2025年, 第56卷, 第12期　刊出日期：2025-12-30

  

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  功能材料. 2025, 56(12): 0-0.

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  粉煤灰基地质聚合物轻质保温材料制备研究

  张立欣, 张瑶, 李飞跃, 张玉玮, 安搏茹, 陈经敏, 王森

  功能材料. 2025, 56(12): 12001-12007. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.001

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  实验以粉煤灰为原料,以双氧水为发泡剂,分别对激发剂的模数、液固比、发泡剂掺量、搅拌时间、搅拌速度、抗压强度、表观密度、导热系数等主要性能指标的影响规律进行了单因子实验和正交实验,探索出粉煤灰基地质聚合物轻质保温材料。研究表明,轻质保温材料的表观密度、抗压强度和导热系数会随着发泡剂掺量的增加和激发剂模数的增加而逐渐降低,而随着搅拌速度及时间的增加则反之。影响顺序为:搅拌时间>搅拌速度>激发剂模数。在激发剂模数1.4,搅拌速度600 r/min,搅拌时间7 min,液固比0.45和发泡剂掺量7%的最佳制备条件下,另添加1%聚丙烯纤维优化抗压强度后,最终制得表观密度0.18 g/cm³,抗压强度0.35 MPa(28 d),导热系数0.050 W/(m·K)的建筑外墙轻质保温材料,满足行业标准(水泥基泡沫保温板《JC/T2200-2013》)中的 Ⅰ 型标准。研究为粉煤灰高值化利用制备轻质保温材料提供了理论支持。
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  纳米晶NiTiVNb合金的超弹性研究

  郭精远, 李诗翰, 李卓颖, 崔立山, 于开元

  功能材料. 2025, 56(12): 12008-12012. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.002

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  通过熔炼、锻造、拔丝及退火工艺制备了纳米晶Ni₅₁Ti₄₆V₁Nb₂(%原子分数)合金丝材。利用透射电镜(TEM)观察了样品的微观组织结构,利用穿透式广角X射线衍射仪(WAXRD)、差示扫描量热仪(DSC)和电阻测试仪表征了样品的热致相变行为,利用万能拉伸试验机测试了样品在不同温度下的超弹行为。结果表明,丝材样品平均晶粒尺寸为46 nm,在降温过程中保持B2结构不变;样品在143~323 K温域内展现超弹性,临界相变应力的温度依赖性为2.2~5.0 MPa/K,且低温超弹回复率接近100%;样品的临界相变应力与应力滞后随室温加、卸载循环次数升高而略有下降,下降幅度与循环应变量有关。
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  磺化改性PTPD增强钙钛矿前驱体溶液润湿性实现高效太阳能电池

  王健, 宋汝豪, 苏阔, 李其亮, 段野, 孙于超, 叶海木

  功能材料. 2025, 56(12): 12013-12020. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.003

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  针对PTPD对钙钛矿吸收层界面浸润性不足的关键问题,研究采用浓硫酸磺化改性成功制备了磺化PTPD(S-PTPD),并通过XRD、UV-Vis、PL、SEM接触角以及J-V曲线等表征深入探究了S-PTPD对钙钛矿吸收层以及对组装PSCs光电性能的影响机制。结果表明,S-PTPD对钙钛矿前驱体溶液的接触角由48.5°降低至44.1°,显著改善了其对钙钛矿前驱体溶液的浸润性。这不仅有利于提高钙钛矿薄膜的结晶质量,还有利于提升空穴提取能力,降低钙钛矿/HTL界面的非辐射复合。另外S-PTPD的器件光电转换效率高于对照器件PTPD,其中冠军器件的PCE可高达21.9%,FF也提升至84.4%。此外,在器件稳定性方面,基于S-PTPD的器件在氮气环境下具有更好的稳定性,能够保持95.3%的初始效率。
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  螺吡喃改性聚赖氨酸胶束的制备及其性能研究

  季泽涛, 张菱素, 陈明清, 施冬健

  功能材料. 2025, 56(12): 12021-12027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.004

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  设计并制备具有光响应性聚合物载药胶束,以实现其光控释放药物的目标。首先,通过酰胺化反应将不同含量的羧基螺吡喃(SP-COOH)接枝到ε-聚赖氨酸(ε-Poly-L-lysine,PLL)上,合成3种不同接枝度的螺吡喃改性聚赖氨酸(PLL-g-SP),再将其自组装形成光响应两亲性聚合物胶束,并对其性能研究。结果表明,聚合物的临界胶束浓度约为0.25 mg/mL;胶束粒径大小随着聚合物接枝度及聚合初始浓度的增加而增加,且随着螺吡喃接枝度的增大,粒径的增加量越大。当接枝度从22%增加到61%,其粒径从165 nm增加到293 nm;当接枝度为61%的聚合物初始浓度从1 mg/mL增至10 mg/mL,其粒径从293 nm增加到691 nm。最后将其用于包载疏水药物四环素,在紫外照射后,被包载的四环素可随之,且释放率高达70%,这是由于疏水的闭环螺吡喃在紫外光的作用下转变成亲水的开环部花菁结构,打破原有的胶束平衡,从而促使药物的释放。
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  优良力学性能的阻燃碳纤维/环氧复合材料制备及其性能研究

  魏陇沙, 朱敏杰, 晏义伍, 黄玉东

  功能材料. 2025, 56(12): 12028-12034. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.005

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  针对碳纤维增强环氧树脂复合材料阻燃性能和力学性能难以兼顾的问题,研究通过复配反应型阻燃剂DOPO-DICY(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物改性双氰胺)与添加型阻燃剂DMMP(甲基膦酸二甲酯),制备了一系列阻燃碳纤维/环氧复合材料。通过垂直燃烧测试、动态力学分析、热重分析和力学性能测试等方法,系统研究了阻燃剂复配比例对复合材料性能的影响。结果表明,当DMMP添加量为12份、DOPO-DICY添加量为15份时,DOPO-DICY与DMMP的协同作用显著提升了炭层的致密性和热稳定性,有效抑制了“烛芯效应”,复合材料阻燃性能达到UL94 V-0级,同时复合材料也具有优异的力学性能,弯曲强度和层间剪切强度分别为527 MPa和35 MPa,较未改性前仅下降7%和17%。
综述·进展
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  铋基光催化材料压电性能的研究进展

  杜嘉菲, 高占尧, 郭雅妮, 王皓杰

  功能材料. 2025, 56(12): 12035-12048. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.006

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  光催化作为一种绿色、有效的高级氧化技术,在有机污染物的降解中得到了广泛研究。大多光催化材料由于其光生载流子的快速复合限制了其光催化性能的有效发挥。为了提高催化效率,催化材料的压电性受到越来越多的关注。其中铋(Bi)基材料作为一种新型的半导体催化材料,同时具有光催化活性和压电催化活性,可以将太阳能和机械能进行耦合,促进有机污染物的降解。然而,在Bi基压电光催化材料的设计和应用方面仍存在许多空白。综述了压电-光催化系统的组成和提高催化性能的基本机理,研究了增强Bi基压电-光催化材料的性能策略(元素掺杂、形貌调控、构建异质结等)。针对目前压电-光催化技术存在的挑战和发展前景,对Bi基光催化材料在环境及能源领域的发展前景进行了展望。
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  纳米材料在磷酸镁胶凝材料中的作用效应研究进展

  贾兴文, 栗筱佳, 陈宇昕, 王火明, 侯鹏坤, 胡志德

  功能材料. 2025, 56(12): 12049-12058. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.007

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  磷酸镁胶凝材料(MPC)中掺加纳米材料,不仅赋予MPC更为优异的物理力学性能和长期性能,使其在混凝土结构快速修复和防护以及钢结构防腐和防火等领域实现较大规模应用,也可以赋予MPC优异的电磁特性,使MPC的研究与应用扩展到电磁波吸收和屏蔽以及热电和储能等领域。然而,在MPC中掺加纳米材料也导致其制备工艺更为复杂,且利用纳米材料制备MPC功能材料时也未充分利用MPC的性能优势,导致纳米材料未能有效发挥其作用效应。为了促进纳米材料在MPC中的功能化应用,系统总结了纳米材料在MPC中的作用效应,包括填充效应、活性效应、晶核效应和电磁效应,分析了纳米材料影响MPC流变性能、凝结硬化特性、力学性能、耐久性和电磁性能的作用机理和现有研究存在的问题,提出了改善MPC中纳米材料作用效应的建议,期望为促进纳米材料在MPC中的应用和MPC电磁功能材料的制备提供参考。
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  聚乙二醇基相变材料的概述:制备方法和应用

  占高飞, 易俊, 曾邱, 徐丽, 游胜勇

  功能材料. 2025, 56(12): 12059-12069. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.008

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  聚乙二醇(PEG)因其具有在宽温域内可调的相变焓值、良好的生物相容性以及易于化学修饰等优点,在热能存储和温控等方面表现出广阔的应用前景。回顾了PEG基相变材料(PCMs)的基本特性,同时介绍了PEG基相变材料的多种制备方法,如物理共混、多孔材料吸附、微胶囊化、纤维法和化学改性等,这些手段有效解决了传统PCMs在相变过程的易泄漏、低相变焓值和热稳定性不足等问题。在应用方面,重点探讨了在建筑节能、热管理和冷链运输等领域的实际进展,分析了其在不同场景下的性能优势与局限性。最后分析了目前PEG基相变材料仍面临的挑战,指出未来的研究方向应突破单一领域应用的局限,聚焦于优化结构设计和多功能集成的PCMs。
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  碳纤维复合材料表面涂层的厚度测量技术研究进展

  胡盛凯, 苟欣, 王涛, 徐龙, 唐瑞, 刘奇, 杨俊

  功能材料. 2025, 56(12): 12070-12080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.009

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  碳纤维复合材料因其优异的比强度、耐高温性、抗疲劳性和长循环寿命等特性,在航空航天、轨道交通、船舶、风力发电等领域得到了广泛应用。在航空航天飞行器中,为了确保关键部件在复杂工作环境下的可靠运行并实现隐身、减阻、防护等功能,通常需在复合材料构件表面涂覆功能涂层,如雷达隐身涂层、红外隐身涂层和高温防护涂层等。功能涂层的厚度直接影响其性能,而区别于传统的金属/非金属构件表面涂层,碳纤维复合材料的特殊物理性质导致其表面涂层厚度的测量难度增加。系统综述了当前碳纤维复合材料表面涂层厚度测量技术的发展现状,重点分析了各技术的基本原理、适用范围、测量精度及其在碳纤维复合材料上的应用优势与局限性。进一步探讨了碳纤维复合材料表面涂层测厚的发展方向,旨在为航空航天、轨道交通等领域的功能涂层质量检测与工艺优化提供支撑。
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  薄膜固态电解质在钠离子固态电池中的应用进展

  何开源, 陈其强, 黄敬尧, 成媛媛

  功能材料. 2025, 56(12): 12081-12091. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.010

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  随着全球能源结构转型加速,开发高安全、低成本、可持续发展的储能技术成为迫切需求。钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉及宽温区适应性等优势,被视为下一代储能体系的重要候选者,但其仍面临体积能量密度低、循环寿命不足及钠枝晶生长等瓶颈。薄膜固态电解质通过替代液态电解液,可显著提升电池安全性、抑制枝晶生长并提高能量密度,成为解决上述问题的关键路径。系统综述了薄膜固态电解质在钠离子固态电池中的最新研究进展,从离子传输机制出发,对比分析了固态电解质与传统液态体系的差异;深入探讨了钠离子特性、界面兼容性及材料设计中的关键挑战;分类评述了氧化物、硫化物、卤化物及有机-无机复合电解质的性能优化策略。研究结果表明,NASICON型氧化物电解质通过元素掺杂可显著提升离子电导率(达5.27 mS/cm),硫化物电解质(如Na₃PS₄)展现高室温离子电导率(32 mS/cm),而有机-无机复合材料兼具柔韧性与低成本优势。然而,薄膜固态电解质的实际应用仍受限于离子迁移速率低、界面阻抗高及制备工艺复杂等挑战。未来需通过元素掺杂、界面工程、新型材料开发(如金属玻璃型、碳基材料)及规模化制备工艺优化,推动薄膜固态电解质在钠离子电池中的商业化应用,为实现高效、安全、可持续的储能技术提供重要支撑。
研究·开发
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  石墨烯/银纳米粒子复合气凝胶的制备与传感性能研究

  马颖, 刘颖杰, 张薛安, 张新宇, 高丽丽, 刘阳, 李卓, 魏晓奕, 晁代代

  功能材料. 2025, 56(12): 12092-12097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.011

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  随着柔性电子技术的发展,高性能柔性传感材料的开发成为研究热点。石墨烯气凝胶因其独特的导电网络结构、良好的机械柔韧性和可调控的多孔特性,不仅能作为导电基体,还可为功能纳米材料提供理想的负载平台。基于此,构建了银纳米粒子/石墨烯复合气凝胶传感材料。首先通过化学还原法制备银纳米粒子(AgNPs),再采用改进的Hummers法结合直写打印技术制备图案化石墨烯气凝胶,最后通过浸渍法实现AgNPs均匀负载。实验结果表明,当AgNPs浓度为15 mg/mL时,复合材料展现出优异的综合性能:灵敏度系数(GF)达0.84,较纯石墨烯气凝胶提升64.7%;同时具有相对的快速响应(压缩0.8 s/释放0.6 s)和良好的循环稳定性(30次循环后衰减率极低)。该研究为柔性传感材料的性能优化提供了新思路。
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  聚电解质改性Ti_0.87O^0.52-₂纳米片的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

  尹鑫, 罗祥彬, 周珂, 陈璨, 但海联, 曹兰艺, 王笛, 施越, 贾碧

  功能材料. 2025, 56(12): 12098-12107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.012

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  针对Ti_0.87O^0.52-₂纳米片表面带负电对染料废水脱色的范围较窄的问题,创新性地对聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)进行改性处理,制备出一种适用于阴离子染料甲基橙(MO)的高效吸附剂2% PDDA/Ti_0.87O^0.52-₂。通过调节pH、时间、浓度、吸附剂用量、温度等条件,探究其对MO的吸附性能。实验结果显示:当温度为25 ℃、染料初始浓度为25 mg/L,pH值为6,吸附时间为30 min以及吸附剂用量为5 mg时,2% PDDA/Ti_0.87O^0.52-₂对MO染料的吸附量可以达到233.12 mg/g,去除率可达93.25%。且在干扰离子Cl^-和SO^2-₄的存在下,其选择性吸附仍保持较好的稳定性;热力学分析表明,2% PDDA/Ti_0.87O^0.52-₂对MO的吸附过程为自发的。采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)对其进行改性处理可为制备高效Ti_0.87O^0.52-₂纳米片基吸附剂提供有益的方法及条件参考。
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  SiCNWs改性泡沫石墨/GaSn液态金属在芯片级热源热管理中的应用

  侯春宁, 陈敬轩, 钟鸿伟, 邓卓, 朱辉, 李轩科

  功能材料. 2025, 56(12): 12108-12115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.013

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  液态金属(LM)具有优异的导热性、导电性、流动性、可变形性以及较大的体积相变潜热,在相变热管理领域中具有重要的应用前景。但是由于其较强腐蚀性并且与负载材料的相容性较差,容易发生泄漏并导致电子元件失效,从而限制了其应用。以SiC纳米线改性高导热泡沫石墨(SiCNWs- GF)为载体,通过真空浸渍将镓锡合金(GaSn)装填至泡沫石墨中,制备了高导热相变复合材料,并研究了其热管理特性。碳化硅纳米线改性泡沫石墨与液态金属显示了较好相容性,其毛细结构有效地改善了液态金属的抗渗漏能力。装填有液态金属/泡沫石墨复合材料的热沉材料其表面负载功率为200 W、工作200 s后,负载工作温度为34.1 ℃。相同条件下,装填石蜡/泡沫石墨复合材料热沉表面负载工作温度为49.4 ℃。对比可知,使用液态金属/泡沫石墨相变复合材料后,负载工作温度降低了15.3 ℃,展现出更优异的热管理特性。
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  COF/6FDA-ODA混合基质膜的制备及气体分离性能研究

  李向凯, 梁芷晴, 韦修源, 刘中迎, 刘婵娟, 黄孝华

  功能材料. 2025, 56(12): 12116-12121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.014

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  混合基质膜(MMMs)作为一种节能高效、操作简单的气体分离技术,兼具聚合物良好加工性和填料高比表面积及多孔性等优势,在气体分离领域有着广泛的应用。然而混合基质膜面临着填料分散性差、界面相容性不好等问题,进一步限制了其应用。从共价有机框架材料(COF)易功能化角度入手,通过乙腈静置法合成了大孔径氟功能化COF(TAPB-TFTA),将其与6FDA-ODA共混制备四种不同负载量混合基质膜。通过XRD、FT-IR、TGA、DSC对制备的基体、填料和混合基质膜进行表征。结果显示,混合基质膜具有良好的热性能(T_g＞299 ℃,T_d＞369 ℃),当COF负载量5%(质量分数)时,混合基质膜CO₂、O₂渗透性分别提升至纯膜的220%、243%,选择性分别提升至纯膜的159%、176%,其中O₂/N₂选择性超过1991年Robeson上限,接近2008年Robeson上限。
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  KOH和KMnO₄改性玉米秸秆生物炭的制备和对比研究

  岳甜甜, 王敦球, 易佳敏, 刘立恒

  功能材料. 2025, 56(12): 12122-12131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.015

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  以商业玉米秸秆生物炭(CSBC)为前驱物进行KOH和KMnO₄改性,对亚甲基蓝(MB)的吸附量为判定指标,通过正交实验和单因素实验确定优化工艺条件,制得HCSBC和MCSBC。并且,对CSBC、HCSBC和MCSBC进行表征分析,发现KOH 和KMnO₄改性改善了CSBC的物理和化学性质。HCSBC和MCSBC的比表面积、孔隙体积和孔径均高于CSBC,表明氢氧化钾和高锰酸钾改性促进介孔的形成。结合XRD和FT-IR图谱,HCSBC、MCSBC均含k晶体的衍射峰,并且MCSBC上有与锰氧化物相关的特征峰,表明K、Mn成功负载在CSBC上。SEM-EDS上可以明显看出HCSBC和MCSBC的孔隙更加丰富和规则;并且,在MCSBC的表面有含锰颗粒。根据XPS分析得出HCSBC、MCSBC有C=O/M-O(M:金属)特征峰;同时得出,MCSBC有Mn元素出现并且包含二价、三价和四价,其中二价锰所占比例最高。
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  二氯化磷酸苯酯钝化对蓝光钙钛矿量子点发光性能的影响研究

  何玲, 王佩雯, 侯显, 董其铮, 张振鹏

  功能材料. 2025, 56(12): 12132-12138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.016

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  卤素离子迁移导致的相分离等结构缺陷使得蓝光钙钛矿量子点的发光性能与稳定性有待提升,阻碍了其商业化应用,因此制备高效的蓝光钙钛矿量子点对于实现全彩显示具有重要意义。采用小分子配体二氯化磷酸苯酯(PDCP)对MAPbBr₃量子点(QDs)进行钝化处理,获得了单峰蓝光发射的PDCP-QDs。通过研究PDCP-QDs的XRD图谱、FT-IR光谱、TEM图像、XPS光谱以及PL光谱,分析了PDCP钝化量子点的机制,结果表明,小分子配体中的磷酰氯基团可以调节量子点发射波长,提升量子点发光性能与荧光量子寿命,获得了高达569.304 meV的激子结合能,同时有效钝化量子点缺陷,降低材料的铅毒性。
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  钴掺杂对氧化镍薄膜电致变色性能的影响

  王志鹏, 王美涵, 陈智泽, 张嗣尧, 乔雪, 赵子越, 王可, 刘宜彬, 候欣然

  功能材料. 2025, 56(12): 12139-12143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.017

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  采用水热法制备了Co掺杂NiO薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能量散射光谱(EDS)对NiO薄膜形貌和组成进行表征。利用电化学工作站和紫外可见分光光度计测试NiO薄膜的电学和光学性能。结果表明,掺杂后的薄膜表面由垂直于衬底生长的纳米薄片交错组成,从而形成许多孔道,断面较未掺杂的薄膜结构更加规整。Co掺杂后薄膜电荷容量由14.26 mC/cm²增大至17.82 mC/cm²。经100次CV循环后,性能衰减较未掺杂薄膜小。褪色时间由5.85 s缩短到4.38 s,表现出较快的响应时间。Co掺杂NiO薄膜的光调制幅度在波长600 mm处达到55.22%,光密度变化达到0.44,致色效率达到12.56 cm²/C,较未掺杂薄膜均有所提升。
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  玄武岩纤维增强铁尾矿机制砂混凝土的制备及抗侵蚀性能研究

  戴丽, 周美容, 王皓

  功能材料. 2025, 56(12): 12144-12153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.018

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  通过聚氨酯(PU)溶液对玄武岩纤维(BF)进行表面改性处理,再以改性后的BF为增强相,制备了BF增强铁尾矿机制砂混凝土。研究了PU改性对BF物相结构及力学性能的影响,以及改性BF掺量对铁尾矿机制砂混凝土破坏形态、力学性能、孔径分布、干缩性能和抗侵蚀性能的影响。结果表明,PU修饰后没有破坏BF的硅氧骨架结构,引入了大量极性基团,使BF与水泥基体通过化学键合与机械锚固实现协同增强其结合强度。经过2%PU溶液处理后,BF表面粗糙度增加,BF的拉伸强度达到了最大值82.3 MPa。PU修饰后的BF掺量为5%(质量分数)时为最优掺量阈值,5%BF试样的抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为45.1和5.34 MPa;且5%BF试样达到最优力学响应,峰值应力为68.2 MPa,峰值应变为3.14%。5%BF掺量对混凝土孔径分布的优化最为均衡,5%BF试样的微细孔比例为最大值60.14%,有害孔占比为最低值19.68%,5%BF试样的干缩率最小为1.091%。在复合盐溶液中干湿循环100次时,5%BF试样的相对动弹性模量最大为60.2%,质量损失率最小为5.08%,具有最优的抗蚀性能,在海洋工程结构及盐渍土地区道路建筑应用中具有显著优势。
工艺·技术
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  二氧化硅包覆聚乙烯亚胺改性樟木粉制备膨胀阻燃木塑复合材料及性能研究

  丁先泽, 欧红香, 刘烨敏, 涂喆, 朱方

  功能材料. 2025, 56(12): 12154-12160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.019

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  为提高木塑复合材料(WPCs)阻燃性,利用溶液浸渍、溶胶凝胶法,将聚乙烯亚胺(PEI)改性樟木粉后包覆二氧化硅制备PEI-SiO₂@AWF,与焦磷酸哌嗪(PAPP)、三聚氰胺磷酸盐(MPP)和聚丙烯(PP)经熔融共混制备膨胀阻燃木塑复合材料,采用极限氧指数、垂直燃烧、热重、锥量、拉曼等测试方法研究复合材料阻燃性能及机理。结果表明,当添加质量百分比为27%(质量分数)的PAPP/MPP和38%的PEI-SiO₂@AWF时,所制备的WPC-4极限氧指数可达36.8%,UL-94达V-0水平,800 ℃时残炭率为25.75%;相较于素材WPC和直接添加3%SiO₂的WPC-2,WPC-4的峰值热释放速率、总烟气释放量分别下降了71.47%、63.42%和42.43%、63.90%;残炭的拉曼光谱和SEM分析证实WPC-4具有石墨化程度最高的炭层,有助于其优异的阻燃性。
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  氮化硼逐层负载构筑多组分填料调控PVDF基复合材料介电性能

  王海燕, 贾晓松, 陈硕, 杨千, 张佳瑶, 金玉花

  功能材料. 2025, 56(12): 12161-12169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.020

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  采用原位法在氮化硼纳米片(BNNS) 表面负载聚多巴胺(PDA),利用PDA的黏附性将高介电常数的钛酸钡(BT)与具导电特性的钛酸钡@聚苯胺核壳粒子(BT@PANI)共混物负载到BNNS表面,制备了BNNS@PDA-BT/BT@PANI功能填料,研究了BNNS@PDA、BT与BT@PANI投料质量比对BT/BT@PANI在纳米片表面的负载量及分布,以及对聚偏氟乙烯(PVDF)基复合材料介电性能的影响。结果显示,当BNNS@PDA、BT和BT@PANI投料量质量比为5∶3∶2时,在BNNS@PDA表面实现了BT与BT@PANI粒子间隔分散分布,所得复合膜同时展现了最高的介电常数和最低的介电损耗:在10³ Hz下,8%(质量分数)的复合材料介电常数和介电损耗分别是8.06和0.019,且具有135.6 KV/mm较高的击穿场强。该工作对于基于绝缘纳米片的多组分功能填料结构调控及复合电介质的性能优化提供了新思路与实验基础。
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  氨基功能化SiO₂共价固载环氧基改性缺位磷钨酸催化氧化碘离子性能研究

  彭雨露, 郭军, 卢林, 窦红红, 夏子月, 安奎

  功能材料. 2025, 56(12): 12170-12177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.021

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  将环氧基改性的缺位Dawson型磷钨酸(EPO-P₂W₁₇)共价键合在氨基改性的SiO₂(NH₂-SiO₂)表面,制备出P₂W₁₇@SiO₂非均相催化剂。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(PXRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对其进行表征。探究了该催化剂催化过氧化氢(H₂O₂)氧化碘离子(I^-)性能,结果表明,在pH=1.0,c(I^-)=2.5×10^-3 mol·L^-1,c(H₂O₂)=2.0×10^-3 mol·L^-1,最佳温度T=55 ℃时,P₂W₁₇@SiO₂催化氧化碘离子反应速率v=3.67×10^-6 mol·L^-1·s^-1,且在循环使用10次后仍能保持良好的催化活性和稳定性。
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  花生壳基两性吸附剂的制备及其对阴阳离子染料的吸附研究

  吴春辉, 张莹, 平清伟, 李娜, 盛雪茹, 王兵, 张健

  功能材料. 2025, 56(12): 12178-12185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.022

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  农林废弃物类吸附剂因其制备方便、原料丰富和环境可持续而备受到关注。花生壳是一种较好的有机染料吸附剂,然而花生壳因吸附选择性差、吸附容量低及循环利用难等问题严重限制了其广泛应用。研究利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物对花生壳进行羧基化改性,再通过环氧氯丙烷和乙二胺的酯化反应引入氨基,成功制得花生壳基两性吸附剂。所制备的花生壳基两性吸附剂可同时对刚果红和亚甲基蓝染料进行吸附,最大吸附量分别为132.2和62.4 mg·g^-1,吸附效果良好。两性吸附剂经循环吸附-脱附6次后对刚果红和亚甲基蓝的去除率可分别达到77.63和88.16%,可循环再生利用性能优良。所制备的花生壳两性吸附剂实现了对废水体系中阴阳离子染料去除的同时,拓宽了两性吸附剂在吸附领域的实际应用前景。
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  B掺杂及空位修饰下g-C₃N₄/h-BN异质结电子结构与光学性质的第一性原理研究

  张东, 童焜, 孙宜华

  功能材料. 2025, 56(12): 12186-12195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.023

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  二维材料因其独特的物理化学性质在光催化及能源领域备受关注,然而g-C₃N₄/h-BN异质结存在光生载流子复合率高和电子传输效率低等问题。研究基于密度泛函理论,通过在异质结中引入B原子掺杂或空位缺陷,系统探究其电子结构调控机制及光学性能提升策略。通过构建3种堆叠构型发现,AA堆叠异质结构具有最优稳定性,其界面结合由范德华作用主导。研究揭示空位缺陷虽使异质结带隙从1.727 eV降至0.326 eV并拓宽光吸收范围,却因原子排列畸变导致催化活性降低。相比之下,B原子掺杂通过形成B-C共价键使带隙降至1.474 eV,有效促进电荷均匀分布,其p轨道电子参与转移使载流子分离效率提升。光学性质分析显示,空位修饰能扩大光响应范围,但可能增加载流子复合;B原子掺杂通过优化电子结构和增强化学键,同时提升光吸收和稳定性。该工作揭示了原子级修饰对二维异质结能带结构及界面电荷动力学的调控规律,为设计高效光催化材料提供了理论依据。
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  铬掺杂及点缺陷对β-Ga₂O₃电子结构和光学性质影响的研究

  李姝娴, 温淑敏

  功能材料. 2025, 56(12): 12196-12204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.024

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  使用第一性原理、广义梯度近似研究了不同浓度的Cr掺杂β-Ga₂O₃、引入O空位的β-Ga₂O₃、O空位和Cr掺杂的β-Ga₂O₃、间隙H和Cr掺杂的β-Ga₂O₃体系的电子结构和光学性质。结果表明,掺杂Cr后,β-Ga₂O₃的带隙减小,光电导率显著提高,吸收光谱红移。空位体系可以增大β-Ga₂O₃模型的静介电常数,掺杂空位共存体系相较于空位体系而言可以提高β-Ga₂O₃可见光范围内的光电导率和吸收率,O空位的引入能提高载流子的活性。
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  不同温拌剂对寒区多孔沥青混合料性能的影响

  马峰, 高绍祥, 傅珍, 侯英杰, 杨宇峰

  功能材料. 2025, 56(12): 12205-12211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.025

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  为了研究不同温拌剂对寒区多孔沥青混合料的影响,选用有机降黏类SMC(S型温拌剂)和化学添加剂类LKW(L型温拌剂)两种温拌剂,通过变温击实、动态模量、车辙试验等试验,研究对比两种温拌剂在不同掺量下对寒区温拌多孔沥青混合料的降温效果、动态力学性能及路用性能的影响。结果表明,S型温拌剂对沥青混合料路用性能影响较大,可显著提升低温性能和施工性能,但略降低水稳定性和飞散性能;L型温拌剂影响较小,主要改善高温性能,并对其他性能略有优化。对于低温环境,主要考虑低温性能,对其他性能的需求不高,因此推荐寒区采用S型温拌剂。
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  碳基电加热膜透波增强周期图案设计与仿真分析

  姜蓓, 田响宇, 张博

  功能材料. 2025, 56(12): 12212-12216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.026

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  透波电热材料兼具通电发热特性和电磁波可穿透性,在航空航天、通信运输等领域应用前景广阔。目前透波电热材料以碳基薄膜为主,存在透波性能与电热性能相关性强、难以兼优的共性问题。针对透波电热材料建立仿真模型,引入周期性镂空图案以提高透波率并通过数值模拟的方法对其设计优化,在保证电热均匀性的同时提高透波性能。通过参数化扫描,提炼透波增强周期图案的关键尺寸参数,高效筛选透波增强周期图案的最优结构形式。从而将碳基透波电热材料宽频段透波率提升至80%以上,同时实现了温度差小于±2 ℃的均匀电加热,为透波电热材料性能优化提供了设计方案和理论基础。
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  磁铁矿重混凝土表观密度与强度影响因素试验研究

  熊红, 王升福, 熊贤银, 胡艳香, 李明东

  功能材料. 2025, 56(12): 12217-12227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.027

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  重混凝土(即防辐射混凝土)依靠提高其表观密度(≥2800 kg/m³)实现α、β、γ和x等射线屏蔽功能。以磁铁矿为骨料,制备磁铁矿重混凝土,研究了水灰比、砂率及减水剂掺量等因素对表观密度和抗压强度的影响,并采用响应面法建立二次多项式回归模型,揭示了各因素间交互作用机制,实现对重混凝土表观密度和抗压强度的优化。结果表明:(1)表观密度主要受砂率影响,随着水灰比和砂率增大,重混凝土表观密度逐渐降低,降幅分别为4.3%和5.4%,随着减水剂掺量增大,其表观密度逐渐增大,增幅为3.2%。(2)抗压强度随着水灰比增大逐渐减小,降幅为17.65％。砂率与减水剂掺量对抗压强度的影响均为先增后减的趋势,砂率在32%~38%范围、减水剂掺量在0.7%~1.7%范围时,抗压强度逐渐递增,最大均达到37.27 MPa。(3)优化后得到最优性能参数:水灰比0.473,砂率34.684%,减水剂掺量1.612%,试验验证预测值与试验值之间的相对误差均小于5%,证明响应面法在平衡重混凝土表观密度与强度要求方面具有显著优势。本研究为重混凝土的制备提供了理论依据和参考。
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  麦秸秆改性丙烯酰胺基复合高吸水性树脂的制备及性能研究

  王乙富, 王建柱, 张正贵

  功能材料. 2025, 56(12): 12228-12236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.12.028

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  利用碱处理法制备了麦秸秆纤维素(WSC),并以其为绿色增强相与功能性单体,通过水溶液聚合法制备了麦秸秆改性丙烯酰胺基复合高吸水性树脂,系统研究了WSC占比对复合材料微观结构、热稳定性、力学性能及吸液行为的调控机制,综合XRD、FT-IR、SEM、BET、TGA及力学性能测试等表征结果发现: WSC的引入与聚合物基体发生了有效的接枝共聚,形成了高度无定形的三维多孔网络结构,孔径范围为1~3 μm。15% WSC样品展现出卓越的综合性能,其T_5%为248 ℃,800 ℃残炭率为41.08%,抗拉强度为90.1 MPa,杨氏模量为1 225 MPa,断裂延伸率为8.0%,具有最佳的热稳定性与力学性能,该样品在去离子水中的平衡吸液倍率高达822 g/g,且在宽温域(25~65 ℃)与宽pH(2~12)环境中均表现出优异的稳定性与适应性。该研究为开发高性能、环境友好的生物质基高吸水性材料提供了坚实的理论依据与实践方案。