简要介绍了国内外碳纤维(CF)改性聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦磨损性能的研究进展,分析了不同因素对CF/PEEK复合材料摩擦磨损机制的影响,简述了CF/PEEK复合材料在不同领域的应用研究,最后展望了CF/PEEK复合材料在未来的研究方向。

聚偏氟乙烯(PVDF)因其独特的压电效应,具有较好的科研价值和应用前景。通过优化PVDF的压电性,综述了近年来PVDF薄膜的制备和表征方法,尤其是PVDF在柔性压电传感器、能量收集、电子皮肤、振动检测和结构健康监测等领域的应用,并展望PVDF电子器件的前景。

随着现代信息技术的不断发展,集电、磁于一身的多铁复合薄膜材料因其独特的物理特性已在换能器、传感器、存储器等领域应用广泛。然而,尽管多铁复合薄膜克服了陶瓷因高温烧结造成磁电耦合系数较小的缺点,但多铁复合薄膜中的铁电相也存在韧性差、脆性大,从而限制其在柔性器件中的应用。通过将铁磁相与具有柔性的铁电相复合而成的柔性多铁复合薄膜理论上可获得强的磁电耦合性能,同时因其具有优异的柔韧性和延展性,有望应用于便携式可穿戴设备、医疗设备、磁电传感器设备等领域。但是,柔性多铁复合薄膜的磁电耦合效应与磁电相的性能、组成、两相的接触面积以及两相间的复合形式等因素有关,其中,复合形式是影响耦合系数的关键因素。因此,综述了国内外复合形式影响柔性多铁复合薄膜磁电耦合效应的研究进展,并提出了一些亟待解决的问题。

随着超浸润界面理论的揭示和制备技术的成熟,超疏水功能材料已被广泛应用于环境、能源、健康等重要领域。基于一体化成型、规模化制备、按需结构设计、表面精细结构控制等优势,智能化3D打印技术也开始在超疏水功能材料的制备中发挥关键作用,然而关于其制备技术和实际应用的评述较为匮乏。因此,首先阐述了固体表面浸润理论和超疏水界面构筑机理,然后回顾了超疏水材料的传统制备方法,重点介绍了基于不同3D打印成型原理的超疏水材料制备技术,并重点综述了3D打印超疏水功能材料的应用研究现状,最后提出了当前研究领域尚存在的问题与挑战。

电子设备的迅速发展和广泛使用产生了大量电磁波,不仅影响其他电子设备的正常运行,还对人类健康造成危害。高性能电磁干扰屏蔽(EMI)和电磁波吸收(EMA)材料对控制电磁污染、保护人体和其他系统在民用或军事应用中至关重要。作为一种新型的二维材料,MXenes因具有特殊的层状结构、高比表面积、丰富的天然缺陷和特殊的金属特征,近年来在电磁屏蔽和微波吸收领域引起了广泛关注。主要介绍了Ti₃C₂T_x MXene的合成方法和特点,并总结了近年来它在电磁屏蔽和微波吸收性能方面的最新研究和应用。主要创新点在于重点介绍Ti₃C₂T_x MXene的合成工艺、结构设计以及引入不同材料形成不同复合材料对其电磁性能的影响。

就接枝化UIO-66材料用于废水中重金属的去除进行概要总结,列举了UIO-66材料的合成,详细讨论了接枝化UIO-66材料吸附去除重金属之间的相互作用和吸附机制,提出UIO-66材料在水处理领域中的应用挑战和前景。

目前制备电致变色器件大多使用的是刚性基底,刚性基底存在厚度大、共型性差、机械强度低和成本高等不可忽视的问题,阻碍了电致变色技术及其商业化的发展。相比于刚性基底,柔性基底具有体积小、重量轻和可弯曲等优点。综合评述了铟锡氧化物/聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO/PET)在氧化钨电致变色薄膜中的最新研究进展,介绍了氧化钨/ITO/PET复合材料的制备方法和实际应用。最后,对目前存在的一些挑战进行了概括与讨论,并对柔性电致变色材料的发展进行了展望。

聚己内酯(PCL)具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性,且PCL静电纺丝织物比表面积大、透气性能好可应用于组织工程、伤口敷料等领域。但PCL静电纺丝织物性能单一无法满足在医疗材料领域的应用,故通过改性技术提高织物的应用性能。基于交联技术介绍了PCL静电纺丝织物常用改性方法以及交联改性的PCL静电纺丝织物在医用材料领域的应用现状。

超疏水吸波材料同时具有超疏水性能和微波吸收性能,达到自清洁、抗污、防水的目的,可应用于长久寿命微波吸收和电磁屏蔽纺织品等领域。介绍了超疏水与微波吸收性能协同作用的基本原理,阐述了超疏水吸波材料的制备方法,分析了其主要的应用领域,概括了超疏水吸波材料研究中目前存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。

金属有机骨架(MOFs)材料因比表面积大、孔隙率高、结构可调及生物相容性好等诸多优势而具有广阔的应用前景。银纳米粒子(Ag NPs)具有优异的抗菌、催化及光电性能,但在合成过程中易发生团聚而导致性能降低。MOFs丰富的孔隙结构能够起到分散和固定Ag NPs的作用,MOFs材料可与Ag NPs协同作用,从而提高和拓宽银负载金属有机骨架(Ag@MOFs)复合材料的性能和应用领域。归纳了不同种类及形貌的Ag@MOFs复合材料,综述了Ag@MOFs复合材料的合成方法以及在抗菌、催化及传感检测领域中的研究进展,指出了该复合材料面临的挑战并展望了其未来发展前景。

具有众多优良性能的SrTiO₃已经受到人们的广泛关注。钛酸锶光催化剂能够在光子的激发下生成强氧化性的羟基自由基和超氧离子自由基等,进而有效地降解废水中有机物。然而,SrTiO₃作为光催化剂,具有对可见光利用率小、难回收等问题。针对此问题,分析了相关文献中关于制备和改善SrTiO₃性能的方法,总结了复合高吸附性材料、复合半导体、掺杂元素、改善结构、建立特定制备方法和复合可回收材料对SrTiO₃光催化剂的性能影响和改性方法,并对今后的研究发展方向提出展望。

石墨烯由于其优异的摩擦学性能常作为添加剂改善润滑剂摩擦性能。基于此,综述了石墨烯添加环氧树脂(EP)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)这3种高分子聚合物摩擦性能研究现状,简要介绍了石墨烯的性质以及3种高分子聚合物的用途和优缺点。重点总结了石墨烯添加3种高分子聚合物所得复合材料在摩擦过程中的摩擦机理。提出了石墨烯增强高分子聚合物的摩擦学性能关键在于石墨烯在基体中的分散性和它们之间的界面强度,以及选择合适的材料进行多元添加可以产生多种材料之间的协同作用。

石墨烯材料较差的分散稳定性是限制其应用的主要因素之一。归纳总结了目前石墨烯分散稳定性的研究进展,分别对石墨烯团聚分散机理、常见的分散和稳定方法进行阐述,分析了目前研究中存在的问题,以及未来的研究方向,以期为石墨烯的应用提供更多参考。

锂离子电池单晶型高镍三元正极材料因其稳定的晶体结构和优异的循环性能,已成为目前正极材料研究的热点。但其制备过程采用的过高烧结温度和过量锂源等方法,也会导致杂质相和锂残留的产生,引起比容量降低和倍率性能下降。对单晶高镍三元正极材料的结构特点做了介绍,总结了现有制备单晶高镍三元正极材料的手段,并对提升材料性能的改性工作做了介绍,探讨了结构变化对材料电化学性能的影响,以期为后续高性能单晶高镍三元正极材料的研究提供借鉴。

采用两步水热法制得高长径比钛酸钡纳米线(BTNWs),并采用溶液法制备了介电性能优异的碳纳米管(CNTs)/BTNWs/聚偏氟乙烯(PVDF)三相复合材料,研究了CNTs和BTNWs掺入量对三相复合材料介电性能和击穿性能的影响。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对三相复合材料的形貌、结晶行为进行了表征。结果表明:当水热温度为95℃、反应时间为24h时,BTNWs的长径比最高;CNTs及BTNWs在复合材料中均匀分散无明显团聚现象。介电性能分析表明:BTNWs能够有效降低CNTs之间的接触,有效提升复合材料介电性能和击穿性能;在频率为10³Hz条件下,当CNTs掺入量为5%(质量分数),BTNWs掺入量为15%(质量分数)时三相复合材料的相对介电常数高达24.7且介电损耗仅为0.12。

在空气气氛、吸收剂量分别为60kGy、120kGy、180kGy、240kGy、300kGy条件下,采用电子束对乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜进行辐照,研究辐照后ETFE薄膜的结构变化。结果表明:辐照引起ETFE薄膜的表面氧化,在1758cm^-1和1850cm^-1处出现新的红外特征峰。随吸收剂量的增加,其结晶度发生变化,在120kGy吸收剂量下,ETFE薄膜的最大结晶度为38%。随吸收剂量增加,辐照后ETFE的内部分子链断裂程度增加,其分子链变短,分子量变小。当吸收剂量为300kGy时,ETFE薄膜的长周期和回转半径最小分别为15.41nm和7.55nm。辐照后ETFE薄膜的微观结构变化对于其在离子交换膜和滤膜应用具有重要的学术意义和工程价值。

咪唑类离子液体(IL_s)对CO₂具有良好的亲和性和溶解性。离子液体与聚酰亚胺膜材料相结合,可以解决目前CO₂难以分离和回收的问题。选用3种烷基链长度不同的离子液体与聚酰胺酸进行共混,通过高速搅拌器制备出一系列聚酰亚胺/离子液体共混膜,IL_n含量为5%、10%、15%、20%。采用薄膜拉伸强度测试仪和气体透过仪对膜进行了测试。结果表明:离子液体共混的聚酰亚胺薄膜的力学性能相对于纯膜来说均有所提高。当离子液体为IL₂,共混含量为20%时,膜对CO₂的渗透性能最好,为1.5033Barrer,是纯膜的3倍;当离子液体为IL₂,共混含量为15%时,膜对CO₂/CH₄的分离性能最好,为21.7859,约为纯膜的7倍。

碳纤维预浸料作为外场胶结维修补片的主要材料,其固化工艺将直接影响补片的微观结构和力学性能。针对一种碳纤维预浸料进行差示扫描量热测试,研究预浸料的固化反应特征温度和固化动力学参数,并对不同固化工艺的维修补片进行微观形貌分析和拉伸性能测试。结果表明,不同固化保温时间得到的试样样条拉伸性能有明显差别,且拉伸强度和弹性模量随固化保温时间的增加而增大,充分的固化使得试件性能变得更为均匀,但拉伸破坏应变保持不变。保温时间越长,随着固化度的增加,树脂和碳纤结合地更加良好,因此复合材料的拉伸性能更好。该碳纤维预浸料在温度436.4K条件下固化,并保温120min制作的维修补片具有最佳拉伸力学性能。

以多官能环氧树脂TDE-85、E-51环氧树脂、活性稀释剂和固化剂为主要原材料,制备了一种中高温固化的环氧树脂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究树脂固化行为,利用Kissinger和Crane方程求得该树脂的固化反应动力学参数,并使用T-β外推法得到该树脂的最佳固化温度,从而建立了该环氧树脂体系的固化动力学模型。在此基础上,以该树脂为基体,T800碳纤维为增强相,采用缠绕模压工艺制得复合材料单向板及NOL环。利用扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌,通过动态机械热分析仪发现T800碳纤维/EP复合材料的储能模量随温度的升高而降低,损耗因子峰值对应的玻璃化转变温度为137℃。复合材料单向板在室温下的拉伸强度为2784MPa,NOL环在350℃下的拉伸强度为1349MPa,其拉伸强度随温度的增加而减小。

以聚偏氟乙烯(PVDF)为纺丝溶质,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)为混合溶剂,配制不同浓度和不同溶剂配比的纺丝溶液,利用静电纺丝技术制备了PVDF纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角测量仪、ImageJ软件对所制纳米纤维膜的微观形貌、疏水性能、纤维直径等进行分析,研究了不同浓度和不同溶剂配比对纳米纤维膜的影响。结果表明:当溶液浓度为10%(PVDF质量分数),DMF/THF溶剂配比为3/2时静电纺丝制备的纳米纤维膜纤维形貌良好,直径分布均匀,具有良好的疏水效果。

以氟代烷氧基聚磷腈(TOAPF)/三元乙丙橡胶(EPDM)作为并用基础胶,通过复配、硫化制备出TOAPF改性EPDM包覆层,并研究了包覆层的硫化特性、力学性能、热失重特性、耐烧蚀性能及抗硝化甘油迁移性能。硫化特性分析结果表明,随着EPDM包覆层配方中TOAPF用量的增大,焦烧时间与正硫化时间基本保持不变,最低转矩、最高转矩以及转矩差逐渐降低;力学性能研究结果表明,随着EPDM包覆层配方中TOAPF用量的增大,包覆层的拉伸强度逐渐降低,延伸率逐渐提高;热失重特性和耐烧蚀性能研究结果表明,通过TOAPF/EPDM并用的途径可以提高EPDM包覆层的耐热性和耐烧蚀性。由于TOAPF具有优良的耐化学腐蚀和耐油性,在EPDM包覆层中引入TOAPF可以提高包覆层的抗硝化甘油迁移能力。

采用低分子量溴化聚苯乙烯(LBPS)与三氧化二锑(Sb₂O₃)按固定比例复配,制备LBPS-Sb₂O₃协同阻燃剂,与玻璃纤维(GF)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔融共混制备了阻燃玻纤增强PBT。研究了LBPS-Sb₂O₃阻燃体系对玻纤增强PBT的热稳定性、燃烧性能和机械性能的影响。结果表明:玻纤增强PBT中LBPS-Sb₂O₃质量分数占比为17%、19%和21%时,UL94阻燃级别均达V-0级,质量分数为19%时,极限氧指数达36%以上,阻燃效果较优;拉伸强度呈现先增加后降低的趋势,当LBPS-Sb₂O₃质量分数占比为17%时,拉伸强度增加至53.9MPa,当质量分数由19%增至21%时,拉伸强度显著降低;LBPS-Sb₂O₃的加入,使玻纤增强PBT的初始分解温度略有下降,熔融温度基本保持不变;锥形量热仪燃烧测试表明,LBPS-Sb₂O₃的加入有效地降低了玻纤增强PBT的燃烧熄灭时间、有效燃烧热、总热释放量、热释放速率峰值和平均CO₂产量,但总烟气释放量和平均CO产量增加。

采用三官能度的四种分子量的聚醚多元醇(300、500、1000和3000)与异氰酸酯(PM200)“一步法”全水发泡制备聚氨酯泡沫(PUF)。采用热重分析、Flynn-Wall Ozawa法、锥形量热仪和烟密度分析了不同分子量对PUF热稳定性和燃烧性能的影响。结果表明,随着聚醚多元醇分子量的增加,材料的活化能先增大后减小。使用1000分子量聚醚多元醇制备的PUF具有最高的活化能和最佳的热稳定性,最低的峰值放热率(469kW/m²)和烟密度(51.3),这一测试有助于探索阻燃泡沫的固有燃烧行为。

以正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷为共聚硅源,加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺,酸催化制备硅溶胶,并添加遮光剂SiC,混合均匀后在碱性条件下老化得到SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂溶胶,再利用疏水改性、溶剂交换等后处理工艺,常压干燥得到SiC掺杂改性SiO₂气凝胶。考察了双硅源体系SiO₂气凝胶的组织性能、表面形貌、物质构成和孔结构等,进一步分析了不同SiC掺杂量和温度条件对SiO₂气凝胶隔热性能的影响。结果表明,SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂气凝胶的导热系数在700℃条件下可低至0.0482W/(m·K),且具有良好的高温隔热性能。

以醋酸纤维素(CA)为原料制备静电纺丝纤维膜,研究其可纺性能。结果表明,在CA的质量分数为10%～12%,纺丝距离为10～15cm,纺丝电压为12.5～17.5kV,丙酮/DMAc溶剂配比为6∶3的纺丝条件下,可以获得粗细均匀,表面平滑,且直径小于700nm的CA纳米纤维。将制备的纳米纤维膜脱乙酰化处理后,利用原位聚合法制备聚吡咯/醋酸纤维(PPy/D-CA)复合导电膜,并对其电热性能进行测试,结果表明PPy/D-CA复合导电膜具有较好的电热性能。

海洋环境下,尤其热带海域常年处于高温、高湿、高盐雾和高紫外线状态,相对湿度一般在80%以上,因此飞机机匣的服役环境就更为恶劣。受海雾、海水飞溅等多种因素的影响,还要遭受发动机排出的烟气侵蚀,如果机匣等设备表面防护能力不足,极易产生腐蚀和发霉等问题,从而使传动系统的使用寿命缩短,影响发动机正常工作。海洋化工研究院有限公司研究了一种机匣用高防腐涂层体系,并确定了涂料配方。检测结果表明,该涂层体系具有良好的耐盐雾、耐湿热及耐介质等性能,能够有效地保护机匣不受腐蚀,延长使用寿命。

在非共价键的作用下将氧化石墨烯(GO)与咪唑基离子液体(IL)结合在一起,之后和纳米二氧化钛(TiO₂)通过固态分散法制备出IL/GO-TiO₂复合材料。通过FT-IR、SEM、XPS、UV-Vis对材料的结构和形态进行了表征,并研究了其作为吸附光催化剂在紫外光下去除甲基橙(MO)的效率。实验结果表明,通过IL对GO的功能化,使复合材料的吸附和光催化性能有了很大提升。IL/GO在减缓电子和空穴的重组速率的同时,扩大了TiO₂的光吸收范围,使TiO₂的光催化性能发挥得更好。羟基自由基和超氧自由基是IL/GO-TiO₂复合材料光催化降解MO的主要活性物质。在催化剂投加量为0.325g/L、pH=3、MO浓度为20mg/L条件下对MO的去除效率可以达96.6%。

采用流延法制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,利用空间环境地面模拟设备,研究了空间环境中质子辐照对PI薄膜表面结构、化学组成和摩擦学性能的影响,探讨了质子辐照对材料的影响机理。结果表明:质子辐照导致PI分子链的结构发生了变化,PI薄膜表面发生了碳化反应,硬度与弹性模量显著提高,平均粗糙度降低。质子辐照改善了PI薄膜的摩擦磨损性能。

将少量聚丙烯(PP)混入聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中,制备了具有明显纳微米交替纤维层叠结构的熔喷非织造材料。通过扫描电镜探讨共混量及熔喷工艺参数(牵伸风温、牵伸风压及接收距离)对纳微结构的影响。结果表明:当聚合物温度低于295℃,PBT与PP混合呈“部分相容”状态,这是形成明显纳微结构的基础。在牵伸风温270℃,牵伸风压0.02MPa,接收距离20cm的条件下,PP含量为5%的混合原料可制备得到最细纤维直径0.32μm,最粗纤维直径10.88μm,CV值98.53%的双组分共混熔喷非织造材料。

选用季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A)接枝改性聚丙烯,再与聚乳酸(PLA)共混,基于两步法熔融共混工艺制备得到改性聚丙烯/PLA(m-PP/PLA)复合材料。考察了m-PP/PLA复合材料结晶行为、热学性能、力学性能、流变性能、微观形貌的影响因素。结果表明:含有接枝改性后的PP与PLA共混后能够明显地提高复合材料的相容性和结晶度,进而提高复合材料的力学性能。当PET4A添加质量为2%,引发剂过氧化二异丙苯(DCP)质量含量为0.05%时,复合材料结晶度达42.0%,综合力学性能最佳,冲击强度和拉伸强度比纯PP/PLA分别提升了25.96%和27.25%。

通过高温固相法制备了Al-Zr共掺杂钴酸锂正极材料,探究了钴酸锂正极材料在高电位下的循环稳定性以及终烧温度和终烧保温时间对材料形貌、电化学性能的影响。采用扫描电子显微镜、恒流充放电和交流阻抗技术表征了材料的形貌和电化学性能。研究表明:在终烧温度1000℃、终烧保温时间16h条件下制备的材料颗粒分散均匀、粒径范围1～5μm。在0.1C电流密度下首次放电比容量为187.4mAh/g,循环50圈后容量保持率仍有91.3%,高电位下充放电循环稳定,容量高。

随着弹体的侵彻能力逐渐增强,复合防弹装甲成为不可或缺的装备之一。基于ANSYS建立了陶瓷/纤维/阻尼复合防弹靶板的冲击有限元模型,揭示了材料参数和几何参数对复合防弹靶板的影响规律,利用多目标遗传算法优化了碳化硅陶瓷/碳纤维/超高分子量聚乙烯纤维/背层阻尼复合防弹靶板结构,并通过实验验证了优化设计结果的可信性。结果表明:同面密度条件下,涂刷一定厚度背层阻尼对靶板防弹性能的提升较为显著;采用遗传算法优化后的复合防弹靶板结构为:6.9mm碳化硅陶瓷/4.8mm碳纤维层合板/6.0mm超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维层合板/1.1mm阻尼,面密度为36.236kg/m²。相同防弹性能条件下,与陶瓷/装甲钢结构靶板相比,优化后的靶板面密度降低超过49%。

采用“二步聚合”法和纳米粒子沉积法相结合制备超疏水涂层,并通过调节涂层中纳米粒子含量调控涂层的结构和性能。结果表明:纳米粒子团聚使涂层表面呈微纳米多级粗糙结构,在满足应用要求的前提下,所得涂层接触角最大能达157.7°、滚动角仅为4°。该超疏水涂层在3.5% NaCl溶液中表现出良好的耐蚀性能。

采用湿法混合、冷压烧结工艺制备了氮化硼纳米片(BNNSs)改性聚四氟乙烯复合基板,研究了羟基化处理、硅烷偶联剂(KH-792)、氟碳表面活化剂(FC-4430)及可溶性聚四氟乙烯(PFA)处理对BNNSs分散性及复合基板力学性能、介电性能的影响。结果表明:采用FC-4430和PFA对羟基化BNNSs进行功能化处理可以得到性能较优异的复合基板,BNNSs质量分数为8%时,BNNSs改性聚四氟乙烯复合基板的介电常数为2.44,介电损耗为0.00137。

通过溶剂热法合成了一系列新型铁掺杂UIO-66纳米材料(xFe-UIO-66),并进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、N₂吸附脱附等温线等表征及用于水中盐酸四环素(TCH)吸附。通过静态吸附实验,考察了Fe掺杂量、pH、反应温度、吸附剂添加量等对吸附性能的影响,结果表明:当Fe∶Zr=0.8∶1(摩尔比)时(0.8Fe-UIO-66),在TCH初始浓度为20mg/L,温度298K,吸附剂投加量为0.3g/L条件下,0.8Fe-UIO-66对TCH的吸附性能最好、去除率可达到99.64%,最大吸附量为227.45mg/g。此外,共存离子实验中发现,在含有Cl^-、NO^-₃、SO^2-₄、CO^2-₃的水体中,0.8Fe-UIO-66仍具有较强的吸附TCH能力,吸附机理涵盖有离子间静电作用、芳香环间π-π相互作用,吸附过程符合准二级动力学和Freundlich模型,5次循环实验后依然保持80%吸附性能。

为了抑制相变材料微胶囊(MicroPCMs)的过冷结晶,采用水热合成法,在140℃条件下,以ZnCl₂为前驱体,硬脂酸(SA)为表面修饰剂,相变材料正十八烷(n-Oct)为反应介质,制备了包含ZnO纳米颗粒的n-Oct悬浮液。以此悬浮液作为相变材料,采用悬浮自由基聚合制备交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材的MicroPCMs(ZnO/n-Oct@PMMA)。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试表明,微胶囊呈核壳结构,表面有凹陷,粒径为1～5μm,囊内ZnO颗粒大约10～100nm。差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)测试表明,ZnO的存在对胶囊的耐热性能影响不大,但使微胶囊的异相成核结晶焓增加了47.8%,较好地抑制了相变材料微胶囊的过冷结晶行为。

以葡萄糖水热炭化为碳源,木质素磺酸钠为原料,制备了木质素基吸附剂。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析等手段对样品进行了分析和测定。采用木质素基吸附剂对重金属离子进行了吸附研究,讨论了多个因素对吸附的影响。研究了相应的吸附机理,如拟一级动力学、拟二级动力学、Langmuir吸附等温线、Freundlich吸附等温线。通过吸附研究,木质素基吸附剂对铅离子吸附容量为286mg/g,同时吸附过程遵循拟二级动力学和Freundlich吸附等温线模型。

利用玉米秸秆作为原材料,以ZnCl₂为活化剂,在1.5mol/L的浸渍浓度、热解温度600℃和热解时间90min的条件下,制得活化生物炭(ZBC)。在100mL/L的模拟铅废水中,ZBC添加量为1g/L,其饱和吸附量为89.6mg/g。另外,利用ZBC为载体,通过氮掺杂制备出氨基生物炭,通过单因素实验获得了吸附能力最佳的氨基生物炭(NZBC)。NZBC在饱和吸附时间下对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为126.8mg/g,比ZBC生物炭提高了40%。NZBC吸附动力学研究表明,对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合拟二级反应过程,化学吸附是主要的吸附机制。

通过巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法,研究了具有不同结构的6种阴离子柱杂化的金属有机骨架材料(AP-MOFs)对N₂/CO₂的吸附与分离性能。主要研究了这6种AP-MOFs材料分别对N₂、CO₂的单组分吸附、N₂和CO₂的二元等摩尔混合气体吸附,以及N₂/CO₂的分离性能。通过AP-MOFs对N₂、CO₂的单组分吸附性能研究发现,非互穿结构比互穿结构更有利于N₂、CO₂的吸附。通过N₂/CO₂的二元等摩尔混合吸附性能研究发现,拥有较高CO₂吸附热的非互穿结构(SIFSIX-3-Cd)具有更优异的分离性能。综上所述,具有互穿结构的AP-MOFs材料有利于CO₂的吸附,而非互穿结构的AP-MOF则有利于CO₂/N₂分离。

为制备出对结晶紫(CV)废水高效去除的可再生吸附剂,以农林废弃物-玉米芯为原料,采用KOH活化法制备出密集的孔隙,相连似“葵花”状的玉米心炭。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段进行表征并探讨了所制备的玉米芯炭对CV的吸附机理。结果显示:0.5mol/L KOH活化4h制备玉米芯炭(700℃,2h)为石墨炭、孔隙丰富。考察了焙烧温度、pH、盐溶液种类和初始浓度等对CV吸附性能影响。结果表明:0.2g玉米芯炭(700℃,2h)对100mL 200mg/L CV的吸附容量为93.39mg/g。吸附符合准二级动力学过程,化学吸附为决速步。玉米芯炭吸附CV受多种机制共同作用:静电引力、氢键、π-π及填隙效应。

综述了聚酰亚胺泡沫的发展概况和面临的挑战,介绍了其制备工艺、改性研究进展及应用领域,展望了未来聚酰亚胺泡沫的市场前景。

采用基于波导法的电磁参数测试系统测试了纳米碳纤维(CNFs)掺量为水泥质量0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的CNFs增强水泥基材料在1.7～2.6GHz频率范围内的介电常数,通过分析介电常数实部(ε′)、介电常数虚部(ε″)和介电损耗角正切(tanδ_e),研究了CNFs对水泥基材料介电损耗性能的影响。结果表明:随着CNFs掺量的增加,水泥基材料的ε′、ε″和tanδ_e不断增大,极化能力和介电损耗能力不断增强,介电损耗性能不断提高。CNFs的掺增加了杂水泥基材料中的纤维相,且纤维相的介电常数更大,故水泥基材料的介电常数增大。

为减少废塑料垃圾对环境的污染及垃圾处理时能源的消耗,解决市售温拌剂价格较高的问题,利用改性固体废渣飞灰催化裂解废旧线性低密度聚乙烯合成了聚乙烯蜡(PEW),以PEW作为温拌剂掺到基质沥青中制备了温拌沥青。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对催化剂进行表征;通过沥青胶结料试验,考察了PEW对沥青常规性能、黏度、高温性能、黏附性的影响。结果表明:在裂解温度270℃、裂解时间45min条件下合成的PEW-4可以提高70#基质沥青的高温稳定性且降黏效果显著,用其制备的温拌沥青135℃时的黏度较基质沥青黏度降低33.3%,车辙因子较基质沥青提升大,64℃时车辙因子是基质沥青的3.15倍,表面自由能最高,与石灰岩的黏附功达到78.08mJ/m²。

3D打印作为新型的制造技术,具有广阔的发展前景,其中成型材料是发展重点。木质纤维作为自然界中最常见的天然聚合物和植物资源的主要成分,具有多重优势,在生物基产品中具有巨大潜力。以半纤维素/木质素及其衍生物作为生物基原料用于3D打印,生产制造生物基3D打印产品,得到了高度关注。综述阐明基于半纤维素/木质素及其衍生物作为3D打印材料的最新进展综述,包括植物纤维基原料在3D打印中的作用和功能,同时论述了发展过程中存在的挑战和问题,并描述了其前景和机遇。

由于稀土掺杂荧光量子点材料具有发光性能优异、光吸收能力较强、化学性质较为稳定、荧光使用寿命长、荧光效率高,以及能耗低、环境友好等特征,在固态照明、平面显示、激光器件、生物成像、传感及生物检测等领域应用广泛。白光LED作为一种节能、环保、绿色照明的全固态照明光源得到广泛关注。结合本课题组对稀土荧光量子点发光材料的研究,对白光LED用稀土荧光量子点材料研究进展进行综述,并对未来发展前景和挑战进行展望。

以黄磷炉渣为硅源制得SiO₂基体材料,将MgO负载在SiO₂基体材料表面制备了SiO₂-MgO复合材料,用于吸附刚果红染料废水。考察了吸附时间、吸附温度、刚果红染料废水初始质量浓度对吸附效果的影响。研究表明:当刚果红质量初始浓度为50mg/L、吸附剂用量为0.1g、吸附温度为25℃、吸附时间为10min时,吸附率可达99.73%,吸附量为49.87mg/g。SiO₂-MgO复合材料吸附性能好,且实验方法操作简单、经济效益高。

随着锂离子电池(LIBs)的广泛应用,开始出现锂资源的匮乏以及成本飞涨的问题,钠离子电池(SIBs)具有钠资源储量丰富、材料成本低等优点,被认为是锂离子电池的替代品。目前,在研究中的钠电池负极材料主要包括软碳、硬碳、硫化物、过渡金属氧化物等。虽然软碳材料的电化学性能稍逊于硬碳材料,但软碳主要来自沥青、煤等大宗原材料,具有来源广泛、成本低的特点。通过超纯炭制备钠离子负极材料,并制作半电池进行性能测试。结果表明:半电池比容量为216.1mAh/g,首次库仑效率为85.1%。其中,经硝酸处理的超纯炭的比容量要比未处理超纯炭高约14%。因此,无烟煤超纯炭有作为钠离子电池负极材料的可用性。

以黄磷炉渣为原料,采用酸浸的方法得到SiO₂基体材料,将稀土配合物铈/邻苯二甲酸氢钾掺杂到通过醇酯法改性的SiO₂基体材料中,得到SiO₂∶Ce³⁺荧光材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和荧光分光光度计对荧光材料进行表征。结果表明:合成的SiO₂∶Ce³⁺荧光材料为无定型结构,形貌为块状颗粒,颗粒表面附着了大量的小颗粒;在检测波长为404nm时得到有效激发,激发主峰为213nm,激发峰强度达到9866;发射主峰为404nm,发射峰强度达到4253,荧光材料发光性能良好。

采用非溶剂诱导相分离法制备二维MOF-5/聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜,然后将其用于吸附重金属离子Cu²⁺。分析MOF-5的形貌、结构和晶型,优化MOF-5/PVDF复合膜的制备工艺参数,并探究最优性能复合膜的可重复使用性能。结果表明:制备的二维MOF-5大小均一、呈明显的薄片状;当MOF-5含量为8%与10%时,复合膜表现出良好的Cu²⁺去除能力;经过7次循环试验后,复合膜依旧能够保持较好的吸附性能,表现出良好的可重复使用性能。制备了对铜离子具有良好吸附性能的二维MOF-5/PVDF复合膜,并实现了膜的可重复使用。

导电沥青混合料是解决路面冰雪问题的有效措施之一。采用铜渣(CS)等体积替代玄武岩细集料,并添加高碳含量的短切碳纤维(CF)制备导电沥青混合料。其中CS替代量从0%逐级增加20%,直至100%,共计6种替代比例,碳纤维掺量分别为集料质量的0.2%、0.3%和0.4%,合计18种配合比混合料。研究了CS和CF掺量、荷载大小、时间及循环加荷次数对沥青混合料电阻率的影响,并探究了电极埋设位置和通电功率对试件升温速率的影响。研究结果表明,随着CS和CF掺量的增加,混合料电阻率呈现下降特征;电阻率随荷载大小及循环加载次数均表现出先增大后减小的趋势,但无法恢复到原始状态;电阻率随时间变化的特征并不明显;电极埋置在试件中心位置时具有更好的传热效果,使混合料升温更为均匀;功率对升温速率具有显著作用。

甘蔗渣是甘蔗经榨糖后的残渣物,是一种良好的生物质残渣原料,为使甘蔗渣利用价值最大化,探索生物质液化新方法至关重要。本研究通过用正辛醇、聚乙二醇等试剂液化甘蔗渣,利用红外(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、羟基值测定等分析方法研究其液化产物特性。研究发现,在液比为4∶1,催化剂用量9%,液化温度180℃,液化时间150min时,得到的正辛醇液化残渣率最低仅为9%,优于传统多元醇液化。通过正交试验发现,液化过程中各因素对性能的影响顺序为:液化时间>液比>液化温度>催化剂用量。加入聚乙二醇混合液化后,在液化试剂比为5∶5时残渣率达到11.2%,优于传统混合多元醇液化;FT-IR分析发现,混合液化产物可作为一种聚醚多元醇使用;GPC分析发现,液化产物是一种高分子量产物;羟基值测定发现,聚乙二醇的加入大大提高了液化产物羟基值,为聚氨酯的合成原料提供了一种新的来源。

农业废弃物稻壳通过预处理得到稻壳纤维素,并以丙烯酸(AA)为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,以过硫酸钾为引发剂,通过水溶液聚合法制备了性能优异的稻壳纤维素基高吸水树脂。探讨了反应温度、单体用量、引发剂浓度、单体中和度及交联剂用量对树脂吸水性能的影响,并采用吸水倍率测试、傅里叶红外光谱、热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等研究了吸水树脂的性质。结果表明,制备稻壳纤维素的最佳条件为:稻壳纤维素0.8g,反应温度70℃,AA用量11mL,过硫酸钾用量0.3%,AA单体中和度为75%,交联剂MBA的用量为0.014%,制备得到的超吸水性树脂的最大吸水倍率为389g/g。

溴系阻燃剂广泛应用于聚苯乙烯材料中,目前大部分小分子溴系阻燃剂已被禁用。高分子溴系阻燃剂由于分子量大而不易迁移,难以造成环境污染,已成为溴系阻燃剂的发展方向之一。通过丙烯酰氯与三溴乙醇的酯化合成了丙烯酸三溴乙酯(BBT),将BBT与2,4,6-三溴苯丙烯酸酯(TrA)共聚合成了脂肪族溴芳香族溴混合聚合物BCB。结果表明:BCB最佳合成条件是单体共聚比为1∶1,合成温度60℃,引发剂添加量为0.75%,反应时间为18h,此时各项性能到达最佳。研究发现BCB与三氧化二锑复配比例为3∶1,抗氧剂1010与Mg(OH)₂添加量都为0.5%的BCB配方体系阻燃效果达到最大。人工加速老化测试中证明BCB不易析出,难以造成生物累积毒性。