2026年, 第57卷, 第3期　刊出日期：2026-03-30

  

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  本期中英文目录、封面

  功能材料. 2026, 57(3): 0-0.

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  废旧磷酸铁锂电池正极材料再生技术现状

  吴尚, 宋亮亮, 侯成伟, 汤舜, 曹元成, 欧阳钟文, 王振兴

  功能材料. 2026, 57(3): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.001

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  随着电动车及储能系统的快速发展,磷酸铁锂(LiFePO₄,LFP)电池凭借其卓越的安全性、稳定性及较长的循环寿命而被广泛应用。然而,随着使用时间的延长,LFP电池在实际使用中逐渐暴露出失效问题,这些问题不仅影响了电池的性能,也为电池的回收与再利用带来了新的挑战。现有的LFP电池再生流程包括修复前预处理和化学法再生,其中预处理包括放电、拆解与分选等,化学法再生包括固相修复、液相回收和直接再生,在废水处理、热能消耗、回收流程、环保和进步空间方面上固相法和液相法各有优势。综述旨在对退役的磷酸铁锂电池的回收修复领域总结,阐述预处理中的物理分选原理,对常见的回收与修复方法和经济效益进行评估,为未来的回收产业提供依据。未来的研究应侧重于进一步探索工艺优化,回收与修复技术的开发应探索更高效、低成本的工艺,LFP电池的再生行业将展现广阔的应用前景,推动电池产业的可持续发展。
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  碳纤维导电混凝土的导电、力学和电热性能研究

  曾婧源, 徐薇, 彭淇, 刘旭东

  功能材料. 2026, 57(3): 10-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.002

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  碳纤维是导电混凝土(Electrically Conductive Concrete, EC)最常用的导电相,但现有研究在纤维长度和掺量的影响规律方面缺乏系统分析。系统研究了不同碳纤维长度(3~20 mm)和体积掺量(0.2%~1.8%)对EC导电性、力学性能及电热性能的影响,并结合除冰应用场景,在常温(25 ℃)与低温(-15 ℃)环境中开展了电阻率与通电升温试验。结果表明,EC表现出典型的渗流效应,电阻率在掺量超过渗滤阈值后显著下降,碳纤维掺量为1.2%时,各长度下EC电阻率均稳定低于100 Ω·cm,满足融雪化冰应用要求。且当掺入碳纤维长度为8 mm掺量1.2%时,混凝土抗折和抗压强度分别可提升约79%、102%。在低压(2 V)通电条件下,EC可快速升温约40 ℃,并在-15 ℃中保持稳定电热响应。综合导电性、力学性能和电热性能,碳纤维体积掺量1.2%、长度8~15 mm为最佳配比。研究结果可为碳纤维导电混凝土在寒区道路防护与智能监测中的工程应用提供理论依据与试验支撑。
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  赤泥壳聚糖材料对水溶液中铅的吸附机理

  朱红旭, 陈华君, 熊国焕, 杨万鑫, 刘维维

  功能材料. 2026, 57(3): 19-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.003

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  研究通过壳聚糖(CS)改性赤泥(RM),开发出一种磁性吸附剂(RM-CS),该材料在去除废水中重金属方面具有高效的性能。与RM相比,RM-CS的比表面积增加了87.3%,平均孔径为9.46 nm,热稳定性高。扫描电镜(SEM)显示CS包裹在RM表面,表明该材料具有优异的疏水性。RM-CS对Pb(Ⅱ)的吸附机制包括:(i)质子化氨基与Pb(Ⅱ)的静电相互作用;(ii)Fe/Al/Si部分氧化物中羟基与Pb(Ⅱ)之间的配位作用,CO^2-₃/SO^2-₄与Pb(Ⅱ)之间的沉淀作用。此外,通过动力学和等温模型发现吸附过程涉及单层化学吸附,当pH值为6、RM-CS为1 g/L时,最大吸附量可达205.27 mg/g。同时,溶液中重金属离子(Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅵ))会与Pb(Ⅱ)竞争吸附位点,Zn(Ⅱ)的竞争强度约为Cr(Ⅵ)的5.3倍。
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  稀土氧化铈改性天然橡胶复合材料的制备及性能

  范存嗣, 陈静, 范群福, 余启立, 陈玉洁, 刘河洲

  功能材料. 2026, 57(3): 28-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.004

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  以稀土氧化铈(CeO₂)为橡胶防老剂,制备了氧化铈改性天然橡胶(NR/CeO₂)复合材料,研究了CeO₂用量对NR/CeO₂复合材料的力学、热稳定、耐老化和磨耗等性能的影响规律。结果表明,复合材料拉伸强度、断裂伸长率以及耐老化性随CeO₂含量增加呈先增强后减弱的趋势。当CeO₂的添加量为1%(质量分数)时,NR/CeO₂复合材料的力学性能、耐老化性能、磨耗性能均最佳。与不添加CeO₂的复合材料相比,1%(质量分数)含量的NR/CeO₂复合材料的拉伸强度、断裂伸长率分别提高了15.4%和20%,耐热指数增加了8.2 ℃,分解温度提升了近30 ℃,磨耗体积降低至0.2373 cm³。
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  碳化硅微粉/环氧树脂复合材料热稳定性与力学性能研究

  刘宇腾, 常维纯, 周宏明, 唐秀之, 李衡峰

  功能材料. 2026, 57(3): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.005

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  碳化硅/环氧复合材料性能受界面结合力与分散性制约。研究采用“多巴胺+KH550”对SiC微粉进行表面改性,通过表面形貌观察和有机基团表征证实其表面形成均匀有机层且分散性显著改善。热重分析表明,改性后复合材料在氮气与空气中的T_95%最高提升27 ℃,热稳定性增强。动态力学分析结果显示随填料量增加,复合材料硬度、储能模量及玻璃化转变温度明显提高,归因于KH550与环氧基体之间的强化学键作用和应力传递效率的提升。研究验证了“PDA+KH550”表面处理在提升SiC/环氧复合材料综合性能方面的有效性与必要性。
综述·进展
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  高强高导Cu-Cr系合金研究热点演进与前沿趋势

  肖璇, 邹坤兴, 邓莉萍, 王勇梁, 甘春雷

  功能材料. 2026, 57(3): 43-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.006

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  铜铬系合金因其“高导电-高强度”的独特组合性能,兼具高温抗氧化和耐腐蚀能力,已成为电力传输、航空航天散热系统及核电站耐辐射部件等极端工况领域的关键候选材料之一。采用CiteSpace文献计量方法,对CNKI数据库中561篇铜铬系合金相关研究文献的作者、机构和关键词等展开定量与可视化知识图谱分析。结果表明,我国在该领域研究积累深厚,合作网络呈“小团体聚集”特征。研究热点聚焦热处理/塑性变形工艺、力学-电导协同优化及微观结构-性能关系,其中高强高导性能方面最具研究价值。为解决强度-导电率矛盾,时效热处理与微合金化成为主要策略,结合快速凝固、剧烈塑性变形等技术,实现Cr、Cu₅Zr等纳米析出相的跨尺度调控。突现词分析显示,近期研究前沿以抗拉强度、上引连铸及析出相为代表,短流程制备工艺因成本与性能优势成为重点。未来研究将向“双90”或更高性能目标迈进,以满足航空航天、高铁接触线等高端需求。
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  碳化硅对水泥基材料结构-功能特性影响的研究进展

  王超, 徐一沣, 王志航, 王谕贤, 邵清熠, 李梦阳, 张超, 白二雷

  功能材料. 2026, 57(3): 53-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.007

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  水泥基材料仍将是人类社会不可替代的主要建筑材料,结构-功能一体化已成为水泥基材料可持续发展的一个重要方向。碳化硅由于高硬度、耐腐蚀、热稳定、耐高温、介电损耗能力强、导热性能好等优点,而受到广泛关注和应用。学者们将碳化硅引入水泥基材料领域中,进行了有益探索,发现碳化硅改性水泥基材料显示出作为结构-功能一体化材料的潜力。碳化硅可作为增强组分和功能组分,提高水泥基材料的力学性能、耐久性、耐高温性能、电磁屏蔽性能、吸波性能、微波除冰效率及导热性能。对国内外碳化硅改性水泥基材料的结构-功能特性研究进展进行了综述,并对未来碳化硅改性水泥基材料的发展进行了展望。
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  TiAlCrN硬质涂层的研究进展

  黄彪, 卢灿铭, 邢献浩, 顾陈豪, 周琼, 张而耕

  功能材料. 2026, 57(3): 64-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.008

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  随着高端制造业对切削工具、模具以及关键运动部件性能要求的日益严苛,传统的TiN、TiAlN等硬质涂层难以满足其在高速、高温、重载等极端工况下的应用需求。掺杂新组元进一步提升涂层的性能是一种有效的措施,其中TiAlCrN四元氮化物涂层因具备优异的硬度、耐磨性和耐氧化性,被国内外学者广泛研究。系统的综述了TiAlCrN硬质涂层制备工艺的优缺点,分析了涂层元素成分对其微观结构的影响,归纳总结了力学性能的多种强化机制,阐明了摩擦学性能改善机理以及高温抗氧化行为,并进一步介绍了其在刀具、模具等领域应用现状。最后,对本领域未来可能的研究方向和发展趋势进行了展望,旨在为高性能TiAlCrN涂层的进一步设计与优化提供理论参考和技术思路。
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  食管可降解生物镁合金支架的研究进展

  王杰鹏, 李瑞红, 贾丙琛, 于喆, 曹君楠, 蒲珂, 杨礼林, 赵莉萍, 孙昊

  功能材料. 2026, 57(3): 72-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.009

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  现代社会中随着公民健康意识的提升,针对食管良性狭窄这一常见消化系统疾病,现代主要治疗方式还是给患者植入食管支架,生物可降解食管支架的表现出众,其中的可降解镁合金支架以其生物相容性、可控降解和释放特性,显示出治疗潜力。通过合金化和表面改性,及支架设计上优化结构,实现镁合金支架的耐腐蚀性和生物相容性提升及支架释放控制与力学性能的匹配。随着生物工程材料的发展,可降解生物镁合金支架已成为食管支架研究的热点和前沿。对生物镁合金可降解支架研发的现状进行全面详细综述并对可降解镁合金支架的未来发展进行了展望。
研究·开发
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  聚氨酯泡沫建筑保温材料的制备及保温隔热性能研究

  梁晓菊, 张肖艳, 霍紫玮, 张子文

  功能材料. 2026, 57(3): 83-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.010

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  以玻化微珠(GB)为增强相,采用一步发泡法制备了聚氨酯泡沫保温材料,探究了GB占比对聚氨酯泡沫保温材料的宏观/微观形貌、疏水性、力学性能、保温性能及阻燃性能等影响。结果表明,GB通过氢键的弱相互作用与聚氨酯泡沫结合,掺入聚氨酯泡沫后能够作为异相成核剂改善泡沫的泡孔结构,气泡尺寸分布更为均匀,减少孔壁缺陷,同时增大了聚氨酯泡沫保温材料的疏水性,接触角由纯聚氨酯泡沫的101.1°增大至20%GB试样的124.7°。GB的引入改善了保温材料的力学性能,15%GB试样的压缩强度为342.7 MPa,导热系数和密度均达到了最小值,分别为0.0218 W/(m·K)和0.0726 kg/m³,具有最优的保温性能。同时,15%GB试样具有最佳的阻燃性能,其峰值热释放速率(PHRR)最小为165.2 kW/m²,总烟生成量(TSP)最小为1.49 m²,残炭率最大为36.5%(质量分数)。竖直火蔓延测试时,15%GB试样的火焰蔓延速度显著减缓,20 s时火焰缓慢到达试样顶部,火焰强度明显减弱,阻燃性能最佳。
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  聚酰胺6复合材料的多组分协同增韧研究

  王文燕, 朱文静, 金思琪, 赵冠熹, 韩锐, 李光照

  功能材料. 2026, 57(3): 93-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.011

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  聚酰胺6(Polyamide 6, PA6)作为工程塑料的重要品种,凭借其优异的性能已在汽车制造、电子电器和储氢系统等多个工业领域获得实际应用。然而该材料固有的脆性特征使其在高应力工况下的使用受到明显制约,因此开展PA6的增韧改性研究对于扩大其工程应用范围具有重要的意义。针对这一关键问题,本研究创新性地设计了PA6/弹性体/碳纳米纤维(Carbon Nanofiber, CNF)三元协同增强体系。研究发现CNF在复合体系中发挥多重增强机制,一方面作为应力传递桥梁贯穿于弹性体和PA6基体之间,显著改善界面应力传递效率;另一方面作为异相成核剂细化PA6晶体结构,增加裂纹扩展路径以提升能量耗散能力。特别地,CNF的引入不仅协同提升了材料的冲击性能,还有效补偿了弹性体导致的强度损失,实现了材料强韧性的协同优化。实验结果表明,含有10%(质量分数)弹性体和1%(质量分数)CNF的复合材料体系表现出良好的性能平衡,冲击强度达到43.1 kJ/m²(较未添加CNF体系提升215%),同时拉伸强度维持在44.7 MPa。这种基于碳纳米纤维多尺度调控的协同增强策略,为开发兼具高强度和高韧性的PA6基复合材料提供了新的技术途径,为高性能工程应用提供了创新的材料设计思路。
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  工业级V₂O₅杂质原位掺杂构筑稳定层状正极材料及其储锂性能研究

  何巍, 闫蓓蕾, 马光强, 葛宏伟, 吴封, 孟伟巍

  功能材料. 2026, 57(3): 100-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.012

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  分别采用钠化和钙化工艺制备V₂O₅材料,并将其作为锂离子电池正极材料组装成CR2032扣式电池。实验旨在探究工艺过程中残留的Na⁺/Ca²⁺ 原位掺杂对 V₂O₅ 材料(与电池级 V₂O₅ 相比)在物相结构、微观形貌及电化学性能上的影响差异。结果表明,经原位Na⁺/Ca²⁺掺杂制备的V₂O₅具有层状结构,其表面呈现纳米片状形貌。XRD分析证实掺杂样品仍保持V₂O₅相。XPS结果表明Na、Ca元素成功掺入V₂O₅晶格,并伴随V⁴⁺及氧空位的存在。其中,Ca²⁺掺杂的V₂O₅(VO-C)展现出最优异的电化学综合性能:其首次放电比容量高达341 mAh/g,且具有最佳的倍率性能;在5C倍率下循环200圈后,放电容量仍保持在138 mAh/g,容量保持率达80.70%。
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  MOF衍生TiO₂/C复合材料的制备及其光催化CO₂还原性能研究

  黄健勇, 纵甜甜, 唐家丽, 范劲勇, 刘琪

  功能材料. 2026, 57(3): 107-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.013

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  以MIL-125(Ti)为前驱体,在氩气氛围中煅烧制备了MOF衍生TiO₂/C复合材料。该材料成功保留了多孔碳骨架(比表面积为192.14 m²/g),并形成了Ti—O—C界面键(XPS显示C—O峰偏移0.3~0.5 eV)及氧空位(O 1s谱中531.46 eV处存在缺陷峰)。碳骨架与氧空位的协同作用使带隙窄化至3.01 eV,显著拓宽了光响应范围;光电测试表明,材料的载流子分离效率得到提升(光电流密度达24.74 μA·cm^-2,较P25提高40%),电荷转移电阻降低。在光催化CO₂还原反应中,该材料的CO产率达434.12 μmol/(g·h)(较P25提升12倍),且选择性倾向于CO路径(CH₄产率为96.09 μmol/(g·h))。机理研究表明锐钛矿/金红石混相异质结驱动电子迁移,Ti—O—C键通过介导电荷转移使碳骨架富集电子活化CO₂,氧空位则抑制载流子复合并优化反应路径。三者协同形成"碳骨架-氧空位-Ti—O—C"增效机制,为高效MOF衍生光催化剂设计提供了新范式。
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  载体对气凝胶限域四氧化三钴活化过一硫酸盐降解氧氟沙星的研究

  刘佳豪, 李佩润, 黄金灿, 刘志英, 徐炎华, 刘璧铭

  功能材料. 2026, 57(3): 116-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.014

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  采用溶胶凝胶法制备了Co₃O₄和Co₃O₄@SiO₂、Co₃O₄@ZrO₂、Co₃O₄@Al₂O₃、Co₃O₄@TiO₂这4种复合气凝胶催化剂,并研究了它们活化过一硫酸盐(PMS)降解氧氟沙星(OFL)的性能。通过性能测试和各种表征对4种复合催化剂进行对比,筛选出了最优催化剂Co₃O₄@SiO₂,并对其反应机制和反应影响因素进行了系统性的研究。结果表明:Co₃O₄@SiO₂/PMS体系在10 min内对10 mg/L OFL的降解效率能达到99.14%,且在pH 3~11内能够高效降解OFL,降解反应符合一级拟动力学。通过顺磁电振波谱和淬灭实验确定SO^-·₄和¹O₂是反应中的主要活性物种。TOC及循环实验证明了Co₃O₄@SiO₂的高性能和可循环性,为降解抗生素废水领域提供了高效的催化剂。
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  低温制备磁性Fe-N共掺杂生物炭及其吸附四环素的性能研究

  吴彦霖, 时荣荣, 侯德发, 柴希娟

  功能材料. 2026, 57(3): 128-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.015

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  针对原始生物炭对四环素(TC)吸附能力有限及磁回收型铁掺杂生物炭多需700 ℃高温处理等不足,本研究分别以脲素和FeCl₃·H₂O为N源和Fe源,先于300 ℃低温碳化制备N-Fe共掺杂生物炭,再对起进行赋磁化的策略,成功制备了具有优异四环素吸附性能的N-Fe共掺杂生物炭(1.5Fe-NPC+)。分析测试结果表明,1.5Fe-NPC+的比表面积和对TC的吸附能力分别较原始生物炭增大了6.8倍和9.56倍。热力学和动力学拟合结果表明,吸附行为包括物理吸附和化学吸附。π-π堆积、孔隙填充、氢键、静电作用是1.5Fe-NPC+吸附TC的主要作用力。
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  钛表面近红外光热协同抗菌涂层的制备与研究

  韩香, 田林海, 李艳婷

  功能材料. 2026, 57(3): 137-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.016

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  术后细菌感染和骨整合性能不足是钛植入手术失败的主要原因,基于此,本研究通过微弧氧化技术在钛(Ti)表面原位生成TiO₂多孔涂层,通过在涂层表面负载介孔聚多巴胺(MPDA)以提升涂层的近红外(NIR)光热转换效率,随后依次在涂层上负载L-精氨酸(L-Arg)和吲哚菁绿(ICG),使涂层实现近红外光响应的协同抗菌功能。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量色散光谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对复合涂层的微观形貌和化学成分进行表征,证实了复合涂层TiO₂@MPDA/L-Arg/ICG(TiO₂@IA-MPDA)被成功制备。在808 nm近红外光照射下,MPDA的引入显著提升了TiO₂涂层在近红外光照射下的光热转换效率。抗菌实验结果显示,MPDA的引入在一定程度上即能提升涂层的抗菌性能,更重要的是,得益于L-Arg与ICG在近红外光照射下的协同抗菌作用,该复合涂层对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抗菌率高达96%。该研究为钛植入体表面近红外光响应复合抗菌涂层的制备提供了思路。
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  发泡聚苯乙烯混凝土的制备及性能研究

  张肖艳, 梁晓菊, 马瑞彦, 张子文

  功能材料. 2026, 57(3): 143-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.017

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  采用NaOH对发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒进行表面处理,将表面处理后的EPS颗粒作为增强相,制备了EPS混凝土,系统研究了不同NaOH浓度处理对EPS颗粒表面形貌、亲水性能及官能团的影响,并探究了经过NaOH表面处理后的EPS混凝土样品的微观形貌、保温隔热、力学性能及抗冻性能。结果表明,NaOH处理后在EPS颗粒表面引入了羟基等含氧官能团,使EPS颗粒表面变得更为粗糙,亲水性提高。3%EPS-NaOH样品具有最优的综合性能,其大孔占比最低为3.11%、微孔占比最小为19.28%、小孔占比最高为60.44%,气孔形貌完整度最高;其抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为2.20和0.38 MPa;其收缩率在90 d时最低为4.52 mm/m;其导热系数最低为0.06 W/(m·K);经过120次冻融循环后,其质量损失率和强度损失率最低,分别为7.01%和5.54%。
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  镁改性石墨烯复合材料的制备及对有机染料废水的净化研究

  李娇, 邓信忠, 周明东, 薛志爽, 刘鹏

  功能材料. 2026, 57(3): 153-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.018

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  随着工业的快速发展,有机染料废水污染问题日益严峻,其高效处理已成为环保领域的关键课题。本研究通过物理混合法制备了镁改性石墨烯复合材料,并借助XRD、SEM和FT IR等手段,对该材料的微观结构和化学组成进行表征分析。实验结果显示,当氧化镁与石墨烯的质量比为2∶1时,复合材料对罗丹明B和亚甲基蓝的吸附效果最佳,饱和吸附量分别为184和192 mg/g,去除效率均超过90%。该材料在广泛的 pH 值范围及不同共存离子条件下均维持稳定的吸附性能。等温吸附模型表明吸附过程属于单分子层吸附;动力学分析显示,准二级动力学模型更贴合实际的吸附过程,吸附过程以化学吸附为主。吸附机制主要涉及氢键、π-π堆积相互 和化学键合作用。作用经过5次循环使用后,吸附量仍能达到174.2和162.2 mg/g本研究为有机染料废水的高效处理提供了新的材料选择和理论依据,对推动环保材料的发展具有重要意义。
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  g-C₃N₄纳米片的制备及其光催化性能研究

  唐浩杰, 邹云玲, 张宗伟, 张锦涛, 吕沛东, 马天祥, 张俊杰, 黄本岳

  功能材料. 2026, 57(3): 162-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.019

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  石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因化学稳定性高、光吸收范围适中等优势而成为光催化领域关注度较高的一种材料。常规热聚合法制备的g-C₃N₄通常为块体结构,层间堆叠致密,比表面积低,导致表现出的光催化活性较低。为提高g-C₃N₄的光催化活性,利用硫酸对块体g-C₃N₄进行化学剥离,通过控制剥离时间成功获得了比表面积大、光催化活性高的g-C₃N₄纳米片。XRD、XPS及FT-IR分析结果表明,硫酸通过协同质子化与氧化刻蚀作用破坏了g-C₃N₄层间范德华力,导致层间距减小,表面氨基密度增大。经硫酸剥离4 h后所得g-C₃N₄纳米片比表面积最大(128.02 m²/g),是剥离前块体样品的8倍。光催化测试表明,在可见光(λ≥420 nm)照射120 min后,该样品对亚甲基蓝溶液(10 mg/L)的降解率为78.05%,是剥离前样品的2倍以上(36.42%),表明硫酸剥离有效提升了g-C₃N₄的光催化性能。
工艺·技术
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  蓄冷用正辛酸-十六醇/脲醛树脂微胶囊的制备与性能

  沈天锋, 孙志高, 朱宇

  功能材料. 2026, 57(3): 171-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.020

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  采用原位聚合法,以脲醛树脂(UF)为壁材,正辛酸-十六醇(CA-HD)为芯材制备了CA-HD/UF微胶囊,研究了乳化剂种类与用量以及芯壁比对微胶囊制备的影响。基于最佳制备条件,通过添加高导热材料碳纳米管(CNT)制备了CA-HD/UF/CNT微胶囊。使用生物显微镜、扫描电子显微镜、导热系数测定仪、差示扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪等对微胶囊的形貌、导热性能、相变特性、化学组成、泄漏性和热稳定性进行表征。使用聚苯乙烯马来酸酐共聚物-十二烷基苯磺酸钠(SMA-SDBS)复配乳化剂(m_SMA∶m_SDBS=1∶2),乳化剂用量为3.0%(质量分数),芯壁比为2∶1的条件下所制备的CA-HD/UF微胶囊形貌良好,平均粒径为3.5 μm,相变温度和相变潜热分别为10.07 ℃和111.35 J/g,微胶囊封装率达到70.11%。当CNT添加量为2.5%时,CA-HD/UF/CNT微胶囊的导热系数为0.22 W/(m·K),导热系数提高了46.7%,微胶囊封装率为69.53%。红外光谱仪测试表明微胶囊芯材与壁材之间、CNT与壁材之间均未发生化学反应;经热处理后的微胶囊无渗漏情况,抗泄漏性良好。冻/熔循环实验和热重测试表明微胶囊耐热性和稳定性良好,适用于蓄冷领域。
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  稀土离子掺杂调控铁酸铋陶瓷的磁性能

  石雨, 陈艺, 罗映川, 李冰, 刘敬松

  功能材料. 2026, 57(3): 182-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.021

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  铁酸铋(BiFeO₃,BFO)作为重要的室温单相多铁性功能材料,在低功耗自旋电子器件等方面展现出巨大潜力,但其极弱磁性严重阻碍多铁性的应用发展。采用稀土离子改性手段对BFO的磁性进行调控,主要研究了 La³⁺、Nd³⁺、Ho³⁺ 掺杂对铁酸铋(BFO)陶瓷的影响。利用传统固相法成功合成了 BFO 和 Bi_0.8RE_0.2FeO₃(RE=La³⁺,Nd³⁺,Ho³⁺)块体陶瓷。利用 X 射线衍射技术(XRD),拉曼光谱(Raman spectroscopy)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相结构、局域结构以及表面微观结构进行了分析,发现所有样品均呈钙钛矿结构,BFO表现出典型的三方相特征并有明显杂相,而引入稀土离子后杂相被显著抑制。适量 La³⁺ 掺杂未引发 BFO 陶瓷的结构相变,而Nd³⁺ 和Ho³⁺ 掺杂诱导三方相向正交相转变。稀土离子掺杂能够提高陶瓷的致密性,改变平均晶粒尺寸。VSM 磁性测试结果表明,BFO 陶瓷的磁化强度与外加磁场呈线性关系,稀土掺杂的陶瓷样品磁性得到明显改善。Nd³⁺、Ho³⁺ 掺杂呈现出明显的磁滞环特征,而 La³⁺ 掺杂样品呈现软磁特征,其最大磁化强度达到了5.75 Am²/kg,是未掺杂 BFO(0.359 Am²/kg)的16倍,推测是由于晶格畸变导致八面体扭曲,Fe³⁺-O^2--Fe³⁺ 的键角发生变化,并且破坏了空间调制摆线结构,从而显著增强了磁性。本工作揭示了稀土离子对铁酸铋结构和磁性的调控作用,为设计高性能多铁性器件提供了新的掺杂策略和理论依据。
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  整体负载的三维孔隙结构金刚石-石墨烯基金属复合催化剂

  李佩珈, 韦庆红, 石志成, 吴晋友, 王兵, 熊鹰

  功能材料. 2026, 57(3): 187-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.022

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  采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,在生长金刚石-石墨烯复合膜基底的同时同步负载活性电催化成分金属Ni,成功制备了具有稳定三维孔隙结构、基底内整体负载的掺氮超纳米金刚石-多层石墨烯基镍复合催化剂(UNCD-MLG/Ni),为结构稳定的三维孔隙碳基底材料制备及活性催化金属的整体可控负载提供了新的技术途径。UNCD-MLG/Ni以纳米金刚石组织形成片层状的核而石墨烯以壳的形式包覆于表面、核壳结构的片层竖直无序交替构成孔隙丰富的微观结构,而金属Ni均匀负载于基底材料整体内,负载量达2.02%(原子分数)。在电流密度为10 mA/cm²时进行析氧性能(OER)测试,材料的过电位仅为329 mV,而未负载金属的金刚石-石墨烯复合膜(UNCD-MLG)的过电位为467 mV,同时UNCD-MLG/Ni的双电层电容C_dl达77.59 mF/cm²,远高于UNCD-MLG的21.49 mF/cm²,说明金属负载成分形成有效活性点位从而显著提升材料催化性能,且材料在碱性水溶液中能够稳定运行20h,表现出活性金属成分整体负载带来的优异耐久性。
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  钢渣细骨料混凝土软化曲线断裂参数分析

  薛刚, 陈希, 张一帆, 许胜

  功能材料. 2026, 57(3): 194-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.023

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  为系统探究钢渣细骨料对混凝土断裂性能的影响,基于楔入劈拉试验与有限元反演技术,研究了含不同钢渣掺量(0%、10%、20%、30%)的混凝土开裂后的软化行为演化规律,并结合三线性本构模型获得起断裂韧度、断裂能及特征长度等关键断裂参数。研究结果表明,掺入钢渣细骨料可优化裂缝扩展路径,增强裂后阶段的能量耗散能力与混凝土整体的断裂韧性,断裂能随钢渣掺量增加呈上升趋势。与试验曲线对比,三线性模型计算断裂能误差控制在±10%以内,精度优于传统双线性模型。特征长度的试验与模拟结果呈一定差异性,但均可验证适量钢渣(约20%)可显著提升混凝土的抗裂性能和韧性。研究成果可为钢渣混凝土在工程结构中的推广应用提供科学依据。
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  钢渣-矿渣铁铝酸盐水泥的水化特性与抗硫酸盐侵蚀性能

  吴勇, 廖宜顺, 周琦, 李文华, 李凌云

  功能材料. 2026, 57(3): 202-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.024

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  铁铝酸盐水泥水化放热快、生产成本高,限制了其在土木工程建设领域的推广应用。研究探讨了钢渣与矿渣作为铁铝酸盐水泥混合材料对水泥水化特性与抗硫酸盐侵蚀性能的影响,通过测试复合水泥体系的流动度、凝结时间、抗压强度、水化热、水化产物和抗硫酸盐侵蚀性能的变化规律,研究钢渣-矿渣-铁铝酸盐水泥的水化机理。结果表明:掺入钢渣和矿渣后,水泥的凝结时间先延长后缩短,流动度减小,早期抗压强度降低,但在180 d龄期内抗压强度持续增长,而对照组存在强度倒缩现象。掺入钢渣和矿渣能够促进水化钙铝黄长石的生成,提高水泥的抗硫酸盐侵蚀性能,水泥的28 d、90 d、180 d抗硫酸盐侵蚀系数均不小于1.05。
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  硼铝双掺对3D打印硅基精铸陶瓷型壳性能的影响

  李权润, 孙金超, 赵庆娟, 谢之逸

  功能材料. 2026, 57(3): 211-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.025

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  以光固化成型技术制备掺杂有B₂O₃、Al₂O₃的硅基陶瓷型壳,B₂O₃的加入促进熔融石英发生晶相转变析出方石英相,降低了烧结温度。SEM显示加入B₂O₃后使陶瓷内部生成液相,填充了内部孔隙,微观形貌变得更加致密,抗弯强度先上升后下降,最高达13.31 Mpa,说明了B₂O₃对陶瓷型壳的力学有明显的提升作用。然而,过量的B₂O₃加快了裂纹的生成,使力学性能下降。确定6%(质量分数)最佳B₂O₃掺杂量后,向陶瓷型壳继续掺入Al₂O₃,增加了陶瓷型壳的显气孔率,并减少了收缩率,提高了型壳的烧结稳定性。适量掺杂Al₂O₃的陶瓷型壳仍具有满足型壳铸造的力学性能(11.508 MPa),有利于型壳铸造。过多的Al₂O₃使析出的方石英显著下降,微观结构松散造成力学性能大幅度下降。对型壳进行试浇注实验,结果显示掺杂Al₂O₃铸造出的叶轮叶片完整性更佳,表面质量更好。总之,研究对陶瓷型壳进行B₂O₃、Al₂O₃双掺,改善了陶瓷型壳的综合性能并成功浇注出叶轮叶片,具有一定的型壳铸造运用价值。
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  玄武岩纤维改性煤矸石沥青混合料路用性能与机制研究

  景宏君, 徐安然, 李少平, 张晓轴, 邹晓龙, 陈少杰, 高萌, 韩晓龙

  功能材料. 2026, 57(3): 219-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.026

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  针对煤矸石沥青混合料力学性能较差的问题,研究通过掺加玄武岩纤维的方式,采用宏观力学与微观形貌分析方法,探究不同掺量与长度的玄武岩纤维对煤矸石沥青混合料路用性能的影响,从微观角度阐释其结构特征及增强机制。结果表明,当玄武岩纤维掺量约为0.4%、长度为6 mm时,动稳定度提升35.44%,浸水残留稳定度提高10.59%,冻融劈裂抗拉强度比提升16.84%,最大弯拉应变提升23.24%。微观分析显示,纤维形成的三维网状结构可阻断裂纹扩展,与沥青间具有良好界面黏结性能,提升骨料间的连接紧密性,增强结构稳定性。总体而言,煤矸石各项指标虽不如天然碎石,但掺入玄武岩纤维后,可满足沥青混合料规范要求。玄武岩纤维可有效改善煤矸石沥青混合料的力学性能,为煤矸石在道路工程中的推广应用提供理论依据与技术支持。
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  FGF剪切调控碳纤维取向改善打印件各向异性

  文一博, 白海清, 米大山, 宋伟杰, 蒋靖华, 阳涛

  功能材料. 2026, 57(3): 228-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.03.027

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  纤维增强热塑性复合材料在螺杆挤出式3D打印(fused granulate fabrication,FGF)中,因纤维沿流动方向定向排列导致的力学各向异性,严重制约其在多向载荷场景的应用,成为FGF技术进一步发展的核心瓶颈。研究通过流体仿真优化螺杆剪切元件参数,以剪切力主动调控纤维取向,筛选出最优方案并经打印实验验证。结果显示,与普通螺杆(conventional screw,CS)使纤维沿流动方向单向排列相比,剪切螺杆(shearing screw,SS)成功诱导碳纤维形成空间螺旋取向,使互相垂直的两个打印方向上拉伸强度差相较于普通螺杆大幅缩减,各向异性显著降低,同时拉伸强度得到提升。该技术突破了3D打印复合材料方向依赖性限制,为其在航空航天、汽车等高端制造领域的广泛应用提供了重要技术支撑。