碳纤维增强树脂复合材料具有优异的性能,其在航空航天等工业领域得到了广泛的应用,但不同环境因素的影响会降低性能、缩短其使用寿命。基于此,综述了碳纤维增强树脂基复合材料的高温老化、自然老化、湿热老化和紫外老化研究进展,并展望了碳纤维增强树脂基复合材料老化研究未来发展的方向。

高强高模碳纤维作为新材料领域的尖端代表,正面临前所未有的发展机遇。美国、日本、欧盟和中国等国家和地区纷纷出台政策,支持碳纤维技术的研发与应用,旨在确保供应链安全和推动产业升级。全球碳纤维市场需求持续增长,复合年增长率达到10.05%。中国已成为全球最大生产国和消费国,产能占比达48.6%。新兴应用领域如电动垂直起降飞行器、人形机器人等,为市场带来新的增长点。新一代碳纤维技术正朝着更高强度和更高模量的目标发展。新技术和新工艺正在推动碳纤维制造向低成本、绿色化和智能化方向迈进。在全球产业“东移”的大趋势下,中国碳纤维产业有望在技术突破、产能扩张和应用拓展等方面实现更大发展,为国家战略性新兴产业提供坚实的材料基础。

近代以来使用厌氧胶等化学粘合剂来实现紧固件的防松效果是普遍的工艺。但随着现代科技的发展以及生产需求的扩大,厌氧胶必需的复杂涂胶工序限制了其在生产装配线的效率,工业上对厌氧胶的使用提出了简单化的要求,而通过微胶囊技术制得的微胶囊化厌氧胶能很好地满足这一要求。综述了厌氧胶和微胶囊化厌氧胶的化学组成,着重介绍了微胶囊化厌氧胶,包括微胶囊的制备方法以及单胶囊厌氧胶与双胶囊厌氧胶的研究进展。旨在通过梳理材料设计和微胶囊化技术等核心领域的分散研究成果,构建完整的理论框架,为可预涂微胶囊型厌氧胶的开发和应用提供参考。

在“碳中和”和“碳达峰”背景下,氢气作为一种清洁无污染、燃烧热值高且可再生的新能源,受到广泛关注。在多种制氢方法中,对制氢成本、制氢效率及技术成熟度等多方因素综合考虑,碱性水电解(AWE)无疑是当下制氢方法的优选。隔膜作为AWE电解槽中的关键部件之一,它决定了所产气体的纯度、设备的安全性和电解效率。复合隔膜作为AWE隔膜的第三代产品,受到行业及研发人员的重点关注。回顾了近年来关于AWE复合隔膜在水电解制氢领域的研究现状,以及不同制备方法、材料添加及隔膜改性对复合隔膜性能的影响,阐述了不同AWE隔膜的基本原理,指出目前AWE隔膜存在的一些问题,并对其研究方向和应用前景进行了展望。

湿度控制对于日常生活、工业生产都具有重要意义,干燥剂作为湿度控制系统的关键材料一直都是除湿技术的研究重点。全面综述了传统无机多孔固体干燥剂(硅胶、分子筛、活性氧化铝)、吸湿盐(氯化物)液体干燥剂和基于金属有机框架(MOFs)的新型除湿干燥剂。阐述了三类干燥剂各自的除湿特点和性能缺陷,详细介绍了近年来三类干燥剂的研究进展,并对未来除湿干燥剂的发展趋势进行了展望。

硅杂大环芳烃是一类由硅原子作为桥连单元连接芳(杂)环所构成的新型大环分子。与传统碳桥联大环芳烃相比,硅原子的引入因其较大的原子半径、可极化的化学键等特性,显著改变了分子的构象灵活性、电子结构和配位能力。系统综述了多类硅杂大环芳烃的合成策略、结构特征与固相构象行为,并重点阐述了其在金属离子配位、主客体识别及光电功能材料等领域的应用研究进展。最后对硅杂大环芳烃的未来发展方向进行了展望。

随着静电纺丝技术的飞速发展,其在制备纳米纤维领域的应用日益广泛。系统梳理了静电纺丝的基本原理、工艺参数、纤维结构、性能调控以及面临的挑战。展望了未来的发展方向,强调了跨学科合作、技术创新和政策支持的重要性。旨在为静电纺丝领域的从业者和研究人员提供有价值的参考,推动静电纺丝技术的发展。

燃料电池是高效能、无污染的能量转换装置,是未来能源的重要组成部分。催化剂作为燃料电池中的重要组成部分受到广泛关注。目前,最常见的催化剂是铂基催化剂,但铂基催化剂在应用中的一些缺陷使其发展严重受阻。报道了常见铂基催化剂的制备方法,如溶剂热法、浸渍还原法、多元醇法等,分析了不同制备方法的优缺点。在提升催化性能和稳定性方面,铂的合金化策略可以很好地提升催化剂性能和节约成本,介绍并对比了目前应用较多的二元及三元铂合金催化剂,选择合适的载体也可以起到调节催化剂性能的作用,概述了目前铂基催化剂常用几种碳载体的优势和不足以及相应的改善方法,为新型铂合金催化剂的制备和应用提供指导。

在全球新能源汽车产业高速发展的当下,动力电池退役潮正加速袭来,退役动力电池的妥善处理已成为关乎产业可持续发展与生态安全的核心议题。动力电池回收既是保障战略资源供给的关键路径,也是实现“双碳”目标的重要支撑。以从德温特创新索引(DII)和国家知识产权局(CNIPA)检索到的动力电池回收领域的专利为研究对象,利用Gephi、ItgInsight、Power BI等软件对专利的申请趋势、申请区域、申请人、关键技术等维度进行可视化分析,明确专利发展现状、竞争前沿和未来发展趋势,旨在为动力电池回收领域的技术创新和产业发展提供参考。

近年来,随着磷酸铁锂电池能量密度的不断提高,及其低成本、安全性高的优点,使其在新能源汽车装车量上占据绝对优势,磷酸铁锂正极材料也成为研究热点。通过对全球及中国的相关专利的检索和分析,研究了该领域的专利申请趋势、主要申请人及申请数量的历年变化趋势、专利申请地域分布,以及近期的技术研发热点,以期为我国磷酸铁锂正极材料的技术研发和专利布局提供参考。

水污染治理是当前环境领域的重大挑战,传统污水处理方式存在着二次污染、耗能高等诸多问题。而钨酸铋(BWO)作为层状钙钛矿光催化剂,其可见光响应特性和内置电场使得污染物的降解变得绿色、低碳,但其宽禁带、载流子复合及表面反应动力学缓慢等问题仍需突破。系统总结了BWO基压电-光催化材料的作用机制及改性进展:通过金属、非金属的掺杂调整带隙,增强其吸收光能力;通过异质结的构建、极化电场的调控,促进光生载流子的分离;通过形貌调控、表面修饰等措施,增大催化剂比表面积,使表面活性位点增多,从而提高反应速度。系统地总结了钨酸铋作为压电光催化剂降解污染物所存在的问题和改进的方向,为后续研究提供改性思路。

光催化技术是环境修复和清洁能源生产的关键途径,近年来受到广泛关注。系统综述了铋基半导体的结构特性与光催化性能、铋基半导体/金属有机骨架(MOFs)复合材料的功能化设计及其制备方法。评述近年来铋基半导体/MOFs在有机污染物(如染料、抗生素、农药)降解和还原Cr(Ⅵ)及清洁能源生产(如光解水制氢)方面的研究进展,并对铋基半导体与MOFs的复合材料在光催化污染物降解和制氢领域的发展方向进行了展望。

提高工作电压可以显著提升钴酸锂正极材料的能量密度,但也往往伴随着电池循环性能下降和寿命缩短等问题。通过对高电压钴酸锂电池技术中国专利申请数据进行检索和系统分析,总结该领域中国专利申请情况,探讨相关技术的研究现状及发展趋势。高电压钴酸锂电池的研究经历了缓慢发展期、快速发展期和稳步发展期,相关专利申请以企业为主,研究的重点方向是钴酸锂正极材料的改性技术和高电压电解液。企业和相关研究机构可根据高电压钴酸锂电池技术的发展趋势和重点方向来优化研发路径,提升竞争优势,促进我国锂电产业的加速发展。

金属有机框架(MOFs)材料又被称为配位聚合物,一般是由金属离子或者金属蔟与有机桥联配体通过自组装而形成具有三维立体结构的多孔晶体材料。随着对MOFs材料的研究不断深入,越来越多的金属离子、金属蔟、有机桥联配体被发现。但MOFs材料存在的一些缺点使其应用受到限制。纤维素是自然界三大生物素之一,拥有丰富的储量。研究发现,以纤维素作为MOFs材料的基体,使MOFs材料与纤维素之间通过化学键或者氢键的作用相互结合,可有效改善MOFs材料的一些缺陷。通过总结近年纤维素基MOFs材料在水体处理方面的进展,期望为纤维素基MOFs材料在水体处理中的应用提供参考。

为了提升细菌纤维素基MoS₂负极材料的导电性和循环稳定性,采用原位培养结合水热碳化的方法,将MXene引入细菌纤维素(BC)构建三维纳米纤维网络,并均匀负载MoS₂,制备了柔性自支撑BC衍生碳/MXene/MoS₂复合材料。复合材料的形貌特征、晶体结构及元素分布通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术进行分析。随后,结合循环伏安(CV)、恒流充放电以及电化学阻抗谱(EIS)测试,评估了不同MXene含量对其储锂行为的影响。结果表明:适量MXene(MXene:培养液=2:5,质量比)可显著优化活性组分分布和界面结合,在0.1A/g下实现首圈放电比容量1301.1mAh/g,150圈循环后容量保持率为74.86%,并在多倍率条件下保持较高可逆性与稳定性。

为了改善传统电池隔膜不耐高温、吸液性能差等问题,将超细聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维与纤维素纳米纤维(CNF)、微纤化纤维素(MFC)分别按不同比例混合,通过湿法成网和热压工艺制备出湿法非织造共混隔膜,采用冷场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪等对共混隔膜的微观形貌、化学结构和热性能进行表征,并测试了其力学性能、吸液性能和电化学性能。结果表明:PET/CNF共混隔膜表面光滑且孔径均匀;在150℃、45N的热压条件下,当CNF质量分数为30%时,该隔膜厚度为13μm,机械强度为26.22MPa,对水的浸润面积与速率提升,200℃保温1h无明显形变;将隔膜组装在电池中应用,在电压2.0～3.65V、恒定电流为0.05C时,首次充放电效率为76.6%;恒定电流分别为0.1C和0.2C时,循环60次后充放电效率分别为98.2%与98.9%,接近进口商用陶瓷隔膜。

锂离子电池中广泛采用的聚丙烯和聚乙烯隔膜由于热稳定性差、易燃等问题,成为导致严重火灾事故的原因之一。本研究以聚偏二氯乙烯(PVDC)为基体,通过乙烯-乙烯醇(EVOH)掺杂,对PVDC隔膜进行增韧改性及阻燃增强。EVOH具有良好的阻隔空气和水的作用,可以保护锂盐在空气中稳定保存;而锂盐的添加,使EVOH隔膜具有锂离子传输能力。结果表明,在空气条件下采用溶液浇筑法制备出一种可控掺杂的EVOH@PVDC复合隔膜,提高隔膜的电导率及电解液的润湿性,从而提高电化学性能。EVOH@PVDC复合隔膜展现出相对于聚丙烯隔膜优异的高倍率性能,在5C的倍率下其放电比容量为120mAh/g。同时EVOH@PVDC复合隔膜的高阻隔性使锂金属电池具备优异的循环寿命,100次循环后,比容量为145mAh/g且仍保持98%的平均库仑效率。

将原料硅、石墨、溶剂与刻蚀液按一定方式混合对硅进行化学刻蚀制备多孔硅。采用X射线衍射、扫描电镜、BET比表面积测试和电化学测试等手段对产物进行表征。结果表明:在相同的实验条件下,添加石墨比未添加石墨刻蚀的多孔硅刻蚀得更加充分,多孔硅表面的孔洞分布均匀且密集。电化学性能方面与未经刻蚀的纯硅相比,石墨辅助刻蚀制备的多孔硅首次可逆容量2221.7mAh/g;在200mA/g电流密度下50次循环后,容量为524.7mAh/g,容量保持率为23.6%,表明刻蚀后的多孔硅在可逆容量和循环性能方面都较未经刻蚀的硅有明显提升。

为了解决过渡金属化合物在钠离子电池(SIBs)负极领域出现的体积膨胀问题,提出了一种简单高效的高温硫化策略来引入FeS/Fe₃O₄异质结,同时以乳化沥青及葡萄糖分别作为软、硬碳源,采用高温煅烧法制备出交织软硬碳网络结构负载FeS/Fe₃O₄复合材料(HCSC@FeS/Fe₃O₄)。其中,硬软交织的多孔碳骨架可以提高电极的扩散动力学,硬、软碳还能分别提供较高的容量及优异的电导性。此外,异质结还加速了界面处的电子转移,同时提供了更多的自由空间以缓解体积膨胀。得益于这种特殊的结构,HCSC@FeS/Fe₃O₄展示出了优秀的电化学性能,其中,HCSC@FeS/Fe₃O₄-750在100mA/g下循环140圈后能够保持约350mAh/g的容量。此外,倍率性能测试显示HCSC@FeS/Fe₃O₄-750在较大电流密度下(1000mA/g)仍然具有较高的放电容量(302mAh/g)。

采用溶剂挥发法制备了以硬脂酸十二烷基酯为芯材、聚砜(PSF)为壁材、纳米SiO₂为改性剂的微胶囊相变材料(MPCM),并研究了纳米SiO₂添加量对MPCM性能的影响。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪等对MPCM的化学结构、微观形貌、相变性能及热稳定性进行表征。结果表明,当纳米SiO₂添加量为3%(质量分数)时,MPCM表面形貌最佳,熔融焓和结晶焓分别为116.50J/g和110.00J/g,包封效率达57.99%,囊芯含量为54.81%;掺杂纳米SiO₂后的微胶囊壁层对芯材具有良好保护作用,MPCM的热稳定性提升,密封性能优异。

以Sr₃YB₃O₉为基质,Eu³⁺离子为激活剂,采用高温固相法合成了Sr₃YB₃O₉:Eu³⁺荧光粉,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、色坐标对荧光粉的结构和性能进行了表征。结果表明:Sr₃Y_0.8B₃O₉:0.2Eu³⁺荧光粉为纯相,其最优制备条件为烧结温度1250℃,保温时间4h,Eu³⁺掺量20％。在394nm的紫外光激发下,荧光粉的发射光谱出现5个发射峰,分别位于578nm、592nm、612nm、651nm和702nm处,其中,最高峰位于612nm处,主要是由于Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₂跃迁。荧光粉的浓度猝灭机理为四极-四极(Q-Q)相互作用。所有Eu³⁺掺量的荧光粉色纯度均在90%左右,色温均在2000K左右,属于暖红光,其在紫外光激发的固态照明领域具有应用前景。

为探究Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂复合溶胶的制备条件及其性能,以Al₂O₃、SiO₂和ZrO₂溶胶为原料,通过调整化学组成、水解温度、水解时间和添加剂PEG200的添加量探究复合溶胶的制备条件和烧结制度。结果表明,最佳制备条件为Al₂O₃:SiO₂:ZrO₂(物质的量比)=10:1:1,PEG200添加量7%,水解温度50℃,水解时间60min,最佳烧结温度为1000℃。利用TG-DTG、XRD、FT-IR、BET和接触角测试等手段对复合膜进行表征,结果显示BET比表面积为176.10m²/g、孔体积为0.66cm³/g、中值孔径为15.01nm、接触角为31°。优化后的Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂复合膜具有良好的热稳定性,以及优异的比表面积、孔结构和亲水性,适用于高温环境下的场景。

通过调控甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与硅烷偶联剂KH550改性纳米SiO₂(KH550-SiO₂)的配比,制备了超疏水纤维素纳米纤维(CNF)复合薄膜(记作KH550-SiO₂/CNF-M),通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等对复合薄膜的化学结构、微观形貌和热稳定性能等进行表征。结果表明,当MTMS质量分数为10%、KH550-SiO₂质量分数为2.5%时,制备的复合薄膜疏水性能最优,其接触角为159°,达到超疏水标准,同时具有较高的力学性能;改性纳米SiO₂(粒径32～106nm)在CNF基体中均匀分散,无团聚现象。KH550-SiO₂/CNF-M复合薄膜的超疏水性能源于MTMS和改性纳米SiO₂的协同作用:MTMS在CNF表面构建了有机硅低表面能层;改性纳米SiO₂优化了薄膜表面的粗糙度,是提升疏水性能的主要因素。

以1,3,6,8-四溴芘和四-(4-溴苯)乙烯作为单体,分别与2,2′:5′,2″-三噻吩通过Suzuki-Miyaura偶联聚合反应制备了2种共轭微孔聚合物Py-LTTP和TPE-LTTP,采用傅里叶变换红外光谱仪、超高分辨率场发射扫描电子显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、比表面积及孔径分析仪表征2种聚合物的官能团结构、微观形貌、热稳定性、结晶性、光吸收能力、比表面积及孔径分布,并研究了聚合物的光催化制氢性能。结果表明:Py-LTTP呈纳米纤维与纳米片交织的棒状形貌,具有良好的热稳定性、非结晶形态、介微孔结构及大比表面积,吸光度可达0.60～0.84;TPE-LTTP具有良好的热稳定性,其吸光度和比表面积均小于Py-LTTP。Py-LTTP具备更好的光催化制氢性能,在没有Pt助催化剂的条件下,在紫外-可见光照射(波长>300nm)下反应3h光催化制氢速率达到9.99mmol/(h·g)。Py-LTTP较TPE-LTTP具有更高的光催化制氢速率和更好的活性位点。

针对氢化丁腈橡胶(HNBR)加工性能欠佳,柔韧性不足,成本较高等问题,创新性地采用并用胶技术,将加工性和耐热性能良好的金属氧化物硫化氯丁橡胶(CR)引入硫磺硫化HNBR过程进行混炼构筑具有“类互穿”(IPN)网络结构的混炼胶,然后引入改性芳纶纤维(AF)进一步提升IPN网络结构混炼胶的综合性能。以HNBR/CR混炼胶为基体,引入硅烷偶联剂(KH550)改性AF作为增强相,制备了高强度、高模量的AF/HNBR/CR复合材料。结果表明:随着CR用量的增加,并用胶硫化速率正硫化时间(t_c90)延长,共混胶的门尼黏度下降,有效提高加工性能,当CR用量为20份时门尼黏度达到最优为54.5;力学性能方面,硬度增加,强度与弹性呈下降趋势,且当CR用量20份时,硬度为61.34HA,拉伸强度为27.44MPa,达到最优。但是需要注意,当CR用量为20份时,并用胶的力学性能下降趋势明显;当CR用量≤20份时,并用胶仍保持优异的耐热油老化和耐热空气老化性能,但是耐油性随CR用量继续增加而开始降低。此外,热稳定性测试结果表明CR的加入提高了材料热分解温度。在最优的共混配比-HNBR/CR=(80/20)的情况下考察不同添加量改性AF对性能的影响。结果表明:随着KH550-AF含量增加,AF/HNBR/CR共混胶在加工性能、力学性能、耐老化性能和成本之间达到平衡。在HNBR/CR(80/20)体系中添加KH550-AF后在IPN结构中起到“铆钉”的角色,有效增加交联位点,弥补单一的IPN结构物理互锁不足的问题,其100%定伸应力显著提升至5.84MPa,300%定伸应力由7.25MPa提升至14.57MPa,撕裂强度由55.41N/mm提升至72.27N/mm。

合成了一种含多醚键的二羧酸单体,并将其与3,3′-二氨基联苯胺和3,3′-二磺酸钠-2,2-双(4-羧基苯基)六氟丙烷共缩聚,制备了含有多醚键的新型可溶性聚苯并噻唑-咪唑聚合物。在此基础上将木质素磺酸钠引入到聚合物中制备了不同掺杂量的复合膜。制备的复合膜相较于原始膜具有良好的综合性能。结果表明:在最佳掺杂比例下,复合膜的拉伸强度可以达到93.11MPa,同时具有13.2%的断裂伸长率。此外该复合膜在最高50%吸水率的水平下保持了仅1.7%的超低溶胀率,同时复合膜的质子电导率可以达到0.143S/cm,表现出良好的综合性能。

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,葡萄糖为络合剂和碳源,采用溶胶-凝胶法制备Li₃V₂(PO₄)₃/C粉末,并借助少量表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为钠源对Li₃V₂(PO₄)₃/C进行Na⁺掺杂改性。结果表明:适量的十二烷基苯磺酸钠作钠源掺杂,使Li_3-xNa_x(PO₄)₃颗粒更好地分散在残留碳的网络结构中,显著提高了材料的倍率性能,100C时放电容量仍有52.5mAh/g,60C倍率下循环400次容量仍高达97.9mAh/g;循环伏安测试和交流阻抗测试的结果说明,适量的Na⁺掺杂能够提高Li⁺扩散系数,SDBS的分散作用提高材料的离子电导率,从而导致Li_2.97Na_0.03V₂(PO₄)₃/C优异的电化学性能。

采用纳米颗粒复合相变材料能够有效提升相变储热系统的传热性能,但由于纳米颗粒对于储热系统热力学特性的影响机理尚不清晰,因而限制了储热系统的性能优化设计。构建了基于石蜡-氧化铝纳米复合相变材料的管壳式相变储热系统,并开展了相变储热系统热力学特性研究。研究结果表明:换热流体流量的提升一方面增强了系统内的对流换热,使平均储热功率、储热效率均得以提高,另一方面也引发了系统热力学损失的增加,进而导致㶲效率降低。相变材料初始温度的增加缩短了固体显热储热阶段,从而加速了储热过程,减少了在升温过程中因热传导和对流造成的热损失。纳米颗粒含量的增加缩短了储热时间,使得系统的平均储热功率也随之增加,纳米颗粒质量分数从2%增加到10%时,平均储热功率从11.5W提高到12.4W。但当纳米颗粒含量过高时,系统的热力学损失增加,从而降低了系统的㶲效率,纳米颗粒质量分数为5%时,㶲效率最高为72.3%,而当纳米颗粒质量分数提升至10%时,㶲效率降低至62.5%。

通过LiOH催化水解聚丙烯腈(PAN),改变反应温度得到一系列不同结构组成的聚丙烯腈水解产物(HPAN),作为水性粘接剂用于SiO_x负极材料。进行力学性能与电化学性能测试。结果表明:当反应温度为220℃时,HPAN-220粘接性能优异(剥离力达1.90N);HPAN-200在前100圈循环中表现最佳(90圈733mAh/g);在0.5C下200次循环后仍保持563mAh/g。

利用化学共沉淀法制备的Fe₃O₄为磁核,以壳聚糖(CS)为基体,戊二醛为交联剂,制得磁性壳聚糖微球(MCSM),并通过四乙烯五胺(TEPA)进行改性,合成了氨基功能化磁性壳聚糖微球(TEPA-MCSM)。对TEPA-MCSM的粒径、结构以及磁性进行了表征,并研究TEPA-MCSM对废水中Pb²⁺的吸附性能。结果表明,TEPA-MCSM呈规整的球形,粒径在250～350μm之间且具有一定的磁响应性。TEPA-MCSM对Pb²⁺的吸附遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,TEPA-MCSM对Pb²⁺的最大吸附量为277.78mg/g,重复使用5次后仍能达到初始吸附量的77.4%,具有良好的重复使用性能。

将双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂和双酚A型酚醛环氧树脂混合得到双酚F型环氧树脂三元共混体系,通过差示扫描量热(DSC)法对三元共混体系的固化行为进行研究,以确定三元共混体系的固化动力学。在氮气气氛下以不同的升温速率(5℃/min、10℃/min、15℃/min和20℃/min)进行固化反应动力学实验,通过温度-升温速率外推法、Kissinger和Crane方程,得到双酚F型环氧树脂三元共混体系固化反应动力学参数(表观活化能为45.67kJ/mol、指前因子为1.08×10⁵s^-1、反应级数为0.86)。根据固化反应动力学参数,确定双酚F型环氧树脂三元共混体系固化温度为130～140℃,固化时间为120～150s。

以涤/棉(T/C)混纺织物为基材,石墨烯(Gr)、氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)为导电填料,采用多次浸渍-烘干工艺分别制备了石墨烯-涤/棉复合织物(T/C-Gr)、氧化石墨烯-涤/棉复合织物(T/C-GO)及还原氧化石墨烯-涤/棉复合织物(T/C-RGO)。通过热重分析、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和电阻测量等手段,对复合织物的热稳定性、化学结构、微观形貌及导电性能进行了分析与对比。结果表明,石墨烯类材料可通过物理吸附和化学还原负载在织物表面,赋予织物导电性能。其中,GO在T/C-GO上分布均匀,但不具有导电性;T/C-Gr和T/C-RGO则表现出一定的导电性,并且RGO在T/C-RGO表面分布更均匀,导电性能和摩擦牢度均优于T/C-Gr,展现出更优的综合性能和实际应用潜力。

针对Lyocell织物的易燃性及抗紫外线性能差的问题,为提高其使用安全性和绿色环保性,采用层层自组装(LbL)技术,利用生物基植酸(PA)和茶多酚(TP)协同作用,成功制备了具有阻燃和抗紫外线性能的Lyocell织物,并对整理前后的织物的微观形貌、化学结构,以及热稳定性能、阻燃性能、抗紫外线和透气性等进行表征。结果表明,在800℃时,经过PA/TP功能整理后的织物L-3的热稳定性和残炭率(39.8%)明显提升,显著优于未整理织物L-0(残炭率8.6%);在垂直燃烧测试中,织物L-3残炭长度为7.5cm,表现出优异的阻燃性能和自熄特性;且经过七层组装后,L-3的透气率为268.64mm/s,与L-0的透气率(327.13mm/s)相比,仅下降17.7%,仍具有良好的透气性;抗紫外线性能测试中,织物L-3的UPF值为78.35,其中UVA和UVB值分别降至1.53%和1.83%,表现出优异的抗紫外线性能。

沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67与多巴胺盐酸盐形成的复合材料,经煅烧后得到的钴氮碳(Co-NC)材料对甲基橙有一定的吸附作用。为了进一步提升Co-NC材料的吸附性能,在复合过程中加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)合成了改性钴氮碳材料。通过场发射扫描电子显微镜和比表面积分析仪对材料进行了表征。结果表明:改性钴氮碳材料Co-NC-5%最佳煅烧温度为900℃,煅烧时间为3h,CTAB用量为0.048g;Co-NC-5%较Co-NC表面颗粒尺寸减小且有团聚,孔道更集中,比表面积增加了12.15887m²/g。当Co-NC-5%投加量为0.5g/L,甲基橙浓度为0.1mmol/L,吸附温度为25℃,反应180min后,甲基橙的吸附率高达97%,吸附过程符合准一级动力学模型且吸附剂具有良好的循环稳定性和回收性。

类玻璃高分子作为一种新型的动态交联材料,结合了热塑性和热固性材料的优点,具有可加工、可回收和自修复等特性。综述了具有粘接性能的类玻璃高分子的研究进展,分别介绍了基于不同动态共价键(如酯交换、二硫化物复分解、亚胺键、双动态共价键)制备的类玻璃高分子粘接剂的应用情况,最后展望了类玻璃高分子在结构、合成与性能方面的发展方向。

主要综述了秸秆纤维增强无机胶凝材料基复合材料在绿色建材中的应用研究进展,重点探讨秸秆种类、纤维预处理技术对无机胶凝材料基复合材料性能的影响以及秸秆纤维在不同无机胶凝材料基复合材料中的应用。结合固废资源化利用的低碳需求,展望了秸秆纤维增强无机胶凝材料基复合材料在绿色建材领域的应用前景与挑战。

通过在无机碱激发聚合物体系中引入聚苯乙烯发泡珠粒(EPS),结合碱激发反应及化学发泡工艺,制备出一种高性能有机-无机聚合物复合发泡材料,实现了有机相与无机相的优势互补与协同增效,并分析了影响材料性能的关键因素。结果表明:在无机碱激发聚合物中采用过氧化氢(H₂O₂)作为发泡剂,H₂O₂分解产生的氧气通过气泡成核、气泡生长实现无机聚合物发泡;引入质量分数5% EPS珠粒后,复合发泡材料的导热系数显著降低至0.048W/(m·K),这主要归因于EPS珠粒的超低导热性,同时得益于无机聚合物基体的不燃特性及其对有机组分易燃性的有效抑制,复合发泡材料满足A2级不燃要求。通过协同各影响因素,制备的有机-无机聚合物复合发泡材料兼具高效隔热、A2级不燃、低吸水率、良好力学强度及优异稳定性等综合优势,各项指标符合JG/T 536—2017技术要求。

自愈合是材料实现高性能和耐久性的关键性质,高性能自愈合沥青材料的应用对长寿命路面的开发意义重大。综述了当前自愈合沥青材料的主要研究方向,包括聚合物改性、微胶囊改性、纳米材料改性和引入动态键法等,总结了其在道路工程中的实际应用,并从经济性和长期稳定性等方面展望了自愈合沥青材料的发展方向。

首先通过巯烯反应合成了八羧基笼形聚倍半硅氧烷(POSS-COOH),并利用核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱证实了POSS-COOH的合成。以4-羟基苯甲酸(HBA)和6-羟基-2-萘甲酸(HNA)为原料,通过改变POSS-COOH的添加比例,采用“一锅法”熔融缩聚制备了一系列POSS核星型热致液晶聚合物(TLCP)。通过傅里叶变换红外光谱仪、特性黏度测试、差示扫描量热仪、热重分析仪、热台偏光显微镜对TLCP的结构与性能进行研究。结果表明:随着POSS-COOH比例的增大,TLCP的熔融温度和结晶温度逐渐下降,最大热失重温度升高;当POSS-COOH比例由0提高到0.1%(摩尔分数)时,TLCP的介电常数由3.48降低到3.08,介电损耗由2.2×10^-3升高到6.9×10^-3(测试频率10⁷Hz);制备的POSS核星型TLCP具有良好的热稳定性和可调的介电性能,在电子通信领域具有潜在的应用价值。

针对酚醛泡沫材料易掉渣、强度低、隔音与保温性差等问题,以花生壳液化树脂为基体,通过聚乙二醇(PEG-400)、硅藻土和相变微胶囊协同改性,制备了花生壳苯酚液化物-甲醛树脂泡沫,分析了改性前后泡沫材料的泡孔结构和性能。结果表明:改性后泡沫材料泡孔平均直径减小至174.51μm,形态规整且分布均匀;表观密度最高达148.99kg/m³,压缩强度提升至0.1846MPa,粉化率最低达6.65%;导热系数降至0.0604W/(m·K),并出现相变吸放热峰,兼具隔热与调温功能;热释放速率峰值最低达24.4kW/m²,总热释放量、烟释放速率峰值、总烟释放量均呈现试样B<试样D<试样A<试样C的趋势;最大吸声系数提高至0.9354,最大隔声量达到62.83dB。

黏土矿物以特殊的形貌结构,丰富的矿产资源及低廉价格作为固态聚合物电解质隔膜(SPEs)的功能改善材料效果明显。因黏土矿物表面丰富的含氧官能团可与聚合物基体之间相互作用,能够促进锂离子传导率,增加界面相容性、机械性及抑制锂枝晶方面均表现出优异的效果,使其成为构筑固态聚合物电解质的新型材料。从黏土矿物作为隔膜填料、隔膜涂层,构建层间离子传导网络等层面,在提高锂离子电性能的原理及机制,机械强度等方面进行了综述分析,并对未来高性能固态聚合物电解质隔膜的发展方向进行了展望。

3D打印正在造福人类社会,但是,由于3D打印需要进行高温加热原料,因此会产生挥发性有机物(VOCs),如丙烯酸酯类VOCs,其对人类、动植物以及环境都有不同程度的危害,因此亟需高效净化技术。通过碳酸钙和碳酸钠改性活性炭(AC),系统表征其结构并评估对3D打印树脂中丙烯酸酯类VOCs的吸附性能。结果表明:CaCO₃改性活性炭(AC-2)表面形成不规则的CaCO₃颗粒,同时保留孔隙完整性,比表面积达1080.48m²/g,较原始活性炭(AC-0)提升59.8%;其表面Ca²⁺负载与适度氧化协同优化吸附位点。动态吸附实验显示,AC-2对VOCs的穿透时间(20min)和饱和时间(68min)均最优,较AC-0提升185%与89%。改性剂活性炭可显著提高活性炭对丙烯酸酯类VOCs的吸附性能,有望应用于3D打印过程中丙烯酸酯类VOCs的吸附。

以金属铜箔(Cu)/铝箔(Al)和复合铜箔(MC)/复合铝箔(MA)为研究对象,研究了复合集流体对磷酸铁锂电池性能的影响。箔材电阻、热收缩及极片剥离强度等理化性能对比表明,塑料基复合箔材存在轻微热收缩,同时箔材电阻会增加;复合箔材沉积的金属层多孔结构可提升极片剥离,但较薄的金属层造成极片电阻提升,其中MA极片电阻提升最明显。将复合箔材极片与金属箔材极片匹配得到4组软包锂电池,并对其电性能和安全性能进行测试。结果表明:由于MA正极片较MC负极片电阻提升更多,会造成电池极化增加,故在恒流充入比和充放电压差、欧姆阻抗(R_s)、固体电解质界面膜阻抗(R_SEI),常温循环容量保持率等方面MC电池均优于MA电池;MA较MC塑料基底层更厚且导电性更差,故能够在滥用过程中快速切断电池内部短路避免热失控;复合箔材能够在短路过程最高温度、过充充电截止时间、针刺最高温度等方面有效提升电池安全性能,且MA对安全性能提升较MC更有效。

综述了近年来锂离子电池中复合集流体的最新研究及产业进展。简要概括复合集流体的制备过程,包括复合铝箔和复合铜箔的制备。聚焦聚丙烯基复合集流体的最新研究进展,主要从聚丙烯(PP)的表面改性、薄膜制备、以及复合铜箔集流体制备等多个方面进行概述。PP凭借优异的耐酸碱性、化学稳定性以及近年来在机械性能与铜附着力方面的显著提升,已成为实现高性能、低成本复合集流体工业化生产的理想基材,有力推动了新能源产业的发展。

以间苯二酚为原料,采用模板法制备了中空炭纳米球,并以三聚氰胺为氮源对其进行氮掺杂,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪及物理化学吸附仪等对产物的形貌和结构进行了表征,最后以4-硝基苯酚的还原反应为模型考察了氮掺杂中空炭纳米球的催化性能。结果表明,中空炭纳米球具有明显的中空结构,表面光滑,形貌规则,尺寸均匀,平均直径约为300nm;氮掺杂中空炭纳米球具有无定型碳结构,孔结构表征结果表明材料具有较大的比表面积,且存在微孔-介孔分级结构。三聚氰胺与中空炭纳米球质量比(胺炭比)对材料的比表面积有明显的影响,随着胺炭比的逐渐增大,材料的比表面积先增大后减小,当胺炭比为0.6时,材料的比表面积最大,为236.54m²/g。氮掺杂中空炭纳米球对4-硝基苯酚的还原反应具有良好的催化作用,且胺炭比对材料的催化性能有显著影响,随着胺炭比的逐渐增大,4-硝基苯酚的转化率先增大后减小,胺炭比为0.6时制备的氮掺杂中空炭纳米球催化性能最好,转化率高达90.8%。这一方面是因为氮掺杂使得材料的比表面积增大,同时掺杂后使得材料的表面亲水性也得到改善,缺陷和活性位点增加,从而使得材料的催化性能显著提高。