化工新材料是指在化学化工研发、制备和应用过程中,有新结构、新方法、新性能指标、新应用的化工材料,是国民经济基础性产业。总结了2025年我国化工新材料科技和产业的发展情况,主要涉及光伏材料、锂离子电池材料、储能材料、聚烯烃及工程塑料、合成橡胶、有机硅材料、涂料、粘合剂、高性能纤维与先进复合材料等九方面化工新材料的进展内容。这些化工新材料支持着国民经济多个重要部门的发展,如风电、光伏、储能电池、汽车制造、造船、海工装备、工程机械、航空航天、半导体、民用建筑等多个领域。自2024年起,中国化工学会化工新材料专委会每年组织学会专家学者编写当年的化工新材料科技产业进展情况,并发表在《化工新型材料》杂志上与广大读者见面。

随着无线信息技术的飞速发展,电磁干扰已成为全球关注的焦点,因此电磁波吸收材料的研究日益重要。具有特殊的量子尺寸效应、表面效应和体积效应的纳米氧化锌(ZnO)材料因良好的介电损耗特性,被广泛应用于电磁波吸收领域。综述了ZnO材料的制备方法(溶胶-凝胶法、水热法、沉积法),解析ZnO材料中的关键制备工艺、实验参数及其组分、结构之间的关系,重点介绍ZnO复合材料(ZnO复合碳基材料、磁性材料)的组分、结构与其电磁参数之间关联性,从而阐明ZnO材料的电磁波吸收机制和应用。最后,提出了ZnO材料在电磁波吸收领域的应用前景与挑战。

随着电子信息产业的迅猛发展,电磁干扰和电磁污染日益严重,因此开发高效的微波吸收材料成为近年来的研究热点。碳纤维因高介电常数而成为吸波材料的关键成分之一,但单一损耗机理导致其在阻抗匹配和吸波频带上存在局限性。其中对碳纤维进行磁性粒子掺杂与改性越来越受到关注,这得益于其低密度、多重衰减和介电介磁协同的特点。介绍了电磁波吸收材料的吸波机理,综述了近年来碳纤维基磁性复合吸波材料的研究进展并展望了其未来的发展前景。

在当今社会,锂离子电池作为主导的能量存储手段,彰显出众多卓越特性。SnS₂作为一种层状结构的金属硫化物,凭借其宽广的能带隙、高度稳定以及地壳中丰富的蕴藏量,成为了锂离子电池负极材料的热门候选。然而,纯态的二硫化锡面临着导电性能欠佳以及在充放电循环中体积显著膨胀的难题,这些问题严重制约了其可逆容量和容量保持率。为应对这些挑战,复合化与纳米化技术应运而生,成为行之有效的解决方案。着重介绍了近年来围绕SnS₂纳米结构设计为核心的研究成果,以及其与碳材料复合和多金属硫化物复合等复合材料的形貌特征、比容量、循环稳定性等。这些复合材料不仅展现出了更为出色的电化学性能,还为锂离子电池技术的未来发展开辟了新的可能路径。

层状过渡金属氧化物(LTMO)因其简便的合成工艺、较高的工作电压和优异的比容量,被视为具有潜力的钠离子电池(SIBs)正极材料。然而,实际应用中存在一些问题,如电极与电解液间的不利反应导致过渡金属溶解,降低电池寿命和性能;充放电过程中体积膨胀可能引发电极裂解,影响容量保持率。为克服这些挑战,研究者们开发了多种表面改性技术,通过在LTMO表面施加包覆材料(如碳材料、金属氧化物和磷酸盐等)来改善性能。碳材料包覆提高电子导电性,减少副反应;金属氧化物包覆增强结构稳定性,防止金属溶解;磷酸盐包覆形成稳定化学界面,提高循环稳定性和倍率性能。这些改性技术通过形成保护层隔绝电解液与电极接触,减少副反应,同时改善电子和离子传输性能,优化电化学反应动力学,显著提升LTMO材料的容量保持率和循环寿命,拓展了其在钠离子电池中的应用前景。

碳纤维因其沿纤维轴高度取向的石墨结构,在导热领域展现了广阔的应用前景和发展潜力,不仅能够有效地传导热量,还具备轻质、高强度、高模量、低热膨胀系数等优点,被广泛应用于航空航天、军事装备、机械设备、微电子等工业领域。主要概括了碳纤维的导热机理,介绍了中间相沥青基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维、聚酰亚胺基碳纤维的研究进展,探讨了导热碳纤维复合材料的导热性能和导热差异,并展望了导热碳纤维面临的挑战与发展趋势。

聚酰亚胺(PI)因具有优异的热稳定性、力学性能和自润滑性,被广泛应用在航空航天、海洋汽车等领域。但高摩擦系数和磨损率限制了其在极端工况下的使用。因此,综述了功能性填料增强PI摩擦学性能的研究进展。首先,总结了固体润滑剂、纳米颗粒与纤维等单一填料增强PI摩擦学性能的研究进展,阐明了各类填料对PI复合材料的增强机理。然后,总结了多种填料混合及杂化协同增强PI摩擦学性能的研究进展,解释了混合/杂化填料的协同效应。与单一填料相比,混合/杂化填料增强PI复合材料的效果更好。最后,展望了功能填料增强PI复合材料的发展方向。

随着无线通信技术日新月异的发展,从4G到5G再到未来6G的探索,不仅提升了数据传输速度和服务质量,同时也带来了更为密集和复杂的电磁环境。碳纤维复合材料因具有导电性、耐腐蚀、密度小、机械强度高等优势,在电磁干扰屏蔽领域得到广泛应用。介绍了电磁干扰屏蔽机理及其测量方法,综述了碳纤维复合材料在电磁干扰屏蔽领域的研究进展,总结了影响碳纤维复合材料电磁干扰屏蔽性能的主要因素,探讨了碳纤维自身参数以及与其他材料复合对电磁干扰屏蔽性能的影响。最后对碳纤维复合材料在电磁干扰屏蔽领域未来的发展趋势进行了展望。

钛基金属氧化物涂层电极具有电催化活性高、析氧电位高等优点,应用前景广阔。综述了钛基金属氧化物涂层电极研究进展,阐述了钛基金属氧化物涂层电极的失效机理,介绍了通过掺杂金属离子、引入中间层和引入纳米材料提高钛基金属氧化物涂层电极稳定性的改性方法,并展望了钛基金属氧化物涂层电极未来的发展方向。

采用哌嗪单体进行界面聚合制备的聚酰胺复合纳滤膜具有优异的截留性能和化学稳定性,越来越广泛地应用于水处理领域。为改善哌嗪基聚酰胺复合纳滤膜渗透通量较低及“trade-off”效应等问题,研究人员采用各种方法对其进行改性。综述了近年来哌嗪基聚酰胺复合纳滤膜的改性研究进展,从哌嗪水相添加剂调控、界面聚合方法改进、膜的后处理以及构建中间层四个方面介绍了哌嗪基聚酰胺复合纳滤膜的改性效果,并展望了其未来的发展方向。

聚氨酯注浆材料因粘附性强、可注性好、固化时间可控、施工工艺简单等诸多优点被广泛应用于煤矿开采、隧道施工和土木工程等领域。然而,随着开采深度的增加和环境条件的复杂化,传统聚氨酯注浆材料在性能上逐渐显现出局限性,如强度低、导热性差、阻燃性不好等问题。因此,对聚氨酯注浆材料进行改性以提升其性能成为研究热点。综述了矿用聚氨酯注浆材料的物理改性和化学改性方法,包括纳米材料改性、纤维材料改性、复合材料改性、接枝共聚法改性以及交联改性等。最后,对聚氨酯注浆材料改性研究的发展方向进行了展望。

铋系光电半导体材料拥有独特的带隙结构、优异的热稳定性、高载流子迁移率和强氧化能力,在海洋制氢中展现出巨大潜力。开发新型环保高效的铋系光电半导体,不仅有助于海洋资源的合理利用,也对保护海洋环境和实现可持续发展至关重要。综述了铋系光电半导体材料在海洋光降解制氢中的最新进展,分析了其优势与面临的挑战,并展望其在未来海洋工程中的应用前景。

综述了铁铁氢化酶活性中心的结构特征及相关功能模拟方面的工作成果,归纳总结了铁铁氢化酶的电化学催化产氢机理,解析了四类典型质子酸在氢化酶电化学催化过程中的作用机理并展望了氢化酶未来的发展方向,旨在为氢化酶模型物的研究提供参考。

缺氧环境是实体瘤的显著特征之一,在诸多生理病理进程中发挥着关键作用,因此对其进行精准检测意义重大。近年来,荧光探针凭借高灵敏度、实时监测及原位成像等优势,成为缺氧检测领域的研究焦点。其中,氟硼二吡咯化合物(BODIPY)作为荧光团,以其优异的光学性能、良好的光稳定性和易于修饰的结构,在缺氧检测荧光探针领域得到了广泛应用。着重阐述了各类基于BODIPY的缺氧探针的构建策略、识别机制及其在生物成像中的应用,并对当前面临的挑战,诸如生物相容性、体内复杂环境干扰等问题进行总结。目的在于启发荧光探针对缺氧环境成像的新方法与创新思路,推动肿瘤诊断及缺氧反应性抗癌药物的发展。

随着环境污染问题的日益严峻,开发高效的污染物降解材料已成为研究热点。三维有序大孔材料因其独特的结构特性,在污染物降解领域展现出巨大潜力。其大孔结构有利于物质的快速扩散与传质,高比表面积充足且稳定可用的反应活性位点,从而显著增强污染物的吸附与降解能力。这种材料的综合优势,使其有望成为解决日益复杂环境污染问题的“利器”。

为研究硅基材料的近红外发光特性,采用脉冲激光刻蚀技术,在一定的激光参数下(激光能量250mJ、重复频率1Hz、脉冲宽度30ns、光斑直径150μm)对单晶硅进行激光刻蚀,得到硅基微腔样品。通过扫描电子显微镜观察发现硅基微腔边缘有群簇结构产生。拉曼光谱分析表明,硅基微腔样品在694nm附近出现特征发光峰,该发光峰是由于硅基微腔边缘群簇结构中横向光学声子振动的特征发光。退火处理后的硅基微腔样品发光峰出现红移现象,发光峰从可见光波段的694nm逐渐红移到近红外光波段的878nm。利用脉冲激光沉积法对硅基微腔样品进行沉积,将激光聚焦到Si靶表面,使其溅射出等离子体,等离子体沉积到微腔样品上,得到镀膜硅基微腔样品。镀膜硅基微腔样品在900nm处出现近红外发光峰,该近红外光波段的发光峰可能是由于硅沉积到群簇中形成Si—Si键产生的。经1000℃退火后,样品在940nm处出现Si—Si键的近红外发光峰,较未退火样品出现红移现象,这种红移现象可能是由于高温退火促使微腔群簇晶化导致的。

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,研究了结构化控制剂、苯基乙烯基硅橡胶共混比例和金属氧化物耐热剂对硅橡胶耐高温性能的影响。结果表明:在250℃老化环境下,通过调整羟基硅油和六甲基二硅氮烷用量为3份和6份、甲基乙烯基硅橡胶和苯基乙烯基硅橡胶共混质量比为80∶20,能明显提高耐热氧老化性能。但在300℃高温环境中,仅通过优化基础配方达不到此温度下的使用要求,需要加入金属氧化物耐热剂进一步提高硅橡胶耐高温性能,其中添加自制稀土氧化物的硅橡胶在300℃/48h老化后拉伸强度保持率为78.7%,断裂伸长率保持率为46.2%,老化系数为0.36,且适用于制备浅色橡胶制品。

以丙炔酸甲酯、丙炔酸乙酯和丙炔酸叔丁酯为原料,在常温条件下经三乙烯二胺催化的自偶联反应合成了3组含有烯炔二酯结构的有机荧光化合物。采用核磁共振波谱仪和傅里叶变换红外光谱仪验证了化合物的结构。采用荧光分光光度计和紫外-可见分光光度计探究了3组化合物的光学性能。结果表明:3组化合物除了具有非共轭荧光聚合物特有的浓度增强发射和激发波长依赖荧光现象以外,还表现出浓度和化合物结构诱导红移发射特性,即适宜的化合物内阻端基结构和相对高的化合物浓度,有助于诱导发射波长红移。该方法实现了以化合物结构和浓度对有机荧光化合物的发射波长和发光颜色调控,为红移发射和多彩有机荧光材料的设计合成提供了新的思路。

针对以双酚A型环氧树脂为主的传统环氧树脂(EP)的介电性能较差等问题,将八苯胺丙基笼状聚倍半硅氧烷(An-POSS)纳米粒子引入,制备了一系列不同含量的EP/An-POSS低介电常数透明复合材料。系统地研究了EP/An-POSS复合体系的热性能、介电性能和力学性能。通过相关表征,探究An-POSS固化剂添加量对环氧树脂基介电等性能的影响。结果表明:EP/An-POSS复合材料的介电常数随着An-POSS添加量的增加呈现先减小后增加的趋势,力学性能呈现先增强后减弱的趋势。当An-POSS添加量为20%时,EP/An-POSS复合材料介电性能和力学性能达到最佳,在2×10⁶Hz下介电常数达到了2.72(纯EP:3.41),介电损耗达到0.0196;其拉伸强度为62.02MPa,冲击强度为27.91kJ/m²,弯曲强度为142.5MPa,相比纯环氧树脂有较好的提升。

基于光驱动的新型驱动器可实现非接触式驱动,具备快速响应、可编程等优势。基于具有温敏性、多孔性、生物相容性特点的N-异丙基丙烯酰胺基水凝胶,加入第二单体丙烯酰胺,并引入硅酸锂镁作物理交联剂构造双网络温敏水凝胶,引入纳米级液态金属材料制备出具有高强度和高韧性的温度敏感型水凝胶。经数值模拟研究和光热实验,对其光响应效率进行测试。实验表明,纳米级液态金属引入可赋予温度敏感型水凝胶光驱动性,基于此种水凝胶研制的驱动器可由近红外激光驱动,可制备具备爬行行为的软体机器人,为光驱动器的设计提供了新思路。

探讨了5种表面改性剂(NaOH、多巴胺及硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570)对生物基PA56纤维表面改性的影响。改性后的PA56纤维经过RFL(树脂-甲醛-乳胶)浸渍工艺处理,并与橡胶材料复合制备改性纤维/橡胶复合材料。重点分析了改性剂对纤维力学性能及其与橡胶基体界面粘合性能的影响。结果表明:NaOH处理导致纤维表面蚀刻,拉伸强度有所下降;而KH550、KH560和KH570改性纤维保持了拉伸强度,并显著提高了断裂伸长率。多巴胺通过在纤维表面形成保护层,延缓了热分解过程,提高了碳残余率,但对纤维的拉伸性能影响较小。RFL处理后,改性纤维及其复合材料的H抽出力显著高于未改性纤维。各改性剂对纤维/橡胶复合材料界面粘合性能的改善效果存在显著差异,其中KH550表现出最优异的性能提升效果。

针对有机相变材料在应用过程中存在低导热、易泄漏等问题,以聚乙二醇(PEG)1500为主体相变材料,通过熔融共混法混合膨胀石墨(EG)、纳米氮化铝(AlN),制备了形状稳定且高导热的PEG/EG/纳米AlN复合相变材料,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、热重分析仪对复合相变材料的微观形貌、化学结构及热稳定性进行了分析,研究了EG和AlN的含量对复合相变材料性能的影响。结果表明:当EG和纳米AlN质量分数分别为10%、3%时,复合相变材料的热稳定性良好,蓄热效果最佳,潜热为123.6kJ/g,过冷度较PEG1500下降1.62℃,且复合材料的导热系数较纯PEG1500导热系数[0.56W/(m·K)]提高了约393%。

多孔有机聚合物(POPs)是一类由不同几何形状的有机单元通过强共价键连接而成。在有机多孔聚合物结构中引入N、O等杂原子,赋予聚合物更多的功能性。以三聚氯氰的分级亲核取代反应,通过其与4,4′-二氨基二苯醚反应合成含醚键多孔有机聚合物(OD POP)。通过结构表征表明实验得到了热稳定性较高的含醚键的非晶态多孔有机聚合物。碘吸附的结果显示,OD POP对碘蒸气的饱和吸附容量可达366%,且对碘蒸气捕获的可循环利用性良好。OD POP在碘-碘化钾溶液吸附过程遵循准二级动力学、Freundlich模型。这表明该吸附过程包含物理和化学吸附。此外,吸附过程是一个吸热、熵增自发的不可逆过程。

以季戊四醇、磷酸及三聚氰胺为原料,水为分散剂合成了季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐(PPMS),将其复配到水性聚氨酯(WPU)中合成了PPMS/WPU复合阻燃涂料,将复合阻燃涂料涂覆在木材表面得到阻燃木材试件,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪等对PPMS的微观形貌、结构以及复合阻燃涂料的物理性能、热稳定性能、阻燃性能和残炭的变化进行表征和研究。结果表明:合成的PPMS热分解温度较高;与WPU基体相比,复合阻燃涂料的热稳定性和残炭率明显提升,失重1%的热分解温度由64.62℃提升到了218.83℃,UL-94由无阻燃等级提升至V-1级,极限氧指数由16.5%升至35%,且热释放速率、总热释放率和总烟释放量分别降低了70.59%、43.66%和81.14%,成炭性能更为显著,残炭物的R值(D峰和G峰的积分面积)由0.9925降至0.9921,热稳定性更高,涂料的阻燃性能明显提升。

玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板因其良好的性价比在各行业得到广泛应用,采用该类层合板结构制造的航空发动机整流罩使用在较高温度环境中,承受着发动机排气段高温烘烤,为确定其在不同暴露温度下的性能变化情况,应用真空辅助模压工艺制备EW100/EA9396复合材料层合板,经-20℃冷冻8h后,分别在150℃、200℃和250℃环境中暴露3h后进行拉伸性能测试,利用扫描电镜对微观组织及断口进行分析。结果表明:随着暴露温度从150℃增加到250℃,复合材料试样的颜色由浅绿色逐渐变为淡黄色,同时能谱扫描显示环氧树脂基体中的C元素含量由1100cps逐渐降低至500cps,表明环氧树脂基体随温度升高氧化分解的程度逐步增加;层合板的拉伸强度随暴露温度的增加明显降低,拉伸断口形貌由较多的纤维拔出形态逐渐呈现为比较平齐的形貌;应用在航空器较高环境温度下的复合材料部件应选择更耐高温的复合材料,同时采取必要的降温散热以避免整流罩内部长时间处于高温环境中。

采用乳液界面聚合诱导相分离一步法制备两亲性Janus纳米颗粒聚丙烯酰胺-交联聚苯乙烯(PAM-cPS),将其作为填料用于改善水性环氧树脂(WEP)涂层的耐腐蚀性、疏水性和耐磨性能。研究了PAM-cPS填料含量对WEP涂层耐腐蚀性、疏水性以及机械性能的影响。结果表明:添加PAM-cPS填料可以有效提高WEP涂层的综合性能,当填料含量为WEP涂料3%时,涂层在中性盐雾环境下测试75d后未出现腐蚀现象,涂层的水接触角从73°提升至97°,并且涂层的耐磨性相对未添加填料的WEP涂层有所增加,在外力摩擦30次后涂层水接触角仍可保持在80°。

传统气体传感器加载敏感材料多采用电极表面直接滴涂方式,该方法存在材料加载量难以精确控制、重复性差等问题。为解决上述问题开发了基于电射流打印制备柔性气体传感器的新方法,自主搭建了低成本电射流打印装置,配制了以Ti₃C₂ MXene材料为基础的功能墨水,讨论了打印条件对Ti₃C₂ MXene基功能墨水打印图形尺寸的影响。在Ti₃C₂ MXene功能墨水中加入气敏材料In₂O₃,在聚对苯二甲酸乙二醇酯柔性叉指电极上通过电射流打印制备了柔性气体传感器并测试了其灵敏度。结果表明:采用0.3% Ti₃C₂ MXene/7% PEO(聚氧化乙烯)溶液作为电射流打印的功能墨水,可以保证在开启电压较小的同时形成分辨率较高的图形;在施加电压2500V,打印距离1mm,注射泵流速300nL/min,基板移动速度300mm/min的锥射流打印条件下,沉积的图形规整有序、直径均匀,尺寸为(2.56±0.32)μm;柔性气体传感器灵敏度较高。

通过共沉淀法在聚磷酸铵(APP)表面原位生长MOFs,设计了一种多级MOFs结构膨胀阻燃剂Co-MOF@γ-CD-MOFs@APP(其中CD为环糊精)。通过傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜表征了其新结构和形貌。通过垂直燃烧试验仪和氧指数仪对制备的水性聚氨酯涂层进行了燃烧行为的评估。结果表明:当Co-MOF@γ-CD-MOFs@APP的添加量为15%时,垂直燃烧等级通过V-0级,LOI高达36.7%。PP/Co-MOF@γ-CD-MOFs@APP形成更加致密的炭层对烟雾和热量起到较好的抑制作用。引入多级MOFs结构为构建多组分膨胀阻燃体系提供了新思路。

采用L-甲硫氨酸作为接枝基团对羧甲基壳聚糖进行接枝改性,然后与聚吡咯和多壁碳纳米管复合,制备改性羧甲基壳聚糖基导电复合材料,并构建了一种基于此导电复合材料修饰电极的用于同步测定Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的电化学传感器。通过引入聚吡咯和碳纳米管以增强复合材料的导电性,同时碳纳米管的引入有利于提高复合材料的比表面积;此外,L-甲硫氨酸改性羧甲基壳聚糖引入了硫元素,提高了复合材料对重金属离子的螯合能力。在三种基材的协同作用下,实现了对Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的同步测定。在最优的实验条件下,构建的电化学传感器对Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的线性测定范围都为0.01～5μmol/L,检出限分别为5、4、6nmol/L。此外,该传感器具有较好的稳定性和选择性,以实际河水样品进行加标回收用于Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的同步测定,三者的回收率在96.36%～103.35%之间,表明此传感器适用于实际水样中Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的同步电化学分析监测。

3D打印碳纤维吸波材料具有广泛的应用前景,为使碳纤维均匀分布在3D打印丝材内部,对碳纤维预处理工艺进行了探究。将分散剂化学分散与球磨相结合,具体探讨了碳纤维团聚对丝材成型性以及吸波性能的影响;不同球磨时间下碳纤维与丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)的分布状态。结果表明:分散剂与球磨结合的方式可使碳纤维以单根形式均匀分布;球磨处理后碳纤维丝材内部孔洞变少,吸波性能得到提高;在经过分散剂分散并球磨10min处理后制备的吸波结构在X波段的平均反射率达到-8.88dB。可为碳纤维树脂基复合材料组合打印制备宽频、轻薄、力学性能良好的复杂结构吸波材料打下基础。

在石油工业、生物制药以及有机合成等领域中,化工产品的生产、分离与提纯需要使用大量有机溶剂,因此有机溶剂的回收显得至关重要。渗透汽化作为一种新兴的膜分离技术引起了人们的广泛关注。以1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)、1,6-双(三甲氧基硅基)己烷(BTMSH)、1,8-双(三乙氧基硅基)辛烷(BTESO)为有机硅前驱体,采用溶胶-凝胶法制备有机硅膜,并将其用于有机溶剂混合物(甲醇/甲苯、甲醇/碳酸二甲酯)的渗透汽化分离。考察了前驱体烷基链的长短、原料液甲醇浓度、渗透汽化温度等因素对膜性能的影响。结果表明:在相同的实验条件下,随着烷基链的增加,膜的渗透通量增大,分离因子减小。对于同一种膜,随着原料液甲醇含量的增加,其渗透通量逐渐增加,分离因子减小。

开发高性能、低成本的非贵金属光电水解制氢电极,有助于推动地方能源结构转型,助力我国实现“双碳”战略目标。采用阳极氧化法和电化学沉积法在金属钛基底上制备了负载钼镍合金非贵金属助催化剂的二氧化钛光电析氢自支撑电极(MoNi_x-TiO₂/Ti foil)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)对复合电极的微观结构及光吸收性能进行表征。光电催化析氢性能测试结果表明,钼镍合金颗粒的负载可有效提升二氧化钛电极(TiO₂/Ti foil)的光电催化性能,所制备的MoNi_x-TiO₂/Ti foil复合电极的光电析氢性能是TiO₂/Ti foil电极的近13倍。这种通过使用非贵金属催化剂来增强半导体光电极性能的方法,促进了光电催化制氢技术的商业化进程。

以苯酚甲醛预聚体(PFP)和红磷(RP)粉末为反应物料,选用过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]作为引发剂,利用原位聚合技术合成了具有优异热稳定性的微胶囊化红磷(MRP)。利用着火点测试研究了包覆条件对MRP着火点的影响,确定了最佳包覆条件为:使用(NH₄)₂S₂O₈为催化剂,用量为RP质量分数的2.5%;控制溶液pH为8.0～9.0;选取PEG400为分散剂,用量为2.0g/L;反应温度为65.0℃;反应时间为3.0h。同时通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、吸湿性及PH₃释放量等分析手段研究了包覆效果。结果表明:酚醛树脂有效地包覆在红磷颗粒表面,形成了微胶囊,颗粒之间出现不同程度的团聚,表面P含量降低;RP的吸湿性和PH₃释放量分别由微胶囊化前的5.5%、430.0mg/L降到1.2%、2.8mg/L。

使用聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)对硬质聚乳酸(PLA)进行增强改性,并通过添加多元环氧扩链剂苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(ADR)和填充剂滑石粉(TALC)对PLA进行功能改性,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/ADR/TALC共混材料。采用转矩流变仪、电子万能试验机、差示扫描量热仪等对共混材料的加工流变行为、拉伸性能和热稳定性能进行测试,考察了ADR含量和TALC用量对共混材料性能的影响。结果表明:ADR不但起到扩链作用,还能在保持PLA/PBAT共混材料原有性能的同时,显著提高其拉伸韧性;ADR质量分数为0.3%时,PLA/PBAT/ADR共混材料综合性能较好;TALC用量为5份时,PLA/PBAT/ADR/TALC共混材料拉伸强度高达23.29MPa。

为降低可降解聚乳酸(PLA)基木塑复合材料的成本并弥补其韧性差的不足,以PLA为基体,KH550改性的沙柳木粉为填料,偶氮二甲酰胺(AC)和氧化锌(ZnO)分别为发泡剂和发泡助剂,采用模压法制备沙柳/PLA发泡复合材料,研究AC用量对复合材料发泡行为和性能的影响。结果表明,密度为1.0g/cm³,AC用量为0.5%(wt,质量分数)时,复合材料泡孔结构均匀致密,各项性能相对较优,静曲强度、弹性模量、拉伸强度和冲击强度分别为59.77MPa、4109MPa、33.68MPa和3.71kJ/m²,热变形温度为57.7℃;与密度为1.1g/cm³未发泡木塑复合材料相比,静曲强度和拉伸强度保持率较高,分别为98.8%和95.4%,弹性模量、热变形温度、储能模量和损耗模量小幅提升,冲击强度提升37.8%,复合材料的韧性得到明显改善。

制备低成本、环保、性能优异的双功能催化剂在能源储存与转换方面至关重要。通过溶剂热法制备了镍钴前驱体,通过控制硫化温度影响阴离子交换速率和硫化物成型的结构,得到不同硫化温度的表面粗糙多孔的核壳结构NiCo₂S₄催化剂。结果表明:硫化温度160℃合成的NiCo₂S₄具有0.76V的ORR半坡电位,并且其阴极氧还原反应在10mA/cm²处的过电位仅为426.6mV。双金属核壳NiCo硫化物的制备及其优异的双功能催化性能为新能源储存及转换技术提供了新的思路。

以钼酸钠为钼源、硫脲为硫源,采用水热法制备二硫化钼/还原氧化石墨烯(MoS₂/rGO)复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等对复合材料进行表征和分析,通过有机染料罗丹明B(RhB)的光降解实验评价了复合材料的光催化性能。结果表明:在反应时间16h、反应温度220℃、活性组分钼酸钠和硫脲含量为1.5mmol和3mmol的条件下,光照100min后MoS₂/rGO复合材料对RhB降解率达到99.33%,相比MoS₂降解率有较大提高。这主要是由于石墨烯作为载体提供了更大的比表面积,暴露了更多的催化活性中心,有利于复合材料中光生电子和空穴的有效转移和快速分离。

作为一种绿色溶剂,深共熔溶剂具有低毒、环保、可降解、结构和性能可调节以及价格低廉等优势,在法医学领域取得了显著的应用成果。系统总结了深共熔溶剂及其复合材料的分类、合成方法及理化性质,重点阐述了深共熔溶剂及其复合材料在法医DNA、潜指纹、爆炸物、毒品和毒物等法医学领域的应用,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。

氧化锌作为一种制备简单、无毒环保的半导体金属氧化物,广泛应用于传感器、光催化等领域。简要介绍了氧化锌的微观结构、性能特点及应用情况,综述了氧化锌纳米材料的制备方法,并总结了各种制备方法的优缺点。

先进树脂基复合材料已成为最重要的航空结构材料之一。近年来,具有高比强度、高比刚度的树脂基复合材料在航空领域得到了大量应用,对促进飞机的轻量化和高性能化起到了重要作用。第三代高性能碳纤维复合材料具有极为优异的力学性能,能够显著提高结构承载和减重效率,是目前先进复合材料发展的主要方向。针对目前国内现状,综述了国内外第三代碳纤维复合材料发展现状,分析了国产第三代碳纤维以及复合材料的目前应用进展与材料基本性能,结合现有技术基础和取得的初步进展,提出了下一阶段高性能碳纤维复合材料的发展方向与趋势。

随着通信技术的快速发展与电子设备的广泛普及,电磁污染问题日益加剧,高效吸波材料逐渐成为研究热点。二维纳米材料凭借其独特的片层结构与物理化学性质在吸波复合材料领域表现出了极大的应用潜力与发展前景。主要介绍了电磁波的吸收机理,石墨烯、MXene、二硫化钼等二维纳米材料在电磁波吸收领域的研究进展,并对上述材料的制备与改性方法、吸波机制与特性进行了深入分析,最后展望了吸波材料的发展趋势。

采用自由基聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)、PAM-纤维素纳米纤维(PAM-CNF)、PAM-CNF-SiO₂凝胶,作为柔性锌空气电池的电解质。探究SiO₂和CNF添加对PAM基凝胶电解质表面形貌、吸液率、保水率以及离子电导率等性能的影响;并进一步将其组装成锌空气电池,分别对其进行功率密度、放电倍率、恒流放电、充放电循环等电化学性能测试。结果表明:与PAM和PAM-CNF凝胶电解质相比,PAM-CNF-SiO₂凝胶具备较高的吸液率(669%)、保水率(73%)和离子电导率(367mS/cm),组装成锌空气电池后功率密度为24.28mW/cm²、充放电循环时长可达61.35h、充放电循环效率为56.7%。在此基础上,通过在碱性电解液中引入KI获得的PAM-CNF-SiO₂-KI电池具备更低的充电电压(1.83V)、更高的循环效率(62.8%)、更高的功率密度(28.47mW/cm²)以及更久的充放电循环时长(69.14h)。使用SiO₂和KI作为PAM和CNF的增强剂,提供了一种制备高保水性凝胶电解质的通用方法,扩展了锌空气电池在可穿戴电子器件中的应用潜力。

集诱导发光(AIE)材料具有聚集或固态下能显著增强发光效率、光稳定性好、高活性氧(ROS)产率和良好的生物相容性等优点,将AIE材料引入荧光纤维解决了传统荧光淬灭问题,同时又促进荧光纤维应用从单一功能向多功能领域发展。从AIE材料和应用两个方面综述其研究进展和成果,简要介绍常见的AIE材料及AIE荧光纤维的制备技术,重点介绍了AIE荧光纤维在生物医学、智能传感与穿戴及能源和环境领域的应用进展,最后对其未来发展进行展望,以期AIE荧光纤维取得更多创新应用和突破性的研究成果。

甲醛是影响室内空气环境质量的重要污染物,而室内空气质量直接关乎人体的健康安全。吸附法是治理甲醛的主要手段之一,近年来随着吸附材料的不断发展,对室内甲醛吸附材料的开发和研究逐渐深入。综述去除室内甲醛的多种吸附材料的最新研究进展,包括碳基吸附剂、无机非碳基吸附剂及新型吸附材料,详细分析影响甲醛吸附过程的影响因素,总结各类吸附材料的结构和性能特征及对甲醛的吸附能力。最后分析了目前室内甲醛吸附材料研究的局限性,以及未来发展趋势。

针对日益高涨的性能需求与环保意识,开发实现可持续性和更高性能的聚乙烯醇/纤维素绿色复合材料是当务之急。介绍了聚乙烯醇/纤维素复合材料的改性方法,通过与纤维素直接复配、对纤维素化学改性后进行复合,可以有效改善聚乙烯醇材料的力学性能、阻燃性能、耐水性能和热塑性能等。综述了聚乙烯醇/纤维素复合材料在生物医用、食品包装、柔性传感器和过滤吸附等领域的应用进展,并指出了现阶段该复合材料存在的问题。

通过四步法合成了一种含双羟基结构的螺吡喃分子,其溶液具备良好的光致变色性能,可作为智能变色染料使用。以聚乳酸(PLA)为基体材料,通过将其浸染在合成得到的螺吡喃溶液中使PLA成功染色,并具备优异的紫外光-可见光响应的可逆变色能力。利用3D打印技术将PLA材料打印成不同形状的样品,通过染色后发现上述样品也具备优异光致可逆变色能力,同时具备良好的耐疲劳性能。该类螺吡喃智能染料有望应用于4D打印、智能服装与光学防伪标签等领域。

柔性传感器因其灵活性、适应性和可穿戴性而被广泛应用于智能可穿戴设备领域。其中织物传感器与其他柔性传感器相比,能够无缝集成到服装和其他纺织品中,进行连续、实时的监测,同时确保佩戴者的舒适度。通过采用不锈钢纱线作为基材,结合蜂巢组织结构,制备出高性能不锈钢纱线织物传感器。结果表明:该传感器不仅具有优异的机械性能,而且由于蜂巢组织的结构设计,还具有出色的应力分散能力,确保了在复杂应力条件下的结构稳定性。同时,传感器还具备快速的响应时间和出色的可重复性,确保了在动态环境中提供精确可靠的数据输出。尤其在监测人体关节运动时,传感器展现了精准的实时响应能力,证明其在健康监测领域的巨大潜力。

以无水氯化铜和硫代乙酰胺分别为铜源和硫源合成硫化铜纳米球(CuSNSs),并成功在其表面负载了银纳米粒子(AgNPs),得到CuSNSs/AgNPs复合材料。用扫描电子显微镜对其进行形貌表征,并用X射线衍射仪分析成分。基于CuSNSs和AgNPs的协同作用,该复合材料修饰电极对过氧化氢还原具有较好的电催化性能。将其与链霉亲和素(SA)结合,得到CuSNSs/AgNPs/SA信号探针,用于黄曲霉素B1(AFB1)电化学适配体传感器的构建。基于竞争分析原理,实现了AFB1的定量检测。该传感器检测AFB1的线性范围为0.1pmol/L～500nmol/L,检出限为0.03pmol/L,且具有较好的重现性和稳定性。将该传感器用于花生和牛奶样品中AFB1的检测,回收率范围为97.5%～104.3%,表明其准确度好,可用于实际样品中AFB1的分析。