碳纳米材料因其独特的结构与低密度、大比表面积、高导电性、大介电损耗等特点,逐渐发展成一类具有优异性能的复合吸波材料。从吸波剂选取、复合制备工艺、复合材料微观结构以及吸波性能等方面综述了碳纳米管基和石墨烯基复合吸波材料研究新进展,并对碳纳米复合吸波材料的发展前景进行展望。

当前日益严重的电磁污染问题对电磁波吸收材料提出了更高的性能要求。MXene作为一种新型二维材料,具有优良的导电性和力学性能、表面活性可调等特点,基于二维MXene开发的吸波材料,有望满足强吸收、宽频带、低密度、厚度薄等要求。介绍了MXene的刻蚀和剥离方法以及MXene杂化材料的制备,综述了基于MXene的吸波材料在吸波领域的最新应用进展,展望了基于MXene的吸波材料的发展方向。

氢气具有来源丰富、可再生、能量密度高和燃烧清洁等优点,作为一种绿色、高效的新能源得到越来越多的关注。氢气的储运是氢能技术大规模应用的关键制约因素,储氢材料又是决定着储氢能力及其工业化应用的关键因素,因而研究合适的储氢材料成为发展氢能技术的重要环节。储氢方式可分为气态储氢、液态储氢和固态储氢。其中固态储氢更加安全高效,但是目前尚缺乏合适的可工业化生产的固体储氢材料。对固态储氢材料的研究进展进行了系统总结与展望。

莫来石因独特的晶体结构和成分组成而具有诸多优良的物理和化学性能,被广泛应用于制备复合材料。综述了莫来石在涂层材料、高分子材料、蓄热储能材料、透波材料、保温隔热材料、陶瓷膜材料中的应用研究进展,指出在现有研究的基础上应加强莫来石基电学和光学材料的研究。同时应开发适宜的技术对高铝粉煤灰中的莫来石物相进行纯化并应用于复合材料,以实现粉煤灰固废的消纳及莫来石资源的利用。

碳纤维增强树脂基复合材料优异的性能使其广泛用于军事装备、民航客机、汽车、风电等领域,这也导致大量碳纤维废弃物的产生,开展废弃碳纤维材料的回收利用不仅能够减少环境污染,而且具有巨大的经济意义。综述了国内外碳纤维复合材料的回收利用技术现状,着重介绍了热回收法和化学回收法,并指出了各种方法的优缺点,最后对复合材料回收现状进行总结和展望。

智能材料作为继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,具有感应、驱动、控制特性,在感应系统、自动控制、药物传递等领域有潜在应用价值。而水凝胶、聚离子液体等溶剂响应智能驱动材料在软机器人、能量转化、化学传感等有潜在应用价值,是科研人员的研究热点。

掺杂ZnO纳米材料因其特殊的物化性能,已成为各应用领域研究的热点材料之一,介绍了ZnO纳米材料的掺杂改性机理及几种常用的掺杂制备方法,对比了各种掺杂制备方法的优缺点,综述了掺杂纳米ZnO材料在相关领域的应用研究进展,展望了未来掺杂ZnO纳米材料的研究方向和发展趋势。

介绍了离子液体的定义、分类和主要特性,分析了其应用于阻燃的可行性。对离子液体在聚合物阻燃领域的研究进行了梳理和分类,总结了离子液体在单独添加阻燃聚合物、协效阻燃聚合物和阻燃其他种类材料三方面的研究进展。最后,对离子液体在聚合物阻燃中的应用进行了总结和展望。

苯并口恶嗪树脂由于灵活的分子设计性、良好的加工性能,以及固化物具有高强度、耐高温等特点,显示出作为高性能泡沫塑料和气凝胶基体树脂的潜力。综述了聚苯并口恶嗪泡沫和气凝胶的研究进展,以及制备方法和性能特点,分析了目前研究中存在的问题,并展望了它们的发展前景。

形貌结构对钨酸铋催化性能至关重要。钨酸铋表现出优越的催化性能,可通过调控钨酸铋的结构形貌来实现。然而,目前有关钨酸铋形貌调控制备的综述较少。因此,着重总结了不同形貌结构(一维、二维、三维)的钨酸铋的调控制备方法,在此基础上,进一步概述了提高Bi₂WO₆光催化性能的改性方法,包括表面缺陷、掺杂、固溶体和异质结等,最后概括了改性Bi₂WO₆在降解水体中污染物的应用。

直接甲醇燃料电池(DMFC)作为环境友好型清洁能源受到广泛关注,但因其催化剂限制使其推广受到严重阻碍,近年来关于铂基催化剂研究、制备等方面有许多报道,综述了近几年国内外学者对DMFC铂基催化剂的改性、掺杂元素及对催化剂结构的调控。研究发现非金属元素掺杂碳氮居多,载体为石墨烯的催化剂电催化效果显著;过渡金属的掺杂使催化剂电子结构发生改变从而加快反应进程;更多学者倾向于制备核壳型铂基催化剂,其优点是活性位点暴露更明显,催化效果更好。

聚乳酸是一种可生物降解的高分子绿色材料,综述了聚乳酸的基本性能和近年来聚乳酸膜制备方法的研究进展,包括热致相分离法、浸没沉淀相转化法和静电纺丝法;聚乳酸固有的脆性严重阻碍其在分离膜中的应用,需要对其进行增韧改性,主要介绍了化学改性和物理改性两种方法;最后指出了聚乳酸膜增韧改性的研究方向和重点。

高镍锂离子电池(LIBs)因具有优良的能量密度和倍率性能,已经受到科研团队和企业的广泛关注。如特斯拉首次将LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)正极应用于新能源汽车,取得了显著成功。但是高镍层状氧化物材料仍存在一些亟待解决的问题,如结构稳定还不够好、长期循环后容量衰减快等。因此,为了克服上述问题,不少科研工作者对高镍层状氧化物材料(以NCA材料为主)进行了离子掺杂和表面包覆改性。综述了当前高镍层状氧化物材料改性的方法和手段,以及材料电化学性能提升的机理,为高镍层状氧化物材料的商业应用提供了一定的参考价值。

LED由于具有使用时间长、节约能源、绿色环保等优点,广泛应用于显示和照明领域,例如大规模显示屏和白光照明等。目前LED器件广泛使用环氧树脂作为封装材料,但由于其较大的热膨胀系数,在LED使用中容易因芯片发热与LED内部的芯片及金属部件热膨胀行为不一致,从而可能损坏LED芯片,导致器件失效等问题。为降低LED封装材料的热膨胀系数,以微波水热法制备的负热膨胀材料磷酸钨锆(ZWP)粉末为填料,填充到双酚A环氧树脂中制备ZWP/环氧复合材料,同时探究微波水热反应条件对ZWP粉末的形态和结构的影响,并测试了不同填料含量时封装材料的热膨胀效应和光学、热机械性能等。研究结果表明,与普通水热法相比,微波水热法制备的ZWP粉末的尺寸小,粒径分布均匀,具有更优良的负热膨胀性能;ZWP粉末对环氧树脂复合材料的热膨胀性能有显著的改善,且随ZWP粉末含量的增加,改善效果逐渐增强,其中40% ZWP含量的复合材料在玻璃态(30～90℃)时热膨胀系数下降约42.7%(约30.5×10^-6/℃),10% ZWP含量的环氧复合材料的综合性能较优。

为了研究纳米银线为基体的复合材料的性能,分别采用乳液聚合法和溶剂热法制备了聚苯乙烯(PS)/纳米银线(PS/纳米Ag线)复合材料和PS/Fe₃O₄复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分析了纳米银线基复合材料的结构和官能团,采用扫描电镜(SEM)对纳米银线基复合材料的形貌进行了分析。结果表明,当聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)的质量比为1∶1、过硫酸钾(KPS)浓度为4.9mol/L时,在直径30～100nm,长度8～12μm纳米银线的表面负载了梅花枝状的PS,可以实现PS在纳米银线表面的有效复合。当聚丙烯酰胺(PAM)质量为0.18g,温度为180℃,反应时间8h时,Fe₃O₄纳米粒子在纳米银线表面实现了成功负载。最后,对复合材料的电导性能进行了表征。相对于包覆PS,在表面包覆Fe₃O₄后,纳米银线复合材料具有良好的导电性。

先以泡沫镍(NF)为基底,采用浸渍法制备了碳纳米管/泡沫镍(CNTs/NF)复合电极,然后通过电泳沉积法在复合电极表面沉积一层石墨烯得到还原氧化石墨烯/CNTs/NF(rGO/CNTs/NF)复合材料,最后去除NF得到rGO/CNTs复合材料,并通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱对其形貌、物相、结构进行表征。在此基础上制备了rGO/CNTs/环氧树脂(rGO/CNTs/EP)复合涂层样品,研究了复合涂层表面在高压静电充电条件下的电荷耗散特性以及沿面闪络特性。结果表明:电化学沉积过程中还原了氧化石墨烯(GO)得到了rGO/CNTs复合材料;rGO/CNTs/EP复合涂层表面电阻率随填料的增加而减小;在高压静电充电后,涂层表面电荷随时间衰减,且衰减速率随rGO/CNTs添加量的增加而增大;复合涂层的闪络电压较EP涂层低,且随填料的增加而降低,而在积聚静电后略有提升。

采用七氟丁酸与二乙烯三胺一端的胺基反应,制备氟化二乙烯三胺。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(¹H-NMR)证明氟化二乙烯三胺的合成,然后采用非等温DSC法确定其与环氧树脂的固化温度。最后将氟化二乙烯三胺与E51环氧树脂进行固化得到含氟的环氧树脂浇注体,并测试了其热稳定性、力学性能和吸水率等。结果表明,氟化二乙烯三胺固化后的树脂浇注体具有优异的热稳定性和力学性能,在蒸馏水中浸泡24h后,吸水率仅为0.14%,浸泡30d后仍保持良好的力学性能,表明其耐水性得到显著提高。

以混合硅烷为原料,采用水解-缩聚工艺合成无溶剂单组分有机硅浸渍树脂,研究了不同Si-H、Si-Vi、Si-Ph摩尔含量、不同运动黏度对有机硅浸渍树脂固化性能的影响。结果表明,Si-H摩尔含量为3.2%、Si-Vi摩尔含量为7.9%、Si-Ph摩尔含量为45%,动力黏度为1300mPa·s时,有机硅浸渍树脂介电常数低,力学性能佳,热稳定性优异。

为了准确评估聚丙烯腈(PAN)纤维的热稳定化程度,综合采用红外光谱仪、差示扫描量热分析仪以及梯度密度计对不同稳定化程度的PAN纤维样品进行测试并获得其相对环化率、环化度以及体密度等指标,分析了这些表征方法的特点并对比评估这些表征方法的适用性。结果表明:3种评估方法都能够定性反映纤维样品的热稳定化程度变化,其中样品的相对环化率及体密度变化趋势一致,表明两者能够定量地评估该纤维样品的稳定化程度,而环化度仅适用于评估热稳定化程度较低的样品。

采用聚偏二氟乙烯(PVDF)对纤维素滤纸(FP)进行改性,通过简单的浸泡-干燥方法,制备了具有湿敏性和颜色可逆的PVDF/FP复合膜,利用场发射扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测定仪、荧光分光光度计对其结构和性能进行了表征。结果表明,PVDF/FP复合膜表现出一定的疏水性,接触角为105.6°;但水滴会缓慢渗透到PVDF/FP复合膜的织物结构中,使其颜色由原来的浅蓝色变为深蓝色。在空气中蒸发去除水分后,可使PVDF/FP复合膜恢复原色,而引起这种颜色可逆变化的主要原因是用PVDF改性的复合膜与水的折射率的变化。

为提升涤纶/锦纶/氨纶等回收材料的利用价值,分别以马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、甲基丙烯酸酸水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)为相容剂;经平板硫化机预处理、造粒、注塑等加工过程,从力学性能、微观结构两个方面对共混改性效果进行了研究。结果表明:PP-g-MAH对拉伸强度、弯曲轻度、弯曲模量这3项力学性能指标更有利,POE-g-GMA对断裂延伸率及冲击强度这两项力学性能指标更有利;利用扫描电镜对材料的表面及断裂面进行了微观分析,表明上述加工工艺及相容剂对材料起到了很好的分散和增容效果。

对聚氨酯大孔过滤绵(PU滤绵)进行氢氧化钠预处理后,通过浸没负载乳液型丙烯酸吸油树脂制得负载型有机溶剂吸收剂(RS吸收剂)。研究了氢氧化钠的预处理条件,测定了RS吸收剂对挥发性有机溶剂的吸收能力,研究了RS吸收剂对醋酸丁酯的吸收动力学,并考察了RS吸收剂对水溶液中低浓度醋酸丁酯的去除效果。结果表明:PU滤绵在50℃下预处理100min负载率可达到1.6g/g,RS吸收剂对醋酸丁酯的吸收倍率为5.8g/g,对四氯化碳的吸收倍率超过20g/g,对醋酸丁酯的吸收过程符合准一级动力学模型,45℃下对6g/L醋酸丁酯水溶液的去除率接近60%。

锂离子电池因优异性能得到了广泛运用,但不同结构正极材料存在各自的优缺点,出于优势互补进而制备的三元正极材料应运而生。三元正极材料中,镍钴锰酸锂(NCM)类相较于镍钴铝酸锂(NCA)类材料具有制备工艺简单的优势,有良好的应用前景。电池使用幅域辽阔,气候差异大,考察正极材料在宽温(-25～+55℃)范围内的环境适用性显得尤为重要。通过制备、表征得到了NCM622/NCM811不同体系、NCM811不同结构的正极材料,对材料高低温环境适应性、抗跌落适应性进行研究,探究材料体系结构对充放电容量等电化学性能的影响,为后期成品化应用提供依据。

采用旋转摩擦磨损试验机(MXW-05型)考察了聚四氟乙烯/凯夫拉(PTFE/Kevlar)织物材料在不同载荷旋转滑动条件下的摩擦磨损性能;利用体视显微镜、三维光学轮廓仪、场发射扫描电子显微镜以及能谱仪对织物磨痕进行了宏观和微观分析。结果表明:PTFE/Kevlar织物材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现出先降低后升高的趋势,载荷为2N时材料的摩擦因数最低,载荷为10N时材料的摩擦因数最高;随着载荷的增加,织物材料与GCr15轴承钢之间的摩擦行为表现为PTFE转移膜的不断产生、剥落和再生,但其损伤的特征并不完全相同;织物材料的磨损机理主要为疲劳磨损、磨粒磨损与一定程度的氧化磨损。

以细菌纤维素(BC)为骨架材料吸附相变材料十八烷,采用真空浸渍法制备了BC/十八烷相变复合膜,将其与吸湿发热织物复合制备出吸湿发热相变复合织物。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪对BC/十八烷相变复合膜的结构和性能进行表征,并测试了吸湿发热相变复合织物的吸湿发热及升降温性能。结果表明:BC/十八烷相变复合膜的熔融峰温度为31.6℃,熔融热焓值为107.6J/g,相变材料的吸收率可达49.6%;吸湿发热相变复合织物1h内最高升温值可达7.6℃,平均升温值达2.4℃,具有良好的自发热效果。

以密胺树脂为壁材,结晶紫内酯为隐色染料的复配物为芯材,利用原位聚合法制备了有机可逆热致变色微胶囊。对制备得到的变色微胶囊的微观形貌结构、粒径分布、热学性能、热致变色性能及其他性能进行了系统测试。结果表明:制备得到的有机可逆变色微胶囊能够满足实际应用的需求。此外,重点讨论了微胶囊的热裂解过程,对颜色变化过程进行了表征。

采用水热法制备了形貌单一、水分散性好的DPA/CaF₂∶Tb³⁺(DPA为2,6-吡啶二甲酸)发光纳米晶,并对纳米晶的结构以及发光性能进行了研究。采用荧光光谱研究了常见过渡金属离子Cd²⁺、Co²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺对纳米晶发光的影响。结果表明:Co²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Mn²⁺这4种离子对DPA/CaF₂∶Tb³⁺纳米晶的发光具有强的猝灭作用,其中Fe³⁺的猝灭作用最强,浓度为5×10^-4mol/L的Fe³⁺对DPA/CaF₂∶Tb³⁺纳米晶在543nm处的荧光强度猝灭了92.75%,并探讨了Fe³⁺猝灭纳米晶的发光机制。

为探究SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺稀土发光材料循环再生利用的可行性,以废弃夜光聚酯(PET)长丝作为原材料,采用乙二醇醇解法降解夜光PET长丝。回收夜光纤维中的发光材料SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺。并通过改变催化剂(乙酸锌)的用量,探究催化剂含量对回收夜光纤维中发光材料性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、荧光余辉亮度测试仪和荧光光谱仪对夜光纤维中回收得到的发光材料的表面形貌和发光性能进行分析与表征。结果表明:发光材料的X射线衍射峰与PDF卡片基本一致,纺丝和降解过程不影响发光材料的光色特性和余晖衰减规律;当催化剂添加质量为0.5%时,回收得到的夜光粉纯度为91.67%,初始余晖亮度达到4.0891cd/m²。

玻璃纤维增强聚丙烯(GF/PP)复合材料和黄麻纤维增强聚丙烯(JF/PP)复合材料在汽车内饰材料中应用较为广泛。采用热重-差热分析仪分别研究氮气气氛中不同升温速率下两种复合材料的热分解特性,结果表明,GF/PP复合材料的热分解过程为一个阶段,JF/PP复合材料热分解过程为三个阶段;随着升温速率的提高,两种复合材料的初始分解温度、分解终止温度和最大热失重速率温度都出现不同程度向高温方向移动的趋势。使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Friedman法进行热解动力学分析,发现GF/PP复合材料的平均表观活化能均低于JF/PP复合材料的平均表观活化能,JF/PP复合材料的热稳定性更好。

为了比较尼龙线法和上浆剂法两种织物定型方式对T800级薄型碳纤维织物及其预浸料性能的影响,对应制备了两种薄型织物环氧预浸料及其复合材料层合板。利用3D光学影像测量仪、金相显微镜等手段对纤维排布情况进行表征分析,并对层合板力学性能进行对比测试。结果表明:相较于仅局部固定纬向纤维束的尼龙线法,上浆剂法定型的薄型碳纤维织物经纬纤维束排列结构更加紧密稳定,透光率更小,由其制备的复合材料经向力学性能更优,其中经向拉伸强度高出前者30.2%。但两种复合材料纬向纤维偏移角的波动无较大差异,纬向力学性能基本相当。纤维排布情况的不同造成了上述力学性能的波动。

为改善湿固化聚氨酯热熔胶(PUR)的热稳定性及耐水性,减少湿固化过程中CO₂气体的释放,提高其粘接性能,利用异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)改性PUR,得到硅烷封端改性PUR(SPUR)。结果表明,IPTS能够在不大幅增大SPUR黏度的情况下,有效地提高了粘接强度;随着硅烷封端率的增大,开放时间逐渐减小,剪切强度呈先升后降的趋势,并在硅烷封端率为20%时达到最大为13.54MPa,SPUR较未改性的PUR耐水性及耐热性有较明显提升。

以新癸酸钕(Nd)/二异丁基氢化铝(Al)/一氯二乙基铝(Cl)/异戊二烯(Ip)为催化剂进行了液体异戊二烯橡胶(LIR)的合成,并采用傅里叶变换红外光谱和核磁表征了聚合物的微观结构。结果表明,聚合体系中链转移反应主要由催化剂中Al用量决定,活性中心平均转移次数与Al用量呈线性关系,催化剂中Cl用量和Ip用量对链转移反应影响不大。在优化的催化剂配制条件下,催化剂用量低至Nd/Ip=1.5×10^-4时,能够合成出与进口产品分子量相当的LIR,其微观结构中只含有顺-1,4结构和3,4结构,其中顺-1,4结构含量在97.5%以上。

以球孔碳为模板,通过一步法和两步法合成了纳米磷酸铁锂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和扣电测试表征材料的性能。相比一步法,两步法合成的磷酸铁锂晶粒更小,各项电化学性能更好。结果显示:两步法磷酸铁锂的放电比容量在1C放电比容量为136mAh/g,循环后,比容量无明显衰减;而一步法磷酸铁锂1C放电比容量为108.9mAh/g,循环后比容量迅速衰减到100mAh/g以下。晶粒大小对于磷酸铁锂的电化学性能具有关键影响,而模板有利于控制磷酸铁锂纳米颗粒的形貌和尺寸。

采用缩水甘油胺类环氧树脂与固化剂甲基四氢苯酐,制备了系列耐热环氧树脂固化物。通过热失重分析、动态热机械分析、力学性能等测试,研究了环氧树脂与固化剂摩尔比对环氧树脂固化物性能的影响。结果表明:当环氧树脂与甲基四氢苯酐摩尔比为1∶2.5～3.5时,环氧树脂固化物的玻璃化转变温度(T_g)高于200℃;当摩尔比为1∶3时,环氧树脂固化物Tg最高为225.3℃,此时失重5%的温度为354.3℃,阻尼温域为75.5℃,拉伸强度为54.3MPa,断裂伸长率为5.2%,表现出优异的耐热性能、阻尼性能、力学性能。

以水杨醛乙二胺席夫碱和甲基丙烯酸为双功能单体,采用微波辅助反相乳液聚合法合成了席夫碱铜离子印迹聚合物[Cu(Ⅱ)-IIP]。通过对样品浓度、时间、pH、温度等一系列单因素条件的优化,得出在最佳条件下,Cu(Ⅱ)-IIP对Cu²⁺的饱和吸附量为107.25mg/g,是相同条件下Cu(Ⅱ)-NIP的2.7倍。对吸附数据进行拟合后发现,Cu(Ⅱ)-IIP对Cu²⁺的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,且准二级动力学模型(R²>0.99)能更好地描述其动力学行为。通过对固相萃取条件进行优化,发现最优条件为:Cu²⁺的质量浓度为10μg/L,pH=7。且该固相萃取柱重复使用5次后,萃取效率几乎没有变化。该方法的检出限为0.7764μg/L,相对标准偏差为2.59%,表明该方法对废水中的Cu²⁺的分析具有良好的精密度。

采用多聚甲醛对9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)进行改性处理,得到中间产物,再将中间产物在三乙胺的催化作用下与丙烯酰氯进行酯化反应,得到含有DOPO功能基团的新型阻燃中间体丙烯酸有机磷杂菲亚甲基酯(DOPOAA)。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、液相色谱质谱联用仪对产物进行了表征。

采用种子生长法,通过调整生长溶液中Cu(NO₃)₂的浓度制备金(Au)纳米棒,并通过扫描电子显微镜(SEM)和紫外吸收光谱图对样品进行表征。SEM结果显示Cu(NO₃)₂的加入使Au纳米棒有棒状物和块状物两种,随着Cu(NO₃)₂用量的增加,棒状物的数量减少而块状物数量增加。当Cu(NO₃)₂用量为3.0μL时,棒状物最少,结合紫外吸收光谱图发现样品的吸收峰只有一个,不存在Au纳米棒的纵向特征吸收峰。综上可得Cu(NO₃)₂的加入是会影响Au金纳米棒的生长,有利于块状金纳米材料的合成,这给块状金纳米颗粒的制备和生产应用提供了实验基础。

为探究金属钨在电磁屏蔽和射线防护领域的应用可行性,采用射频磁控溅射法,在高经密涤纶长丝织物表面沉积金属钨,探究钨薄膜的物化结构,并对表面沉积金属钨织物的电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明:溅射功率增加,钨的结晶度、取向度提高,钨膜的连续性、均匀性改善;溅射压强在一定范围内增加时,钨薄膜的结晶度、均匀性提高,但增至一定程度时,钨膜的匀整性反而下降;随溅射时间增加,钨薄膜连续性和匀整性提高。经实验优化后,在60W、1.0Pa、60min溅射条件下附带导电布的钨/涤纶复合织物平均电磁屏蔽性能值高达94dB,体现较好的电磁屏蔽性能。

开发针对青海盐湖卤水中铯资源的高效分离提取技术具有重要意义。采用对Cs⁺具有特异性吸附的磷钼酸铵(AMP)共价接枝共聚物P(苯乙烯-co-丙烯酸)[P(St-co-AA)]和P(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)[P(NIPAM-co-AA)]制备AMP功能化无规共聚物。然后,以P(St-co-AA)-AMP、P(NIAPM-co-AA)-AMP为原材料,基于自组装原理,构筑纳米管形貌作为吸附剂,以期实现对卤水中Cs⁺的有效分离和提取。结果表明:纳米管 P(St-co-AA)-AMP和P(NIAPM-co-AA)-AMP对Cs⁺的吸附过程均遵循准二级动力学模型规律,属于化学吸附,且均在25h达到吸附平衡,平衡吸附容量分别为13.02mg/g和16.97mg/g。综合考虑,认为P(NIAPM-co-AA)-AMP纳米管是其中最适用于盐湖卤水中分离提取Cs⁺的吸附材料。

嘧啶作为吡嗪的同分异构体,关于以嘧啶为基本结构单元合成的含能化合物报道较少。因此,为了研究以嘧啶环为母体的含能化合物的相关性能,采用密度泛函(DFT)方法在B3LYP/6-311G^*水平下,对18种硝基、氨基取代的嘧啶类含能化合物的理论密度、生成焓、爆速、爆压、热稳定性、化学稳定性及感度进行了计算分析。计算结果表明,嘧啶类含能化合物的理论密度为1.688～1.93g/cm³,固相生成焓(ΔH⁰_s)为-60.80～515.67kJ/mol,爆速(D)为6.60～8.77km/s,爆压(P)为18.69～35.57GPa,最弱键离解能(BDE)均大于180kJ/mol,目标含能化合物的感度通过静电平衡系数与硝基基团电荷值进行了综合衡量。根据理论计算结果,优选出稳定性及感度低于TATB,爆轰性能接近LLM-105的化合物分子A3、B13和感度及爆轰性能接近TATB的化合物分子B4,为嘧啶类含能化合物的合成提供可靠的理论预测。

采用水热法制备Ni-BiVO₄复合光催化剂,选择X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、BET比表面积、X射线光电子能谱(XPS)对复合催化剂进行表征分析。结果表明:Ni是以+3价掺杂于BiVO₄晶体中,对BiVO₄的晶体结构没有影响;Ni-BiVO₄复合催化剂的带隙为2.07eV,比表面积为1.909m²/g,其形貌发生了改变,与BiVO₄有相一致的衍射峰。以500W氙灯为光源,投加0.1g Ni-BiVO₄复合催化剂,降解100mL 10mg/L罗丹明B溶液,光照120min,降解效果达98.6%。经循环催化实验4次后,降解效率仍保持90%以上。

根据不同的质量比w(g-C₃N₄)∶w(TiO₂)制备了g-C₃N₄/TiO₂复合吸附剂,并在暗环境下以环丙沙星(CIP)为目标去除物研究了g-C₃N₄/TiO₂的吸附性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分别表征了g-C₃N₄/TiO₂的结构和形貌。结果表明:所制备的g-C₃N₄/TiO₂存在丰富的介孔结构,比表面积为143.5m²/g,总孔容为0.202cm³/g。w(g-C₃N₄)∶w(TiO₂)=1的g-C₃N₄/TiO₂对CIP的吸附效果最好,在pH=6～7区间内,吸附率取得最大值,吸附量随CIP浓度的增加而升高。

利用光化学合成法制备了SnO₂光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对材料进行表征。研究了该材料对Pb(Ⅱ)光催化还原性能。结果表明:SnO₂对Pb(Ⅱ)表现出良好的光催化还原性能。催化动力学研究发现在有机酸和Pb(Ⅱ)的混合体系里,乙酸-Pb(Ⅱ)表现出最大的表观速率常数,体现了较强的协同作用。

通过原位沉淀法将Ag₃PO₄沉积在MoS₂表面,制备Ag₃PO₄/MoS₂复合光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对其进行表征。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,考察Ag₃PO₄/MoS₂对RhB降解率的影响。结果表明:Ag₃PO₄呈类球状结构,颗粒直径约为100～200nm,且附着在绒球状MoS₂表面,两者有机结合。质量分数为1%的Ag₃PO₄/MoS₂光催化活性较好,可见光照60min,对RhB降解率达到97.95%。降解机理研究表明,h⁺与·O^-₂是降解RhB的主要活性物质。Ag₃PO₄/MoS₂光催化剂稳定性较好,重复使用4次,对RhB降解率仍可达81.03%。

以制备的多孔氮化硼为吸附剂,利用X射线光电子能谱技术(XPS)和BET对其进行表征,并探讨了所制备吸附剂对废水中镉和镍吸附和解吸的影响因素。吸附5min后,吸附时间的延长对镉和镍的去除率无影响;投加量的增加,使重金属镉和镍的去除率得到显著提高;pH不高于6时,去除率随pH的升高而增加。pH不高于3时,镉和镍的解吸率较高;温度升高对解吸反应有利;超声比水浴更有助于解吸率的提高,且缩短解吸平衡时间。X射线衍射、扫描电镜和红外光谱分析表明解吸后的多孔氮化硼晶型结构及表面形貌未发生明显变化,但镉和镍的吸附导致表面官能团位置发生偏移。

采用维生素C化学还原法将氧化石墨烯(GO)还原为还原氧化石墨烯(rGO),并分别通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪以及扫描电镜对样品进行表征。将rGO与硅橡胶共混得到多组不同质量比的硅橡胶/rGO复合薄膜,并分别通过温度采集系统以及电子万能材料试验机对样品进行表征。将rGO含量为8%的薄膜植入软体弯曲致动器中作为光热转换层,并在致动器的空腔内注入丙酮液体,制备得到通过丙酮的液-气相变驱动的软体弯曲致动器,观察并通过录像记录致动器在红外光照下的弯曲运动,得到致动器弯曲角随光照时间的变化规律。

介绍了材料Seebeck效应的定义及其原理,并对比分析了水泥基材料单掺和复掺不同热电相材料(碳材料、金属氧化物、金属和部分工业废弃物)的热电性能,发现在温差作用下产生多重热电载流子的迁移和扩散作用。复掺热电相的水泥基复合材料不仅具有更高的Seebeck系数,而且其热电性能更加稳定,这对基于水泥基复合材料温差发电效应的交通结构融雪化冰、海洋混凝土结构腐蚀阴极防护等具有重要工程意义。

主要论述了固体火箭发动机碳/碳(C/C)复合材料喷管喉衬的成型工艺。选用T300-10K的碳纤维丝束和直径为1mm的碳棒作为原材料,编织工具采用金属材质且涂有抗氧化层的上盖板,下底板以及插棒板等,进行人工编织C/C喉衬的预制体,按0°、120°、240°三个方向编完一个循环,将碳纤维丝束向下底板压实,依次累积,直到碳纤维丝束达到所需厚度。然后采用化学气相沉积(CVI/CVD)沉积碳基体填充到预制体的孔隙中,再利用沥青加压浸渍沉积碳基体,采用多种工艺相结合的方法最后在常压浸渍沥青得到高密度的C/C复合材料。将机加工制得的C/C复合材料喉衬毛胚件进行石墨化处理,提高其耐高温性能,最后在喉衬表面涂上抗氧化涂层得到高性能的C/C复合材料喉衬产品。

建筑能耗在全世界能源消耗中占有相当大的比例,将具有储热功能的相变材料与建筑材料复合并应用于建筑领域,可以有效地降低能源消耗,实现节能的目的。综述了无机水合盐相变材料的性能特点、无机水合盐相变建筑材料的制备方法以及在建筑节能领域的应用,并对其未来的研究重点进行了展望。

以铁观音茶叶为原料,使用水热法合成发蓝色荧光的碳量子点(CQDs),采用透射电镜对其形貌进行表征,通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对其发光性能进行研究。将合成的CQDs作为荧光探针用于水体中Cr⁶⁺离子的检测,探讨了pH、反应时间对Cr⁶⁺离子检测的影响。结果表明:在最优检测条件下,CQDs的荧光猝灭率与Cr⁶⁺离子浓度呈现良好的线性关系,检测的线性范围为2.0～9.0μmol/L,检测限为0.15μmol/L,加标回收率为94%～102%。该法具有高灵敏度、高准确性,对Cr⁶⁺离子的检测取得了较好的效果。

改性沥青广泛应用于道路工程建设,但微观层面上的沥青改性机理尚缺乏统一结论。采用分子动力学模拟方法,研究了四种聚合物改性剂分子与沥青分子之间的相互作用。基于基质沥青和改性沥青分子模型的溶解度参数、相互作用能及自由体积计算,解析了聚合物分子化学结构对沥青特性的影响。研究发现,沥青分子中芳香分含量越多,其溶解度参数与聚合物改性剂分子越接近;改性剂中存在杂原子,可对沥青分子起到一定的吸引作用;沥青模型加入改性剂分子后,自由体积有减小趋势,说明改性剂的加入,使部分沥青组分在改性剂周围产生了聚集效应,形成区域集中状态,沥青密度增大,稳定性增强。

介孔SiO₂纳米粒具有较大的比表面积、均匀可控的粒径、良好的生物相容性和生物降解性,被广泛用于药物载体。通过对介孔SiO₂纳米粒进行刺激响应性修饰作为药物载体方面的研究进行了归纳总结,并对其未来发展趋势进行了展望。

首先采用共沉淀法制取稀土铈离子掺杂改性无定形磷酸钙粉体,然后将其与医用聚乙烯醇混合并研磨均匀,作为打印粉末材料。使用纯水作为粘接溶液,通过3D打印方式制取骨移植修复材料,并采用Fourier红外、粉末X射线衍射和电子扫描电镜进行相关结构表征。着重研究铈离子含量对无定形磷酸钙粉体的稳定性、水化相变能力和孔隙结构的影响规律,并重点探讨分析聚乙烯醇含量对骨成品的力学性能、孔隙数量和成型精度的影响规律,从而确定了骨成品的最佳打印配方。

采用开环聚合法制备了聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCL-PEG-PCL)共聚物,再采用水包油包水(W₁/O/W₂)复乳法制备载姜黄素PCL-PEG-PCL微球,研究载药微球释药行为。通过红外光谱(FT-IR)、热重分析仪、扫描电镜(SEM)等技术对其组成及结构进行表征。FT-IR结果表明PEG接枝上PCL;SEM结果表明微球形貌圆整;粒度分析表明粒径范围在6.3～10.3μm;热分析结果表明在30～60℃内微球存在相变过程;体外释药结果表明微球对药物具有缓释功能,释药机制以扩散为主,微球外部骨架溶蚀为辅。

为满足新型加热不燃烧卷烟滤棒低吸阻、低过滤的要求,开发出超高单旦醋酸纤维。阐释了超高单旦醋酸纤维的成形过程,分析了超高单旦醋酸纤维的表面形貌、截面异形度、拉伸性能和滤棒吸阻,比较了与其他醋酸纤维的性能差异。结果表明,超高单旦醋酸纤维需通过甬道停留时间的延长或甬道内气体流量和温度的提高实现顺利成形;超高单旦醋酸纤维纵向表面有沟槽,横截面为Y形,且截面异形度大;低吸阻(750Pa)使超高单旦醋酸纤维在新型加热不燃烧卷烟领域具有广阔的应用前景。

以壳聚糖与Fe₃O₄纳米颗粒为原料,采用反向悬浮交联法制备壳聚糖磁性纳米材料,以其对亚硝酸盐吸附率为指标,优化制备工艺。通过响应面试验得到最佳制备条件为合成温度65℃,pH=9.40,Fe₃O₄添加量0.29g,在此条件下得到的壳聚糖磁性纳米材料对亚硝酸盐的吸附率为53.07%。红外光谱分析表明壳聚糖与Fe₃O₄纳米颗粒交联成功。通过磁性对比发现壳聚糖磁性纳米材料具备较强磁性。电镜下观察壳聚糖磁性纳米材料表面多孔隙,与壳聚糖、Fe₃O₄的表面形态存在明显不同。

使用硅烷偶联剂KH-550对钛合金表面进行预处理,研究了硅烷偶联剂预处理液浓度、钛合金热处理方式、橡胶硫化工艺对钛合金和丁腈橡胶粘接强度的影响。结果表明,使用硅烷偶联剂处理钛合金可以有效提高钛合金与丁腈橡胶的粘接强度。将钛合金在浓度为10%的硅烷预处理液中浸泡之后,于130℃下热处理1h,再与丁腈橡胶粘接,效果最好。

采用溶剂热法制备出含Ti³⁺自掺杂的黑色TiO₂薄膜,采用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射吸收光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等手段对其进行了表征。光催化结果显示,黑色TiO₂薄膜的可见光催化活性高于白色TiO₂薄膜,对罗丹明B的降解速率提高了约18%。其优越的可见光催化活性归因于表面的无定形TiO₂和较高的Ti³⁺含量。

以片状g-C₃N₄为载体,采用离子交换法制备出具有可见光催化活性的多面体Ag₃PO₄,通过化学沉积法制备出不同质量比的g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等方法对催化剂材料进行表征,在可见光的照射下,光催化降解染料罗丹明B和亚甲基蓝,评价催化剂的光催化性能。结果表明,g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合材料的催化性能远强于纯的g-C₃N₄和Ag₃PO₄,且质量比为1∶3时催化降解效率最佳;催化剂重复使用3次后,对罗丹明B和亚甲基蓝的降解率仍可达80%以上,证明g-C₃N₄/Ag₃PO₄是一种可重复利用和催化性能良好,且环境友好的光催化材料。

合成出一种新型长链锌卟啉配合物——四[3,5-二(甲氧基)-4-(十四烷基酰氧基)]苯基卟啉锌(Zn-P),将其与氧化石墨烯(GO)杂化复合,制备出一种新型的长链卟啉锌－氧化石墨烯复合材料(Zn-P/GO)。通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)、红外光谱(FT-IR)等研究,发现复合材料Zn-P与GO的结合方式为-非共价键堆积。为研究Zn-P/GO的光降解性能,选择亚甲基蓝(MB)为模型有机污染物,研究了不同光源条件下复合材料催化降解效率。

采用磁控溅射在衬底上溅射掺铝氧化锌(AZO)和掺锡氧化铟(ITO)薄膜,比较AZO薄膜和ITO薄膜的光谱响应范围及其光学与电学综合性能。在厚度为200nm左右时,AZO薄膜的品质因子(0.61×10^-3Ω^-1)比ITO(2.23×10^-3Ω^-1)小一个数量级,当薄膜厚度增加到390nm左右时,AZO薄膜的品质因子为2.05×10^-3Ω^-1,ITO薄膜的品质因子为4.16×10^-3Ω^-1,此时AZO薄膜的品质因子与213nm的ITO薄膜的品质因子数值接近,而两种薄膜的厚度差仅为182nm。在厚度可允许的条件下,选择AZO薄膜作为太阳电池的透明导电电极,可降低成本,此研究对推动廉价太阳电池的发展具有重要意义。