度、压缩强度比纯EP仅仅降低5.5%和1.8%。

为研制适用于拉挤成型工艺的环氧树脂,以乙二醇缩水甘油醚(XY-669)为活性稀释剂,研究了其对体系性能的影响。通过对树脂体系的黏度、固化反应、浇铸体的力学等性能表征,确定了低黏度液态树脂配方体系。当XY-669添加量为15份时,该树脂体系在常温下黏度低、适用期较长、拉伸强度可达83MPa,弯曲强度可达150MPa,玻璃化温度(T_g)可达151℃。在此基础上,采用拉挤成型工艺制备了碳纤维复合材料,并探讨了拉挤工艺参数对复合材料性能的影响,进而确定了最佳拉挤成型温度和速度。当成型温度分别为110℃(一段)、160℃(二段)和200℃(三段)时,拉挤速度为0.25cm/min时,所制备的碳纤维复合材料的力学性能最佳。研究结果表明,研制的环氧树脂满足拉挤成型工艺的性能要求,可制备性能优异的复合材料。

以八甲基环四硅氧烷(D₄)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,采用乳液聚合法制备出粒径为100～200nm的核-壳型聚硅氧烷-丙烯酸酯复合纳米弹性树脂,并对其进行红外光谱、透射电镜及激光粒度分析,同时考察了乳化剂用量、反应时间及硅烷偶联剂用量对复合乳液性能的影响。结果表明:有机硅单体水解缩合时间为12.0h、聚硅氧烷乳化剂质量用量为3.0%,且硅烷偶联剂质量用量为6.0%时,乳液具有较高的转化率及较好的稳定性,将其与聚氯乙烯(PVC)树脂共混后,可显著地改善PVC树脂的常温及低温抗冲击性能。

以茶叶体内的螺旋导管为模板,通过水热处理制备了氟化铕(EuF₃)/螺旋碳微米纤维(HCFs)复合结构。通过X射线衍射(XRD)、场扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等对样品的物相、结构和形貌进行了表征。结果表明,水热碳化后,生物体内的螺旋导管结构得到了完美保留。室温下光致发射光谱和荧光寿命测试结果显示,在317nm激发波长下,Eu³⁺与HCFs间发生能量转移现象,使HCFs在紫外光区354nm处发射明显增强,这表明Eu³⁺/HCFs复合材料是一种新型的紫外发射材料。

采用水热法制备了Li_4-3xSm_x(WO₄)₂系列绿色荧光粉。通过扫描电镜、X射线衍射和荧光光谱等手段研究所得粉体形貌、结构和发光性能,分析了Sm³⁺变化对样品形貌和发光性能的影响。结果表明:所有Li_4-3xSm_x(WO₄)₂系列微晶样品均为四方晶系、白钨矿结构,该荧光粉可被蓝光(450nm)有效激发,最强发射波长位于568nm,获得高亮度绿光。随着x的增大,样品中Sm³⁺的568nm和664nm两个特征发射峰的强度先增大后减小,当x=0.4时达到最大。

采用光学显微镜和紫外可见分光光度计研究了聚丙烯腈(PAN)纤维的溶胀、溶解过程,采用旋转流变仪和激光粒度仪研究了不同组成PAN溶液的流变特性及对PAN溶液相转变的影响。结果表明:增大与溶剂的接触面积和延长时间,有利于PAN废丝的溶胀、溶解;PAN含量越多,大分子缠结作用力越大,分子间相互作用越强烈,PAN溶液的复数黏度、储能模量和损耗模量越大,在沉淀剂水中形成较大和较多的聚合物颗粒;可以用PAN废丝制备用于碳纤维原丝用的纺丝溶液。

黑磷(BP)作为一种新兴的二维材料,在太阳能电池、光伏电器和光热治疗等领域有着良好的应用前景。然而,BP微纳结构的化学性质不够稳定,极大地限制了它的应用。利用超声辅助液相剥离技术和静电吸附法的方法在BP纳米片(BPNs)表面吸附一层季胺化壳聚糖(QCS),制备得到BPNs-QCS。以透射电镜和纳米粒度仪等对其微观结构进行表征,利用吸收光谱研究材料的稳定性,并利用光热成像仪研究QCS修饰前后材料的光热转换性能。结果表明,QCS的修饰明显改善了BPNs在水溶液中的稳定性,并且在提高稳定性的同时不会影响原本的微观结构和光热性质。

以聚二醇或聚二胺(PEG或PTMG)为软段、MDI与IPDI为硬段,通过改变软段的种类及MDI与IPDI的比例制备得到聚氨酯(PU)弹性体;利用光引发使有多重氢键作用的丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)在PU基体中原位聚合制备得到PNAGA/PU复合弹性体。力学性能测试表明,PNAGA/PU_PTMG-2000-3∶1复合材料具有较高的力学性能,说明多重氢键可增加聚合物分子链间的相互作用。所制备弹性体可利用动态氢键实现自修复,其修复效率可达90%。所制备的复合PU克服内摩擦消耗的功较小,且弹性体在链段重排后具有较好的抗疲劳性能。

以乙基纤维素(EC)为基体,四氢呋喃(THF)为溶剂,在高速搅拌下辅于超声振荡和三聚氰胺共混、涂膜制得了一系列三聚氰胺含量不同的三聚氰胺/EC混合基质膜。采用傅立叶红外光谱对膜的结构进行表征,通过薄膜拉伸强度测试仪、热失重分析和气体透过仪对膜性能进行了测试。结果表明:制得的混合基质膜具有良好的成膜性、耐热性及力学性能;与纯EC膜相比,混合基质膜对CO₂的透过性有了一定的提升,其中CO₂/CH₄混合气的CO₂透过达到了85.9Barrer,是纯EC膜的1.9倍;CO₂/N₂混合气的CO₂的透过量达到了96.4Barrer,是纯EC膜的2.1倍。

以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,在正反方向磁场辅助下,采用界面聚合法制备聚苯胺(PANI)。利用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对聚苯胺的分子结构和形貌特征进行表征。结果表明:在有/无磁场辅助下制备的聚苯胺,其结构和形貌存在一定的差异。特别是正反方向磁场辅助下制得的聚苯胺呈现花瓣状的新形貌特征。

利用壳聚糖改性石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为基体材料,以抗坏血酸为还原剂,以三水硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O和硝酸银(AgNO₃)为原料,采用水热法和微波法,依次将氧化亚铜和银纳米颗粒负载于g-C₃N₄表面,利用Ag和Cu₂O的协同作用,获得具有可见光抗菌性能的银和氧化亚铜负载石墨相氮化碳(Ag-Cu₂O/CTS/CN)复合材料。通过测定最小杀菌浓度(MBC)和最低抑菌浓度(MIC)考察不同银铜元素含量比对材料抗菌性能的影响。结果发现:在可见光照射条件下,Ag-Cu₂O/CN(1∶2)复合抗菌材料表现出最好的光催化活性和抗菌性能,MIC_100%Ag=7.78×10^-6,MBC_100%Ag=3.89×10^-6,在减少纳米银使用量的同时实现了可见光照射下的高效抗菌。

采用共沉淀法合成富锂材料,并且对富锂材料进行橄榄似的包覆。通过X射线衍射仪、扫描电镜对包覆前后的富锂材料进行晶体结构和形态的观察,研究橄榄石包覆后富锂材料的电化学性能。结果表明:橄榄石包覆后对富锂材料晶体结构没有影响,并且包覆橄榄石的富锂材料表面比较光滑。另外,对橄榄石包覆后的富锂材料进行电化学性能测试,其循环稳定性、电压稳定性、阻抗测试都有明显的提升。

硅橡胶以其独特的化学键和结构所带来的的特性在电力行业中得到了广泛的应用,但其在实际运行中不可避免的会出现老化现象。通过制备一系列固体硅橡胶样片,定期跟踪检测其机械性能和电气性能的变化,并通过傅里叶红外光谱分析仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析固体硅橡胶老化前后微观官能团变化和宏观表面结构变化。结果表明:实验所用的固体硅橡胶具有较好的机械性能和电气性能。

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为主要催化剂,α-Fe₂O₃为助催化剂,还原氧化石墨烯(RGO)为电子通道,通过高温煅烧法、水热法和机械搅拌法构筑了g-C₃N₄/α-Fe₂O₃/RGO三元复合光催化剂,探讨了不同RGO含量时光催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B的光催化降解活性,并对催化剂的结构、形貌进行了表征。结果表明,六角柱状的α-Fe₂O₃负载在片层状的g-C₃N₄上,周围分散着絮状RGO。降解实验表明,当RGO的含量为5%时,g-C₃N₄/α-Fe₂O₃/RGO的光催化性能最佳,这主要是由于α-Fe₂O₃的加入拓宽了材料的光响应范围,另外RGO的加入提供了一个电子通道,促进了材料内光生电子-空穴对的迁移与分离。

以SiO₂气凝胶和聚四氟乙烯(PTFE)为添加物,以玻璃纤维为增强相,探究不同玻璃纤维加入量对SiO₂气凝胶/PTFE复合隔热板性能的影响,利用FT-IR、BET、综合热分析等检测方法对复合材料的结构和性能进行表征。实验结果表明,玻璃纤维添加量为0.5%(wt,质量分数)时,复合材料的热导率最低,灰分较少。此外,材料的密度随着玻璃纤维添加量的增大呈线性增加;随着玻璃纤维添加量的增加,复合材料的耐高温性能越来越强,热导率变化越来越小。

通过调整泵供量和喷丝板孔径尺寸得到不同直径的聚丙烯腈(PAN)凝固纤维,采用核磁(NMR)和电子探针(EPMA)定量表征纤维中溶剂二甲基亚砜(DMSO)含量和溶剂在纤维径向上的分布情况,采用广角X射线衍射(XRD)表征纤维的晶态结构。结果表明:随着PAN凝固纤维直径增大,纤维中溶剂含量增多、结晶度降低。当纤维直径增大到95μm以上时,纤维径向上溶剂分布产生不均匀性,芯部较多而表层较少。

通过熔融共混法,在聚乳酸(PLA)纺粘非织造布切片中分别添加0.5%、1.5%和3.0%(wt,质量分数,下同)的多壁碳纳米管(MWCNTs)、固体抗静电剂(JL-5P)和液体抗静电剂(JL-WT)制备可生物降解抗静电PLA非织造布复合切片,进一步通过表面处理剂对复合切片进行表面整理。通过扫描电镜(SEM)对所制备的复合切片微观形貌进行表征,并采用微机控制电子万能试验机和高阻仪研究复合切片的力学性能与导电性能。结果表明:MWCNTs使PLA材料抗静电性有较大的提升,切片的体积电阻率从1.49×10¹⁸Ω·cm降到4.34×10⁸Ω·cm;表面处理后的复合材料的抗静电性有进一步的改善;拉伸强度实验表明抗静电填料的添加改善了PLA的力学性能。

利用差示扫描量热单峰法开展了二苯并(b,f)-1,4-氧氮吖庚因的纯度分析。通过优化升温速率和样品质量,获得了最佳实验条件为:升温速率1.0℃/min,样品质量2.50～3.50mg。测得的二苯并(b,f)-1,4-氧氮吖庚因纯度平均值为99.35%,相对标准偏差(RSD)为0.033%(n=5)。与高效液相色谱(HPLC)法和核磁共振氢谱(¹H-NMR)法的测试结果进行比较,相差不大。差示扫描量热单峰法简单、快速,准确度高,可作为二苯并(b,f)-1,4-氧氮吖庚因生产过程中产品的质量控制方法。

采用有机小分子乙二胺(EN)的介入,作为新的缓冲体系,在合适的EN浓度下,通过改变缓冲液和杂交体系中的pH来改变EN的质子化程度,进一步改变溶液离子化强度,发展一系列pH相关的程序化组装产物。通过DNA链的双螺旋结构,实现DNA介导金纳米粒子的程序化组装。加入H⁺(HCl)来精确调节缓冲液和杂交体系的pH,从而调控核-壳卫星纳米组装结构中外层“卫星”纳米粒子的密度;再结合琼脂糖凝胶电泳表征及分离技术纯化产物,并进行透射电镜表征,实现金纳米粒子的可控程序化组装。

以粳米多孔淀粉为原料,采用单因素分析和正交试验研究合成粳米多孔淀粉黄原酸酯(PSX)的最优工艺,通过傅里叶红外光谱仪对所得产品进行结构表征和分析,通过吸附试验,研究了其对废水中Cu²⁺和Pb²⁺的吸附规律。结果表明:合成粳米PSX最优工艺条件为搅拌时间3h,二硫化碳用量2.0mL,氢氧化钠用量20mL,温度30℃,傅里叶红外光谱对PSX结构表征显示在3343cm^-1附近处的特征峰变窄,在2550cm^-1处出现新的弱吸收峰,推测是PSX单元的—SH伸缩振动产生的峰,且黄原酸酯基的形成使1085cm^-1处峰的位置发生了变化,说明粳米多孔淀粉添加了黄原酸基。通过吸附试验得出粳米PSX对Cu²⁺和Pb²⁺的吸附都在30min达到平衡,都是快速吸附的过程,且吸附过程都符合准二级动力学方程,对Pb²⁺的吸附拟合度更高。

采用超声辅助动态分散装置制备石墨烯纳米片/聚乙二醇(GNPs/PEG)复配改性剂,通过熔融共混法制备一系列GNPs/PEG/聚乳酸(PLA)复合材料,在120℃下对样品进行不同时间的退火处理。利用广角X-射线衍射仪(WAXD)和偏光显微镜(POM)分析了复配改性剂GNPs/PEG及退火对PLA结晶行为的影响。结果表明,GNPs/PEG的添加未改变PLA的晶型,随着退火时间的增加,纯PLA结晶的完善程度会进一步提高,GNPs/PEG的添加有利于缩短退火时间;退火30min时,GNPs/PEG/PLA复合材料的晶体较为完善,继续延长退火时间对其晶体形貌几乎没有影响。

富锂层状氧化物以其高放电比容量和低成本优势而成为重要的锂离子电池正极材料。将拥有供锂离子迁移的三维通道的Li₂ZrO₃导体包覆在富锂层状正极材料Li_1.20Mn_0.48Ni_0.24Co_0.08O₂表面,期望改善其综合电化学性能。系统地研究了Li₂ZrO₃包覆及不同包覆量对Li_1.20Mn_0.48Ni_0.24Co_0.08O₂的晶体结构,颗粒形貌和电化学性能影响。电化学测试结果证实Li₂ZrO₃包覆改性能够显著提高Li_1.20Mn_0.48Ni_0.24Co_0.08O₂的首次库伦效率,高倍率和低温放电能力,以及循环稳定性。

为增加铝热剂高温熔穿销毁未爆弹药的安全性,极大可能减小爆轰可能性,减少弹药销毁爆炸率。根据燃烧-爆轰理论、炸药燃烧理论,构建不同弹丸装药类型、装药直径与所需的最小熔孔面积的三维关系模型。并通过三维模型预测某装药密度为1600kg/m³的三硝基甲苯(TNT),装药圆径为80mm、面积A_b为0.005m²的弹药的最小熔孔面积A为0.00015m²。利用金属基可燃胶体对某80mm内径铝合金壳体进行模拟弹药灼烧试验,结果表明200g金属基可燃胶体对某80mm内径铝合金壳体能够可靠灼穿,熔孔面积约为0.0012m²,大于数学模型所推出的理论最小熔孔面积。模型的建立为确定挤胶用量和挤胶面积是否合理提供了一个理论的支撑,从而实现科学、安全销毁未爆弹丸的目的。

利用力学实验机、分离式霍普金森压杆和落锤对不同特性的聚合物粘结炸药(PBX)进行了实验,获取了静态开放加载(1mm/min、5mm/min、10mm/min)和动态围压加载下(800s^-1、1200s^-1、1800s^-1)的应力-应变曲线,用扫描电子显微镜(SEM)分析了不同特性PBX的损伤模式。结果表明:不同力学特性的PBX都具有明显的应变率效应。对同一种PBX采用围压动态加载获得的弹性模量是开放静态加载弹性模量的数百倍。落锤从同一落高撞击不同弹性模量PBX时,弹性模量大的PBX上采集获得的应力峰值也大。

预先合成出纳米粒子Pd@Pt和Pt,再将其负载到金属有机骨架UiO-66上,制备出负载型催化剂Pd@Pt/UiO-66和Pt/UiO-66。利用红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)和热重分析仪(TG)等手段对催化剂进行了表征,并对其在不同条件下的CO₂加氢催化效率进行了系统研究。结果表明:制备的负载型催化剂Pd@Pt/UiO-66和Pt/UiO-66具有优异的催化性能和长效稳定性。

二噁英类污染物是一种持久性的有机污染物。为了开发分离、检测二噁英类污染物的二噁英分子印迹材料,采用量子化学方法研究了模板分子四氯二苯并-对-二噁英与不同功能单体在不同配比、不同溶剂条件下的结合模式以及对应的结合能,筛选出最佳功能单体为四-乙烯基苯甲酸,最佳反应摩尔比为1∶4,最佳溶剂为环己烷。该模拟结果为二噁英分子印迹材料的开发及应用设计提供了理论指导。

利用水热法制备纳米ZnO光催化剂,并用Ag对纳米ZnO进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)对样品进行结构、形貌和成分表征,并用所制备的样品进行光催化降解甲基橙(MO)溶液实验。结果表明:所有样品中ZnO为六方纤锌矿结构,掺入的Ag为面心立方结构;纯纳米ZnO样品团聚现象比较严重,在Ag/ZnO样品中,Ag⁺浓度为2%、5%和10%时所制样品的分散性较好。在一定的Ag⁺掺杂浓度范围内样品的光降解率随着Ag⁺浓度的增加而增加;Ag⁺浓度为5%时样品降解率最高,但浓度过大则会降低样品的光降解率。结果表明:样品的光降解率和样品的表面相貌以及结构有关。

以废菌渣活性炭(MRAC)为吸附剂,对水中Cr(Ⅵ)进行了连续流固定床的动态吸附研究,选定床层高度、进水流速和进水Cr(Ⅵ)浓度进行了正交试验,并对材料性能进行表征。采用Thomas模型对穿透曲线进行动力学分析,并计算相关参数。研究了HCl、NaOH和NaCl解吸剂对吸附后的MRAC的脱附再生性能,并对MRAC床层进行动态循环再生。结果表明,影响吸附因素的主次顺序为:进水Cr(Ⅵ)浓度>进水流速>床层高度,MRAC固定床柱对Cr(Ⅵ)的最高去除率可达98.32%。Thomas模型能很好地描述MRAC固定床吸附柱对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附行为。饱和后的炭床在HCl条件下的再生效果最好,再生3次后MRAC性能恢复率仍在80%以上,能够很好地恢复MRAC的吸附性能,表明MRAC具有良好的吸附-解吸功能。

以壳聚糖(CTS)与纳米CaCO₃为原料,采用简单的凝胶改性法,制备出吸附性能更佳的CTS/纳米CaCO₃复合材料。利用XRD,SEM,FT-IR以及AAS等对其进行结构和性能分析。以硝酸铜溶液为模拟废液进行吸附实验,探讨CTS/纳米CaCO₃复合吸附材料的吸附性能。通过简单的改性实验,成功制备了CTS/纳米CaCO₃复合吸附材料。在28℃下,探究了吸附时间,模拟溶液pH,以及Cu²⁺的不同初始浓度对吸附性能的影响。

分析了树脂基透波复合材料的透波特性,针对5G频段和5G天线罩应用特点,对5G天线罩材料主要应用形式和材料选择进行了探讨。在中低频段(2G～6GHz),小型和微型天线罩可选用玻璃纤维增强聚丙烯等低成本、低介电常数的热塑性树脂单层薄壁结构,采用拉挤等自动化程度较高的成型工艺;对于大型天线罩,3D中空复合材料是能满足力学和透波性能且经济可行的方案。未来5G高频段(24GHz以上)用天线罩,将优选透波性能良好的增强纤维和树脂,优化厚度、密度等结构参数,采用在线一体化成型工艺制备3D中空复合材料,有望达到低成本、轻量化、高强度和高透波的目的。

碳纳米管和石墨烯作为新型高导热材料,在微处理器散热领域的应用极具潜力。分别从实验研究和经典分子动力学模拟的角度,综述了目前碳纳米管与石墨烯热输运性质方面的研究进展,并讨论了不同因素对其热输运的影响。最后,提出亟需一种明确、统一的理论揭示碳纳米管与石墨烯的声子热输运机制,并对ShengBTE软件计算方法在石墨烯等低维碳纳米材料热输运研究领域的应用进行了展望。

简要介绍了水性聚氨酯的组成和制备方法,针对水性聚氨酯在耐热性能、耐水性能、粘接性能以及固含量等方面存在的不足,综述了水性聚氨酯改性方面的研究进展,并对水性聚氨酯的发展趋势进行了展望。

混凝土作为用量最大的建筑材料之一,在许多领域都有着广泛的应用,但其阻尼性能较弱,难以满足日益增长的减振、抗震需求。聚合物材料种类丰富,很多都具有优异的阻尼性能,聚合物阻尼混凝土深受广大专家学者青睐。综述了国内外各类聚合物阻尼混凝土的研究进展,包括阻尼性能增强效果和阻尼增强机理以及应用研究现状,并展望了未来的发展前景。

共价有机框架材料(COFs)是一类由有机构筑单元通过碳碳键、亚胺键和腙键等共价键连接形成的结晶性有机多孔聚合物,具有密度小、比表面积大、结晶性高和结构可控等优点,是近年来多孔材料领域的研究热点。介绍了溶剂法、离子热法、微波法、表面合成法和机械研磨法等COFs的主要制备方法,总结了各种合成方法的优点和局限性,重点针对解决COFs稳定性问题的研究展开论述。同时,对近年来COFs在多相催化、气体吸附分离、电化学储能新材料、水中重金属等污染物的处理、高灵敏度传感器及医药生物大分子的负载和缓释等领域的研究进展进行总结。最后针对其制备和应用过程中存在的关键问题,提出进一步研究的主要方向,展望了COFs未来的发展趋势。

壳聚糖作为天然绿色高分子中第二大丰富的资源,具有无毒、可降解和成本低等优点,被广泛应用于金属的防腐蚀领域,已成为绿色缓蚀剂中性能优异的一员。综述了壳聚糖基缓蚀剂的应用研究进展,包括壳聚糖及其复配物、不同改性壳聚糖和壳聚糖复合材料三大类。总结了目前壳聚糖基缓蚀剂在金属防腐蚀缓蚀领域中存在的问题,希望深入研究壳聚糖基作为缓蚀剂的缓蚀作用机理,获得缓蚀效率更高和更加实用环保的壳聚糖基缓蚀剂。

提出一种基于铜镍二级海参状微纳米层的固态键合方法。将两块基板具有海参状铜镍微纳米层的表面相互接触以形成接触区域,再在加热条件下对接触区域施加压力进行键合,其中,海参状铜镍微纳米层包括铜针层以及镀覆于该铜针层表面的镍针层,铜针层为锥形铜微米针形成的阵列层,镍针层包括锥形镍纳米针形成的阵列层以及在这些锥形镍纳米针上形成的突起。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜及焊接强度测试仪器分别分析了互连界面的显微组织形貌变化、键合机制和剪切强度变化趋势。结果表明:这种固态键合方法能获得高强度的互连作用力。

玻璃纤维作为工业过滤材料,具有耐高温、耐腐蚀、机械性能好、化学稳定性高等特点,但是存在过滤效率低、过滤阻力大的缺点。传统的玻璃纤维过滤材料主要有玻璃纤维针刺毡、玻璃纤维覆膜滤料和玻璃纤维过滤纸等。以火焰喷吹工艺制备的玻璃纤维棉毡具有纤维直径小、棉毡结构性能好等优势,可以实现高温环境下的高效过滤。

水性丙烯酸酯乳液因为具有环保方面的优势,可用作氨基烤漆的基体树脂,对高性能环保汽车漆的开发具有重要意义。以乳液聚合法制备出稳定的羟基丙烯酸酯聚合物乳液,配合氨基树脂固化剂,制备了乳液型氨基树脂清漆。通过红外光谱和差示扫描量热仪对双组分涂层的固化反应进行了研究,并利用T-β外推法拟定了固化温度。在此基础上,系统研究了固化剂用量、固化温度和固化时间对漆膜性能的影响,确定了最优固化条件。与溶剂型同类产品的对比研究结果表明,在同样的固化条件下,水性漆膜能够基本满足应用技术要求,而且环保性能较溶剂型涂料有较大提升。

遇水膨胀橡胶目前在水利工程等方面得到了广泛的应用,但其普遍存在吸水膨胀率低,以及反复浸水后的膨胀率和拉伸强度均降的问题。通过优化橡胶本体、补强体系、吸水树脂、硫化体系和加工助剂的种类和配比,有效提高了遇水膨胀橡胶的拉伸强度、膨胀率、反复浸水后膨胀率和拉伸强度,制备出性能优异且价格低廉的产品。

以改性微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CS)为原材料,采用真空冷冻干燥的方法,制备了一种无催化、生态友好型吸水材料。运用扫描电镜、热重、红外光谱和BET对吸水材料的结构进行表征,考察了对吸水材料吸水性能的影响。结果表明:所制备的吸水材料具有良好的吸水保水性、再膨胀性以及良好的降解性。在改性微晶纤维素质量用量为1%、改性壳聚糖质量用量为1%时,制得的吸水材料性能最佳,其吸水率高达42g/g,吸盐水率为15g/g,降解120d的降解率为70%。

以黏度、滴点和腐蚀临界值为评价指标,采用层次分析法(AHP)、客观权重赋值法(CRITIC)以及AHP-CRITIC混合加权法确定各指标权重系数,并结合正交试验,确定机动车防腐涂层的最佳制备条件。结果表明,AHP-CRITIC混合加权法较AHP法和CRITIC法更具科学性、合理性。根据确定的权重系数进行综合评价,确定了防腐涂层的最佳制备条件:聚合物A质量分数为15%、聚合物B质量分数为8%、石油树脂质量分数为4%、防锈剂质量分数为12%;常压、反应温度为130～150℃,反应时间为3h。

为了研究水性环氧改性乳化沥青(WERMEA)的黏度以及温度、时间、水性环氧树脂(WER)与固化剂的比例和WER掺量等因素对其黏度的影响,改变5种不同WER掺量和3种不同WER与固化剂比例制备WERMEA。通过荧光显微镜、动态流变剪切仪、恩格拉黏度计进行黏度试验研究,通过自制拉拔头进行力学性能试验研究。结果表明:WER在改性乳化沥青(MEA)中分散均匀且将沥青包裹,掺量为20%时在荧光显微图中表现出更好的融合状态;黏度最佳时,该自制WERMEA中WER与固化剂最佳质量比为1∶1,水性环氧体系掺量为WERMEA体系的20%,且最佳养护温度为40℃,最佳养护时间为16h,其中WER掺量和固化时间对其黏度影响最为明显。

采用静电纺丝技术制备丝蛋白/聚乙烯醇(SF/PVA)模板纤维,结合水热矿化将TiO₂包覆于纤维表面,得到TiO₂/SF/PVA复合纤维,通过带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射仪(XRD)对其形貌和形成过程进行了表征分析,确定了复合纤维中丝蛋白及TiO₂的结构分别为β-折叠结构和锐钛矿晶体结构,随后利用万能试验机测定其力学性能,结果显示其具有良好的机械性能,拉伸强度可达6MPa、杨氏模量可达221MPa、断裂伸长率为2.1%。该方法简单、环保,并可推广应用于其他材料体系,为柔性结构材料的制备及应用提供了一条有效途径。