随着可穿戴技术与健康管理需求的深度融合,电化学传感器凭借高灵敏度、快速响应的核心优势,在可穿戴健康监测领域的应用价值愈发突出。系统阐述了电化学传感器的基本概念、工作原理及主要类型,分析其在材料特性与技术性能上的优势。重点综述其在可穿戴健康监测中的实际应用,包括多生物标志物实时监测、血压监测、心理健康监测及心血管健康监测等。同时指出当前面临长期稳定性不足、信号干扰及临床转化标准化缺失等挑战,以期为电化学传感器领域研究锚定技术突破方向与应用落地路径,赋于可穿戴电化学传感器向健康监测实用化、精准化发展。

通过将单宁酸负载于多壁碳纳米管(MWCNT)表面,并与聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)及植酸(TA)通过氢键及π-π堆积等相互作用构建了PAA/PVA/MWCNT-TA复合导电水凝胶。采用扫描电镜(SEM)、和热重(TG)对PAA/PVA/MWCNT-TA复合导电水凝胶的结构与热稳定性进行表征,系统考察了其含水量、溶胀率、粘附性能、力学性能及导电传感性能。结果表明:MWCNT-TA的引入形成了稳定的结构骨架,赋予水凝胶均匀的多孔结构;当MWCNT质量分数为0.5%时,PAA/PVA/MWCNT-TA复合导电水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率分别达到0.29MPa和218.28%,表现出良好的力学性能和抗疲劳性能。此外,其对多种基底表现出良好的粘附性,并具有稳定的导电性能和应变响应能力,可实现对人体关节运动的实时监测。在柔性可穿戴传感器领域具有良好的应用潜力。

为获得轻薄柔性、高安全性、适用范围更广的电磁屏蔽复合膜,采用聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纺丝液制备静电纺丝膜,在膜两侧喷涂银纳米线(AgNWs)构建夹层结构导电层,形成了具有反射-透过-再反射的协同电磁损耗机制。系统表征了PMIA/AgNWs复合膜的形貌与结构,探究了不同AgNWs喷涂量对复合膜电磁屏蔽性能的影响规律。结果表明:复合膜的电磁屏蔽性能随AgNWs喷涂量的增大而提升,最大喷涂量下的屏蔽效能高达63.1dB。PMIA膜优异的耐温阻燃性能和柔韧性,使复合膜在200℃环境下连续使用200h及2000次弯折后,电磁屏蔽性能仍保持高水平,适用于轻薄柔性的电子器件或织物的电磁防护功能层中。

铜纳米线(Cu NWs)具有长径比高、导电性优良且成本低等优点,广泛应用于柔性电子器件电极、透明导电薄膜、传感器及锂离子电池负极材料。由于产物形貌与尺寸可控,且工艺操作简单、成本较低,水热法广泛应用于Cu NWs的制备。然而,水热法中常用的封端剂烷基胺的水溶性极低,限制了Cu NWs长径比的提高。通过引入表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱来提高铜-胺络合物的溶解度,合成了平均直径为(38.67±6.01)nm、长度约为50μm,长径比为1292的Cu NWs。为改善Cu NWs的抗氧化性,采用抗坏血酸作为还原剂,在Cu NWs表面包覆Ag壳层,得到核壳结构的银包铜纳米线(Cu@Ag NWs)。热重分析、X射线衍射和电导率等分析结果表明,Ag壳层进一步提高了Cu NWs的电导率和抗氧化性。

碳纳米管纤维(CNTF)作为纳米单元向宏观尺度组装的典范,因其卓越的高长径比与力学性能,成为新一代高性能纤维材料。系统梳理了CNTF的主流制备技术,重点分析了干法纺丝、湿法纺丝及阵列纺丝3种工艺路径。在干法纺丝中探讨反应器构型、温度场分布及催化剂组分等关键参数对纤维结构与性能的调控规律,进一步总结了后处理技术对提升纤维致密化程度与取向度的关键作用,并展望了CNTF在多功能复合材料、储能器件等领域的应用前景,为高性能CNTF的可控制备与产业化发展提供了理论参考。

指纹作为个体终身稳定且唯一的生物标识,在刑事侦查、身份识别等领域具有不可替代的作用。传统潜指纹显现技术面对复杂客体、背景干扰及陈旧指纹时,普遍存在灵敏度低、对比度差、易破坏痕迹等局限,亟需新型高效显现体系。纳米发光材料凭借高比表面积、可控光学性能及易功能化修饰等优势,通过与指纹残留物的特异性相互作用实现荧光成像,为潜指纹高分辨、高对比度显现提供了新路径。系统综述量子点、碳点、金属有机框架及稀土纳米材料在潜指纹显现中的研究进展,重点分析各类材料的发光特性、显现策略、与指纹残留物的相互作用机制,对比不同体系在显现精度、背景抑制能力及适用场景上的差异。结合现有研究成果,剖析当前材料合成、实际应用及操作稳定性等方面的关键问题,展望未来绿色合成、多模态发光、智能化识别及现场适配性等发展方向,为纳米发光材料在潜指纹显现领域的基础研究与实际应用提供参考。

木塑复合材料(WPCs)作为一种结合了木材的自然美感与塑料性能于一体的新型材料,因在设计和使用上的多样性而备受青睐。但是WPCs的界面相容性问题却成为限制其进一步发展的瓶颈。由于木质纤维与塑料基体界面之间存在着较大的不相容性,导致材料在力学性能和耐老化性能等方面存在不足。综述了近年来WPCs的物理改性、化学改性以及其他改性方法的研究进展,并阐述了不同改性方法对WPCs性能的影响,最后对WPCs改性技术未来的发展进行了展望。

相较于金属填料(密度大、易腐蚀)、陶瓷填料(导电性差、脆性高),碳系填料(炭黑、碳纳米管、石墨烯等)兼具优异导电性、可控维度(零维至二维)、π电子共轭结构及与聚合物的适配性,是构建高性能导电聚合物复合材料(CPCs)的最优选择,故基于多维度碳基杂化填料维度与协同导电机理,从“填料维度-界面锚定-网络重构”角度评述其对参数的调控机制,阐述“多维协同”降低渗流阈值、共价π-π网络降低室温电阻率、临界网络重构提升正温度系数效应(PTC)强度、多维阻隔-锚定增强PTC重现性的路径等方法,为高性能聚合物基PTC材料设计与工程化提供理论支撑。

石墨烯的优异性能使其在众多领域展现出巨大的应用潜力。然而,石墨烯在大多数溶剂中难以分散,不能与其他材料进行有效复合,难以充分发挥其优势,通常需要改性以获得能够满足特殊应用需求的性能。通过改性可以改变石墨烯的组成、尺寸、形状和结构等特征,从而调整其电子结构、溶解性、机械和化学性质,甚至赋予其新的性能。重点介绍了石墨烯的改性方法,及其用于复合材料制备的方法和应用,并对其今后在相关领域的发展趋势进行展望。

聚醚醚酮(PEEK)作为一种高性能特种工程塑料,具有优异的机械性能、耐热性及化学稳定性,在摩擦学领域展现出广阔的应用前景。然而,纯PEEK在高速、高载荷等苛刻工况下耐磨性较差,因而限制了其进一步应用。综述了PEEK复合材料耐磨改性研究进展,重点分析了填充改性、聚合物共混改性以及多元填料协同改性的作用机理与材料性能,并总结了不同改性方法的特点,以期为开发具有优异综合性能与特定功能导向的PEEK复合材料提供理论依据与技术参考。

针对船舶结构材料在复杂海洋环境下面临的腐蚀问题,系统梳理了船舶结构在复杂海洋环境中的腐蚀类型与分区特征,重点评述了表面涂层与自修复涂层等防护技术的研究进展。研究表明,TiO₂/GO/PANI复合涂层、石墨烯改性环氧涂层等新型涂层具有优异屏障与钝化功能;自修复涂层通过胶囊、中空纤维及外援型响应机制实现损伤区域的智能修复。未来应建立腐蚀数据库、发展多物理场数值模拟方法,并推动自修复与自感知一体化涂层的研发,以提升船舶腐蚀防控的系统性与前瞻性。

生物质衍生碳是一类以可再生生物质为前驱体制备的电催化材料,具有大比表面积、多孔结构和自掺杂的特点。用于电催化领域的生物质衍生碳主要分为自掺杂型生物质衍生碳材料和以其为载体的生物质衍生碳复合催化材料。综述了生物质衍生碳材料在电催化反应,如氧还原反应、析氧反应、析氢反应及二氧化碳还原反应中的应用研究进展,总结了该材料的催化性能优势,如电子结构调控、活性位点暴露和增强的电荷/离子传输效率,并展望了生物质衍生碳材料未来的发展方向。

荧光纳米粒子是指可以发荧光的量子点或将荧光团通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中,使其可在特定条件下产生荧光效果。因其与传统染料相比更高的荧光亮度、更强的稳定性、分散性以及生物相容性,荧光纳米粒子已广泛应用于检测、标记等工作中。分析了3种荧光纳米粒子——无机粒子、有机共轭型粒子以及有机非共轭型粒子,分别对其合成、应用进行阐述分析,以指导应用于航空领域的研究。

介绍了目前合成溴氧化铋(BiOBr)光催化材料的主要方法,分析了形貌调控、元素掺杂、缺陷工程和异质结的构成等改性BiOBr光催化材料的途径,阐述了BiOBr光催化材料在降解有机污染物的应用现状,指出了BiOBr光催化材料目前存在的问题,对今后的研究重点和方向做出了展望。

聚苯乙烯(PS)导电球因兼具高分子微球的形态可控性与导电材料的优异电学性能,在电子封装、智能传感及能源等领域具有重要应用价值。为系统梳理其制备技术、应用现状与发展方向,综述了PS导电球的三大制备方法:化学镀法通过复杂的预处理在PS球表面沉积金属获得导电性优异核壳球,但工艺繁琐;层层自装法利用静电或π-π作用将导电材料组装于PS表面在较低渗流阈值下实现高导电性;原位聚合法通过磺化改性或功能单体共聚在PS导电球表面聚合导电聚合物,工艺相对简化且包覆可控。PS导电球作为各向异性导电膜的关键填料在微电子封装中保障了可靠性;还可通过构建三维导电网络实现对交通荷载、人体运动的高灵敏监测;作为模板构筑多孔结构的对电极或碳电极以提升电池效率等。面向未来,PS导电球正朝着多功能化、高精度化、柔性自修复以及绿色低成本方向发展,以应对柔性电子、高端封装与可持续发展对材料性能的更高需求。

氯化盐因价格低廉、高温稳定性好和储能密度大等优点成为储能材料的研究重点之一。归纳了多元氯化盐的配比、制备方法及热物性能的研究进展,总结了氧化铜(CuO)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氧化锌(ZnO)等纳米添加剂对氯化物熔盐比热容、热导率等关键参数的作用机制与强化效应,阐明了高温下多元氯化盐对对奥氏体不锈钢和镍基合金材料的腐蚀行为及防护方法。通过制备多元混合熔盐和改变配比能够调控相变温度,而添加纳米颗粒能够增强氯化盐的比热容和导热性能,降低其腐蚀性。

有机太阳能电池(OSCs)凭借柔性优异、质量轻薄等优势,已成为极具前景的清洁能源技术。界面工程是改善OSCs器件性能的核心手段,通过优化电极-活性层界面的功能层[含空穴传输层(HTL)与电子传输层(ETL)],可减少电荷复合、调控能级排列,显著提升OSCs、钙钛矿太阳能电池(PSC)等薄膜器件的效率与稳定性。HTL作为连接阳极(如ITO)与活性层的关键组件,其性能直接影响空穴提取效率与界面稳定性。传统HTL材料(如PEDOT∶PSS)因酸性强、吸湿性高的缺陷制约器件长期发展,而自组装单分子层(SAMs)具有制备灵活、分子有序性高的优势,可精准调控界面能级,提升空穴提取效率并降低复合损失,成为界面工程优化的核心方案。系统探讨了SAMs的主要制备方法,总结其在OSCs中的应用进展,分析相关影响机制,展望原位掠入射广角X射线散射(GIWAXS)等实时监测表征技术的发展方向,为清洁能源行业发展提供支撑。

锂硫电池(LSBs)凭借高理论能量密度、低成本活性物质与环境友好等突出优势,及其采用低熔点醚类电解液体系的特性,被视作极具发展潜力的下一代低温储能系统。然而,LSBs在低温条件下会面临锂离子去溶剂化困难、锂金属沉积和剥离不均匀、多硫化锂聚集以及Li₂S平面生长导致正极钝化等困境,会限制其低温性能。为应对上述关键挑战,概述了LSBs在低温条件下的当前研究进展、面临的困难以及未来发展方向,并详细论述了基于正极材料改性、电解液调控和锂负极优化等策略以提升LSBs低温性能的机理。此外,针对低温LSBs的商业化应用,还提出了若干改进意见,旨在推动其发展和促进该领域的技术革新。

采用无皂乳液聚合与溶液聚合的复合技术合成有机硅改性水性丙烯酸分散体(SMWAD),考察了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、中和剂和有机硅对SMWAD黏度及涂层性能的影响,并采用红外光谱分析、粒径分析和热重分析对SMWAD进行表征。研究结果表明,GMA质量分数为0.3%左右、中和剂为三乙胺(TEA)、硅烷偶联剂为GX570且添加量为0.5%时,制备的SMWAD黏度适中,涂层的力学性能和耐水性优良。在该聚合工艺下,得到的SMWAD的粒径较小且分布较窄,平均粒径为159.8nm;所有丙烯酸酯类单体已聚合完全,硅烷偶联剂和丙烯酸酯类单体通过化学键合形成交联度适中的共聚体系,涂层展现出良好的热稳定性能。该SMWAD适用于各种钢结构、机械设备等金属表面的装饰涂装,展现出良好的应用前景。

石蜡基定形相变材料性能稳定、成本低廉,在热能储存与温度调控领域极具应用价值,但其通常不具备光学透明性,难以应用于需保证采光的光热调节场景。为此,以石蜡(PA)为相变芯材,烯烃嵌段共聚物(OBC)与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为二元支撑骨架,采用熔融共混结合高温退火的方法,制备了一种兼具透明性与定形能力的柔性相变复合材料。结果表明:该材料各组分相容性良好,相变温度为28.6℃,相变潜热为115.83kJ/kg,固-液相变过程中结构稳定、无渗漏,且对不同颜色基体呈现良好透明性。材料表现出温致透光率变化特性:高于相变温度时呈透明态,利于吸收储存太阳辐射热;低于相变温度时转为半透明/不透明态,可保护室内隐私。光热调控测试表明,覆盖该材料的玻璃片在相变温度附近升温速率显著减缓,有效减少室内得热,且经720h暴晒后仍保持良好的光学性能与柔性。为开发透光调温复合材料提供了材料基础与实验依据。

通过改良的Stober法将SiO₂微球自组装在碳纳米洋葱(CNOs)周围,然后经过高温碳热还原得到具有多组分结构的CNOs@SiC@SiO₂复合材料。经扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和拉曼等表征手段,研究该复合材料的微观结构和物相组成。同时,利用矢量网络分析仪模拟复合材料的电磁波吸收性能:当涂层匹配厚度为2.5mm时,最小反射损耗在10.56GHz处达到-65.29dB,有效的最大吸收带宽为4.48GHz(13.52～18.00GHz),复合材料表现出强吸收、宽频段的性能。这主要归因于优异的阻抗匹配(适中的介电常数和巧妙的结构设计)和多种损耗机制(界面极化损耗、偶极子极化损耗及传导损耗)。通过CST电磁仿真软件模拟了其在真实远场条件下的应用。结果表明,制备的复合材料作为高性能电磁波吸收剂,具备在微波暗室和电磁防护等领域的实际应用价值,可满足微波暗室对低反射、宽频段、高性能吸波材料的核心需求,为微波暗室的吸波层优化提供了新型材料选择与技术支撑。

将以纳米TiO₂作为近红外光反射剂的近红外光反射锦纶6母粒和以纳米锡锑氧化物(ATO)作为近红外光吸收剂的近红外光吸收锦纶6母粒与锦纶6切片共混纺丝,制得具有防红外透视功能的锦纶纤维,研究纺丝工艺参数对纤维红外透过性能及力学性能的影响。结果表明:当两种防红外透视材料总添加质量为3%,添加质量比4∶2,纺丝温度248℃、255℃、260℃、260℃、260℃,卷绕速度4200m/min,牵伸倍数1.4时,纺丝过程稳定,纤维的力学性能良好,所得纤维制备的织物在700～1200nm波长范围内红外透过率低于20%。因此,以纳米TiO₂和纳米ATO为功能材料,通过共混熔融纺丝工艺可以制备兼具良好力学性能与防红外光透过效果的锦纶6纤维。

通过冷冻干燥技术,将金属-有机框架材料CMIL-101负载在壳聚糖(CS)气凝胶表面,赋予其磁性、光热转换性能,并进一步采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行疏水改性,制备出多功能超疏水复合气凝胶CMIL-101/CS@PDMS。该复合气凝胶水接触角达150.4°,可选择性吸油并实现高效油水分离(分离效率>98%),经过10次循环后性能保持稳定。此外,该复合材料对多种污染物表现出优异的去除能力,对聚苯乙烯微塑料和甲基橙的吸附效率分别达99%和93.7%,在含油废水治理与新污染物协同去除方面展示出广阔的应用前景。

基于六方片状WSe₂和多层Ti₃C₂ MXene复合材料,构建一种创新的室温NO₂气体传感器WSe₂/Ti₃C₂ MXene。研究结果显示,该传感器在检测0.1×10^-6到50×10^-6浓度的NO₂时,展现出卓越的响应能力,明显优于单一的WSe₂传感器。特别是优化后的WSe₂/MXene-4传感器,在50×10^-6 NO₂的环境状态下,响应度高达6.07,是纯WSe₂传感器的3.5倍,同时将检测限从500×10^-9大幅降低到100×10^-9。此外,该传感器在重复使用和长期稳定性方面均表现良好。理论分析表明,WSe₂/Ti₃C₂ MXene复合材料对NO₂气敏机理主要归因于WSe₂和Ti₃C₂ MXene之间显著的异质结界面效应和协同吸附作用的增强。这项工作突显了WSe₂/Ti₃C₂ MXene异质结构传感器对NO₂气体可靠检测方面的巨大潜力,为未来室温传感器的研究提供了宝贵的参考,同时也推动了气敏传感器技术的进一步发展。

将金属纳米簇与天然聚合物结合制备具有特定物理化学性质的复合胶囊成为了近年来的研究热点。通过一种新型、绿色环保的方法,可直接同步制备铜纳米簇及其海藻酸钠复合胶囊,该方法具有操作简便、工艺环保、条件温和等优势。所得铜纳米簇/海藻酸钠复合胶囊呈光滑稳定的球体,具有清晰的核壳结构,并展现出铜纳米簇的鲜明红色荧光。透射电子显微镜观察显示,铜纳米簇在复合胶囊内部均匀分布。紫外光谱及荧光光谱分析结果进一步证实复合胶囊内存在铜纳米簇。释放研究表明,复合胶囊内的铜纳米簇可向周围介质释放,并且铜纳米簇的释放量与释放速率可通过外部pH条件或对应钙离子浓度的制备条件进行调控。因此,所得铜纳米簇/海藻酸钠复合胶囊在荧光成像与控制释放领域具有良好的应用前景。

以乙基纤维素作为原材料配置了5种不同浓度的纺丝液,通过静电纺丝技术分别制备了5种乙基纤维素纳米纤维膜(1^#、2^#、3^#、4^#、5^#样品)。分别对5个样品的表面形貌、结晶结构、可逆应变、接触角进行测试与表征。结果表明,所有样品均具备取向结构,且均具有疏水性;纳米纤维膜随着纺丝液的浓度增加,结晶度逐渐上升。通过选用无定形区作为驱动相、结晶区作为固定相,成功赋予纳米纤维膜可逆形状记忆效应。利用动态热机械仪对5个样品在循环变温过程中的可逆应变进行测试,也表明利用静电纺丝技术成功制备出了具有可逆形状记忆效应的纳米纤维膜。该材料在智能纺织品领域具有广阔的应用前景。

采用丙烯酸热聚合法合成富锂锰基材料,并使用钨酸锂对富锂锰基材料表面进行包覆改性。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、交流阻抗谱等多种测试方法对材料的物理化学性能进行表征分析,对比包覆前后材料的电化学性能,考察了钨酸锂包覆对富锂锰基材料的影响。结果表明:在钨酸锂的包覆与保护下,钨酸锂包覆量为2%(质量分数)的富锂锰基材料首次放电比容量为210.16mAh/g,充放电效率为61.12%,在1C条件下循环100圈后比容量仍保持155mAh/g。

采用热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并以所制g-C₃N₄为基底,通过水热法调控三氧化钨(WO₃)的负载量,制备WO₃/g-C₃N₄(简称WCN)复合光催化材料。利用各种测试手段对样品的结构、形貌及光学性能进行了表征和测试。结果表明:在光照40min时,g-C₃N₄和WO₃的光降解效率分别为67.51%和24.22%,而WCN系列复合样品的降解率均超过了g-C₃N₄和WO₃,达到了90%以上。因此,适量WO₃的引入可以提高样品的光吸收能力,并在一定程度上降低了光生电子-空穴对的复合率,从而提升了光催化性能。

采用分子动力学方法研究了功能化石墨烯在月桂酸-棕榈酸(LA-PA)复合相变材料中的传热性能。结果表明,相比直接掺杂石墨烯,功能化石墨烯在LA-PA体系中的分布更加均匀,显著提高了复合相变材料的导热性能,羟基化(OH)、氨基化(NH₂)、羧基化(COOH)石墨烯导热系数分别提高了19.5%、21.9%和27.1%,界面热阻分别降低48.8%、52.84%和76.78%。该研究结果将为有机复合相变材料的传热性能改善提供有益的参考。

甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)具有良好的电绝缘性和耐高温性能,广泛应用于高压电缆附件,但其热导率偏低、热稳定性有限,在高热负荷下易产生热积聚。为改善MVQ的热学性能,采用分子动力学构建纯MVQ及纳米ZrO₂质量分数为4.5%、9%、12%和15%的复合体系分子模型,研究40～400K(K=℃+273.15)范围内模型的热学行为及微观结构演化。结果表明,随着纳米ZrO₂含量增加,体系玻璃化转变温度升高,热膨胀系数减小,纳米ZrO₂质量分数为15%的复合体系在360K条件下的热导率较纯MVQ提高19.01%。自由体积分数、均方位移和回转半径均随纳米ZrO₂含量增加而降低,表明自由体积被压缩、链段运动受限、分子链趋于紧凑;结合能增大,界面作用增强。热学参数与上述微观参数相互印证,从分子尺度说明纳米ZrO₂通过压缩自由体积并强化界面约束改善MVQ的热稳定性和导热性能,可为高温电缆附件材料设计提供参考。

针对油浸式变压器用丁腈橡胶(NBR)密封材料在极端环境下的老化问题,开展了其在空气、变压器油(25^#)、压缩应力、油浸-压缩耦合作用下的高低温交变老化试验(-50～120℃)。研究了温度、变压器油介质与压缩变形多因素对NBR老化行为的耦合影响规律。分析了其老化前后微观结构与化学组成的变化,从而揭示了老化失效机理。结果表明:在高温阶段NBR分子链段自由体积增大,链间作用力减弱;低温时NBR分子链段冻结,弹性模量急剧升高;高低温的反复循环在材料内部产生交变应力,导致微裂纹萌生并加剧填料脱落,为变压器油渗入材料内部提供了通道,从而加速了NBR的性能劣化;在温度交变、油溶胀与压缩应力的多因素协同作用下,NBR的老化速率最为显著。

聚氨酯分散液(PUDs)作为上浆剂中的一种重要助剂,对碳纤维束的工艺性能和复合材料的力学性能有着非常重要的影响。深入比较了自制丙烯酸酯改性PUDs(SA-M1、SA-M2)与进口PUD(SA-C)3种助剂成分对碳纤维束工艺性能和环氧树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明:SA-M1和SA-M2的复丝拉伸性能和开纤性优于SA-C,但耐磨性弱于后者。聚酯型分散液SA-M2强化了层间剪切强度(ILSS),而聚醚聚酯型分散液SA-M1提高0°拉伸强度。纤维缠绕单向板的0°拉伸强度与层间剪切强度呈现出负相关性。

面对日益严重的含油废水污染难题,对含油废水进行有效治理成为亟待解决的重要问题。目前应用的大部分油水分离方法存在操作复杂、高耗能和效率低等问题。纤维素气凝胶应用于油水分离具有分离效率高、耗能低、操作简便和绿色环保等优势。将棉浆粕溶解在绿色体系碱尿素溶液中,引入黏土材料蒙脱石和高分子聚合物聚乙烯醇制备了超亲水-水下超疏油的复合纤维素气凝胶。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪对样品的形貌、晶型结构与表面官能团进行分析表征,并测试了复合纤维素气凝胶的密度及孔隙率、接触角、耐用性以及油水分离性能。结果表明:蒙脱石改性复合纤维素气凝胶对水的吸收时间从3s缩短到1s,水下油接触角达到151.7°,分离通量高达2423.16L/(m²·h);改性复合纤维素气凝胶对不同密度的油水混合物分离效率均达到99%以上,循环10次之后分离效率仍达到97.6%以上。

二氧化钛(TiO₂)是一种良好的半导体光催化材料,但由于禁带宽度大和光生载流子复合率高限制了其应用。以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为模板、硝酸铜(CuNO₃)为铜源,通过牺牲模板策略,使用溶胶-凝胶法制备出铜掺杂TiO₂光催化剂(Cu-TiO₂-CN),对TiO₂进行掺杂改性。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、冷场发射扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、固体紫外-可见吸收漫反射(UV-Vis)和电化学阻抗(EIS)等技术对催化剂进行表征。证明在以g-C₃N₄为模板剂的条件下,二价铜离子(Cu²⁺)成功掺杂入TiO₂。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)的降解为模板反应测试其催化性能,35min后,RhB降解率为99.8%,表明Cu-TiO₂-CN在紫外光下对RhB表现出优异的光催化降解性能,远高于单一的TiO₂。

为探究助溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)对细菌纤维素(BC)溶解性能的影响,研究了BC在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)溶剂和AmimCl/DMAC混合溶剂中的溶解性能和溶液的流变性能,根据剪切流变和动态流变性能的测试结果确定了最优纺丝参数,并利用干喷-湿法纺丝工艺制备了再生细菌纤维素纤维。结果表明:助溶剂DMAC会加快BC在离子液体AmimCl中的溶解,使溶解时间缩短25%。BC/AmimCl、BC/AmimCl/DMAC纺丝液都呈现表观黏度随剪切速率增大而减小的趋势,2种纺丝液均为非牛顿流体。加入少量助溶剂使纺丝液表观黏度、结构黏度指数、黏度活化能降低,减弱了纺丝过程中纺丝液对温度和剪切速率的敏感性,使加工温度降低20℃。使用AmimCl/DMAC混合溶剂制备的再生细菌纤维素纤维表面形貌更光滑,纤维的结晶度和晶体有序性得到提高,纤维的热稳定性变好,混合溶剂对再生细菌纤维素纤维力学性能、化学结构几乎未产生影响。

利用原位红外对星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和线型SBS在不同热、氧、光照条件组合下老化时产生的CO₂的生成速率,建立多因素耦合老化动力学模型并进行条件敏感性分析,与传统室内人工加速老化试验后黄色指数、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等数据进行对比验证。结果表明:不同条件下的敏感性分析中光照是影响两种结构SBS老化的最主要因素,其次是温度和氧气浓度;相同条件下的敏感性分析中星型SBS对温度更敏感,线型SBS对光照强度和氧气浓度具有更高的敏感性;星型SBS和线型SBS在传统80℃热氧老化后黄色指数升至约79.41和69.56,在60℃热氧光老化后黄色指数升至约54.55和51.28,在纯紫外老化后黄色指数升至约26.90和30.44。热氧老化星型SBS容易老化,纯紫外老化线型SBS易老化与敏感性分析结果一致,确定了以CO₂释放量作为老化评价方法的合理性。

通过水热法制备了Fe/Ni共掺杂TiO₂复合材料,显著提升了其可见光催化性能。紫外-可见漫反射光谱分析表征结果表明,Fe/Ni掺杂使TiO₂的禁带宽度降低,光吸收范围拓展至可见光区;荧光光谱分析证实,掺杂有效抑制了光生载流子复合。在优化条件(Fe/Ni质量比1∶0.6、煅烧温度500℃、pH=8)下,亚甲基蓝降解率达83%。自由基捕获实验表明,光生空穴(h⁺)为主导活性物种,其通过直接氧化与间接生成·OH、·O^-₂的协同作用实现高效降解。为设计高效双金属掺杂光催化剂提供了理论依据。

通过溶胶-凝胶法合成了SrFeO_3-δ(SFO)和A位高熵钙钛矿氧化物Sr_0.2La_0.2Sm_0.2Ca_0.2Pr_0.2FeO_3-δ(SLSCPFO),系统研究了A位高熵工程下SFO材料的晶体结构、元素价态、电导率和电化学性能的变化。研究发现,A位高熵工程有效增加了氧空位浓度,显著提高了电导率,SLSCPFO阴极表现出更好的电化学性能,在600℃时极化电阻值(R_p)为0.94Ω·cm²,与SFO相比降低了27.69%。研究结果表明,A位高熵工程是提升SOFC钙钛矿阴极材料性能的有效方式。

采用浸渍垂直沉积法-溶胶凝胶法-模板法,制备了三维有序多孔结构的五氧化二铌反蛋白石光子晶体(Nb₂O₅-IO)催化剂。通过光催化降解有机染料罗丹明B考察了Nb₂O₅-IO催化剂的光催化活性。结果表明:Nb₂O₅-IO-0.3在模拟太阳光照射下展现出优异的光催化性能,光照100min可实现Rh B的完全脱色降解,其催化活性显著优于Nb₂O₅催化剂;同时,该催化剂经3次光催化循环降解实验后,仍能保持稳定的催化活性,表现出良好的循环稳定性。活性物种捕获实验证实,羟基自由基(·OH)和光生空穴(h⁺)是该光催化降解过程中的主要活性物种,基于此提出了相应的光催化降解机理。

高性能纤维和织物增强水泥基复合材料是由短切纤维或经过编织处理的织物作为增强骨架,砂浆,混凝土或其他水泥材料作为基体的新型建筑材料。由于高抗拉强度、高韧性、高抗裂性、耐久性和耐腐蚀性等优点已被应用于建筑工程、交通工程、市政工程和其他特殊工程领域。综述了碳纤维、钢纤维、合成纤维和无机纤维及织物增强水泥基复合材料在纤维改性、界面增强、力学性能提升等方面的研究进展。对4种纤维和织物增强水泥基复合材料目前存在的问题进行了总结。最后对高性能纤维和织物增强水泥基复合材料未来研究方向进行了展望。

建筑围护结构的热工性能直接决定供暖与空调能耗,因此提升其性能是实现建筑节能的核心途径。相变储能材料作为一种优异的节能材料,在调节室内温度、改善室内环境、提高建筑的节能性能等方面,具有较大的节能潜力。综述了相变材料在建筑围护结构中的应用研究进展,阐明其工作原理、利弊与设计要点,并展望未来创新方向,为开发高效节能建筑围护结构提供理论参考。

为选取一款适用于飞机主承力结构复合材料胶接修理的胶粘剂,以飞机起落架梁结构为胶接修理对象,首先根据起落架梁胶接修理场景,初步筛选了4种环氧树脂类胶粘剂。然后对这4种胶粘剂进行了基本性能考核,其次通过开展元件级修理件疲劳性能测试,从中筛选出了3M公司的D型胶粘剂,最后为了充分验证D型胶粘剂对胶接修理起落架梁疲劳寿命的提升效果,根据起落架梁服役载荷特点开展了起落架梁典型实验件疲劳性能测试。结果表明:经过D型胶粘剂胶接修理后的实验件通过了实际服役环境下的考核,修理件的止扩周次和破坏周次分别是未修理件的16倍和4.9倍,疲劳寿命增益效果显著。

以超滤和微滤为核心的低压分离膜技术已广泛应用于废水处理领域,但膜污染问题一直是限制其高效低耗运行的主要瓶颈。聚多巴胺(PDA)作为一种仿生粘附材料,具有优异的亲水性和界面修饰能力,可有效提升低压分离膜的抗污染能力。综述了PDA在低压分离膜亲水化改性中的研究进展,详述了PDA的形成与界面粘附机理,重点介绍了PDA直接沉积改性、PDA共混改性及PDA作为中间层改性等传统改性方法及其优缺点,并介绍了氧化促进PDA沉积等新型改性策略,旨在为PDA改性技术在膜分离领域的推广应用提供指导。

锂离子电池在消费电子、储能电站等多元场景中应用十分广泛,然而,其固有的热失控特性容易引发难以控制的火灾事故,最终对人员安全和设备等造成一定的损害,因此研究适用于锂离子电池火灾的灭火剂具有重要的实用价值。首先阐述了锂离子电池火灾的特性,重点综述了气体、固体、液体及新型灭火剂在锂电池火灾中的研究进展,分析典型灭火剂的优劣,最后,展望了锂电池火灾防控领域的未来发展方向。

针对当前高功率微波武器的快速发展,而地面装备壁板大多数均无高功率电磁脉冲防护的性能效果,基于多层屏蔽材料对电磁波的损耗机制,采用碳系非金属材料及高磁性合金材料等,设计出一款对高功率电磁脉冲及常规连续电磁波均具有高效的屏蔽效果的多层复合屏蔽材料。该多层复合屏蔽材料在窄带高功率电磁脉冲1～10GHz频段内屏蔽效能≥60.1dB,常规连续电磁波150kHz～10GHz频段内屏蔽效能≥60dB,且具有厚度薄、密度小的优势,实现了装备壁板对高功率电磁脉冲良好的防护效果。

金属有机凝胶材料(MOGs)作为一类三维网络多孔材料,因其大比表面积、可调孔隙及结构多功能等特性,被广泛应用于吸附、光催化降解等废水处理过程。详细介绍了MOGs对含有重金属离子[如U(Ⅵ)、As(Ⅴ)]、染料(如甲基橙、刚果红)和四环素类抗生素(如盐酸金霉素、盐酸氯四环素)等物质的废水处理应用研究和作用机制。MOGs在废水处理中的应用前景广阔,但其大规模应用仍面临材料成本高、复杂水质下稳定性不足及工业化制备技术不成熟等挑战。未来研究需聚焦低成本合成工艺、表面改性增强及复合体系协同机制优化等方面的研究,积极推动MOGs从实验室研究走向工业化应用,为我国废水高效治理提供新方案。

淀粉作为丰富的碳水化合物资源,具有成本低廉、生物相容性好、可生物降解等优点,是静电纺丝原料的优良选择之一。介绍了静电纺丝的基本装置和基本原理,综述了以淀粉为原料的“湿法”静电纺丝和“干法”静电纺丝的研究进展,总结了静电纺淀粉纳米纤维在食品包埋、高效过滤、组织工程、创面敷料和药物递送中的应用现状,旨在为静电纺丝制备淀粉纳米纤维的高值化开发和应用提供参考。

从尺度结构设计角度出发,归纳微米竹纤维、纳米竹纤维及微纳米混杂竹纤维复合材料的最新研究进展,重点揭示了纤维尺寸效应对复合材料界面结合强度、力学性能的构效关系,为竹纤维增强复合材料的性能优化设计提供理论参考依据。此外,针对竹炭塑复合材料,综述了竹炭的孔隙结构及其与聚合物的协同作用机制,阐明了竹炭在提升复合材料力学性能、导电性、电磁屏蔽效能及热稳定性方面的关键角色。最后,对比分析了不同竹基复合材料的综合性能,并展望了其在包装、建筑等领域的应用前景,为竹质剩余物的高值化利用提供参考。