2026年, 第57卷, 第5期　刊出日期：2026-05-30

  

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  功能材料. 2026, 57(5): 0-0.

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  碳化养护条件对丙烯酰胺改性镁渣性能的影响

  历静娴, 张猗峥, 管学茂, 刘松辉, 李根深

  功能材料. 2026, 57(5): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.001

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  为解决镁渣碳化韧性不高、易脆裂的问题,研究引入丙烯酰胺(AM)作为添加剂,系统考察了成型压力、液固比和碳化时间等因素对镁渣性能的影响,并通过XRD、FT-IR、SEM-EDS、LF-NMR和交流阻抗等方法对碳化过程中材料的结构演变进行表征与分析。结果表明,随着成型压力和碳化时间的增加,镁渣的抗折和抗压强度显著提高,孔隙率逐步降低,而液固比的优化对碳化反应的充分性和强度发展同样具有关键作用。在丙烯酰胺掺量为5%(质量分数),成型压力4 MPa、液固比0.15、碳化时间24 h的条件下,镁渣抗折强度达到26.84 MPa,抗压强度达到76.21 MPa,CO₂吸收量为20.16%,总孔隙率降至7.23%,综合性能最佳。研究表明,丙烯酰胺的引入有效改善了碳化镁渣的致密性和韧性,实现了强度提升与固碳效率的协同优化。该成果为高性能固碳建材的开发与应用提供了新的技术路径和理论支撑。
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  慢吸水离子导电复合水凝胶用于模拟慢性压迫模型

  刘佳欣, 毛雅璐, 赵文君, 朱海燕, 尹恒, 顾晓峰, 白绘宇

  功能材料. 2026, 57(5): 9-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.002

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  目前,关于慢性压迫疾病的动物模型聚焦于急性压迫,且无法进行电信号实时监测。为解决该问题,本研究以海藻酸钠(SA)、丙烯酰胺(AM)和壳聚糖盐酸盐(CSCl)为原料,采用光交联法制备聚丙烯酰胺(PAM)/SA/CSCl复合水凝胶,再浸泡在不同离子(Mⁿ⁺)溶液和不同浓度(x),成功制备了具有多交联双网络结构导电PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x)复合水凝胶,对其性能进行测试。结果显示,PAM/SA/CSCl/Mg²⁺(1 mol/L)平衡溶胀时间(106±2)h,平衡溶胀率(360±30)%;电导率158.5 uS/cm。该水凝胶可作为慢性压迫模型理想材料。
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  富水地层聚合物改性浆液性能及机理研究

  李玉鹏, 王洪松, 申路, 曾亚蕾, 崔圣爱

  功能材料. 2026, 57(5): 15-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.003

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  选用聚丙烯酰胺(PAM)、丁苯乳液(SBR)和羟甲基纤维素钠(CMC-Na)3种聚合物,制备聚合物双液浆。通过基本性能和失水性试验,探究掺入聚合物对砂浆抗压强度、抗水分散性以及失水性能的影响,并通过CT、SEM分析聚合物的作用机理。结果表明:聚合物的掺入会降低浆体早期强度,但提高浆液的抗水分散性能;不同注浆压力条件下,掺入聚合物PAM的浆液保水效果更优;聚合物的成膜、吸附作用可以改善界面形态并优化孔径分布,可显著改变浆体的微观结构。
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  基于正交设计的纯机制砂UHPC的制备及性能研究

  明阳, 郑全兴, 马召林, 李玲, 孙杨, 张欣, 陈飞翔, 姚大游, 李威

  功能材料. 2026, 57(5): 22-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.004

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  研究采用四因素四水平正交试验,系统探讨水胶比、胶砂比、超细矿物掺合料及硅灰掺量对机制砂—固废胶凝材料超高性能混凝土(UHPC)工作性能、力学性能和耐久性能的影响规律。通过流动度、抗压强度及快速氯离子电通量试验,结合极差与方差分析,明确了主要影响因素:水胶比与胶砂比对流动性影响显著,超细矿物掺合料与硅灰掺量对力学与耐久性贡献突出。综合优化得到最优配合比为:水胶比0.16,胶砂比1.0,超细矿物掺合料30%,硅灰10%。在此条件下,UHPC流动度达247 mm,28 d抗压强度为174.1 MPa,显著优于其他组合,且氯离子电通量极低,表现出优良抗渗性能。SEM结果表明,该体系中C—S—H与C—A—S—H凝胶交织形成致密结构,有效提升宏观性能。研究表明,正交试验可高效优化机制砂—固废胶凝体系UHPC配合比,为其工程应用提供科学依据。
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  电磁波吸收和热管理复合材料的研究进展

  孙万超, 潘虹, 徐丽慧, 徐海东, 王友旺

  功能材料. 2026, 57(5): 31-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.005

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  在5G通讯、高频电子设备和航空航天技术迅猛发展的背景下,电子设备功率密度提升导致的热积累与电磁波干扰严重影响信号传输且危害人体健康,严重制约其发展,开发兼具高效电磁波吸收和热管理性能的复合材料成为研究热点。对电磁波吸收材料和导热,隔热,相变储热材料的实施路径从机理出发基于结构和组成进行了综述。同时对电磁波吸收材料不同类型填料,高导热填料,隔热结构等进行了系统的梳理,介绍电磁波吸收材料在不同场景下与热管理材料复合的研究进展,分析了当前面临的填料分散、性能平衡、规模化成本等挑战,并对功能集成与智能适配的未来发展进行了展望。
综述·进展
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  超亲水表面抗污涂层的研究进展

  王罡, 王继虎, 黄坤鹏, 武天豪, 张海龙, 温绍国

  功能材料. 2026, 57(5): 41-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.006

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  超亲水抗污涂层因其独特的界面水合特性与绿色环保优势,近年来成为材料科学与表面工程领域的研究热点。系统综述了超亲水抗污涂层的形成机理、制备方法及其应用前景。首先阐述了超亲水表面的形成机理,其次,综述了当前主要的制备策略,最后,对超亲水抗污涂层在实际应用中面临的关键问题进行了总结,并进一步探讨了绿色合成工艺、人工智能驱动材料筛选及跨尺度理论建模在未来研究中的关键作用,为海洋工程装备、生物医用器械及光学器件表面防护涂层的工程化应用提供理论指导与技术前瞻。
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  碳化硅晶须制备方法研究进展

  王晓, 王晓辉, 初茉, 马淑花, 徐泺雲

  功能材料. 2026, 57(5): 49-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.007

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  碳化硅晶须凭借其卓越的高强度、耐高温性能及优异的化学稳定性,在航空航天、复合材料等领域中展现出了良好的应用前景。目前,碳化硅晶须的制备方法已经有很多报道,不同制备方法在反应机理、工艺条件、产品质量和经济成本等方面各具特点。综述了近年来化学气相沉积法、热蒸发法、溶胶-凝胶法、碳热还原法和微波加热法制备碳化硅晶须的最新研究进展,并对各种制备方法的工艺参数、优劣势及应用场景进行了对比。在此基础上提出了目前碳化硅晶须制备方法存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望,以期为碳化硅晶须的基础研究和规模化合成提供一些有益的参考。
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  异质结光催化材料的发展与挑战

  刘佳铭, 陈月, 周卓雅, 任海涛

  功能材料. 2026, 57(5): 58-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.008

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  光催化技术能够可持续地将太阳能转化为化学能,其在环境污染修复和清洁能源生产领域得到了广泛关注。然而,单一光催化剂由于光吸收范围窄、光生载流子复合率高和光催化氧化还原能力有限,导致最终光催化反应效率低,难以满足实际应用需求。因此,结合两种或多种光催化材料构建异质结是提高光催化效率的重要策略。目前,异质结光催化材料在光催化制H₂;合成NH₃;产H₂O₂、CO₂还原和光催化环境污染物降解等领域得到了广泛研究,为了促进异质结材料在光催化领域的进一步发展,有必要对异质结光催化剂进行系统的综述。介绍了光催化技术的研究背景,对Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Z型、S型和双S型异质结的结构和光催化机理进行了比较和总结,提出了异质结光催化材料当前面临的关键挑战以及未来的发展趋势。
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  准球形氮杂环配体构筑“电”功能材料策略及其应用

  刘隆萱, 刘洋, 刘尊奇

  功能材料. 2026, 57(5): 67-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.009

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  准球形含氮杂环配体凭借低旋转势垒和高对称性结构,成为构筑电介质功能材料的关键基元。其功能化修饰可调节分子各向异性,精准优化材料性能:在介电材料中实现可调响应及有序-无序相变;通过卤素键等策略诱导非中心对称结构,显著提升压电系数;结合手性设计,利用阳离子动态特性开发多轴高温铁电体。当前研究仍需突破分子铁电体种类限制以推动柔性电子与传感技术的应用发展。
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  晶圆级均匀薄膜的可控制备、表征与优化技术

  程正旺, 董嘉晨, 李培, 盛帆, 赵保章, 王昕航, 马新国

  功能材料. 2026, 57(5): 76-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.010

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  薄膜厚度均匀性是电子器件、光学涂层和生物医学材料等高新技术领域的关键质量控制指标,直接影响器件性能的一致性、产品的稳定性及系统的可靠性。因此,薄膜厚度的精确测量、均匀性评估方法与工艺优化策略,成为提升均匀性的核心研究内容与热点。首先简述了厚度均匀性对薄膜性能的影响机制;其次,系统综述了统计学的样本点优化选取方法、高精度膜厚测量技术以及厚度均匀性的定量评估方案;随后,结合理论与实验进展探讨了制备均匀薄膜的优化策略。最后,剖析了当前在均匀薄膜制备领域面临的主要挑战,并对未来发展趋势进行了展望。
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  g-C₃N₄异质结改性研究进展

  张佩, 高莉宁, 白江蕊, 张嘉怡, 谢晨, 何锐

  功能材料. 2026, 57(5): 88-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.011

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  近年来非金属光催化剂石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其价格低廉、无毒、物理和化学性质稳定受到愈来愈广泛的关注。然而g-C₃N₄较高的电子-空位复合率、低表面活性位点和较低的可见光响应等缺陷使其在可见光下光催化效率不理想。目前已有许多方法用以改善其光催化活性,如元素掺杂、形貌调控、构建异质结以及贵金属沉积等,其中异质结改性已被证实为重要可行的手段之一。文章综述了g-C₃N₄光催化剂异质结改性的研究进展,以及其在降解污染物、制氢、还原CO₂、固氮等领域中的应用。
研究·开发
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  磷掺杂PAN/CMC基碳纳米纤维的制备及电化学性能研究

  周行, 李旭, 刘志明

  功能材料. 2026, 57(5): 104-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.012

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  致力于研究磷酸掺杂对PAN/CMC基碳纳米纤维结构与电化学性能的影响。通过静电纺丝制备了不同含量羧甲基纤维素(CMC)掺杂的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,确定5% CMC为最佳比例。进而在此纺丝液中添加不同比例磷酸(0%、20%、40%、60%)进行掺杂,经静电纺丝、预氧化和碳化处理后得到磷掺杂碳纳米纤维(PCNFs)。采用SEM、XPS、XRD、拉曼光谱等测试对材料进行表征,结果表明成功实现了磷掺杂。电化学测试显示,磷掺杂显著影响电极性能,其中PCNFs60的比电容最高,在0.1 A/g电流密度下比电容达89 F/g,优于未掺杂样品(CNFs)。然而,中间磷掺杂比例(20%、40%)的电容性能反而低于未掺杂样品。阐明了磷掺杂过程中“赝电容增益”与“导电性损失”的权衡机制,为高性能电极材料设计提供了重要依据。
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  铜炔基单体共轭效应调控及其对CO₂还原性能的影响机制

  胡博文, 赵雷, 曾祥会, 方伟, 杜星, 王大珩, 何漩, 李薇馨

  功能材料. 2026, 57(5): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.013

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  采用不同芳香环数目的有机炔单体苯乙炔,2-乙炔基萘,9-乙炔基菲与铜试剂进行配位,制备了苯乙炔铜(PACU)2-乙炔基萘铜(NACU)和9-乙炔基菲铜 (FACU)3种铜炔基光催化剂。对其结构、组成和性能进行了表征,并系统研究了其在光催化CO₂还原反应中的性能与机制。结果表明,随着单体共轭尺寸增大,Cu⁺价态与Cu—C≡配位结构保持不变,但空间位阻效应显著增强,导致分子堆积有序性和结晶性下降。光电性能测试显示,共轭扩展有利于促进电荷分离并降低激子结合能,从而提升光催化活性。其中,基于2-乙炔基萘的NACU催化剂表现出最优的CO₂还原性能,CO生成量达到35.27 μmol/g,是同条件下PACU产率的2倍。研究说明在保持配位结构稳定的前提下,需合理调控共轭尺寸以平衡空间位阻与电荷传输性能,为理性设计高效炔铜光催化剂提供了重要依据。
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  沙漠砂混凝土导热系数预测模型

  徐文婧, 刘海峰, 杨维武, 车佳玲

  功能材料. 2026, 57(5): 118-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.014

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  导热性能是影响沙漠砂混凝土(Desert Sand Concrete, DSC)耐久性与节能效率的关键因素。为揭示其导热机理并建立精准预测模型,采用实验研究与理论分析相结合,进行DSC导热系数和孔隙率测定试验,分析沙漠砂替代率(Desert Sand Replacement Rate,DSRR)对导热性能影响规律;将DSC视为沙漠砂砂浆、粗骨料、界面过渡区(Interface Transition Zone, ITZ)和孔隙组成的四相复合材料,引入孔隙调节因子,基于Maxwell有效介质理论构建了DSC导热系数预测模型,分析粗骨料体积占比、岩石类型及孔隙率对导热系数影响。研究结果表明:随着DSRR增加,DSC导热系数呈现先增加后减少趋势,替代率为40%时导热系数最大;DSC孔隙率呈先降后升趋势,替代率40%时达到最低值。DSC导热系数模型预测结果与试验值吻合良好。DSC导热系数随粗骨料体积占比增加而提高,与粗骨料岩石导热系数呈正相关关系,与孔隙率呈负相关,研究结果可为DSC传热机理提供理论支撑。
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  锆/银修饰SCF/PEEK热塑性复合材料制备及结构与性能研究

  鲁俊杰, 张宪明, 蒋帅琪, 史杰文, 杨子龙, 钱仕, 张辉, 刘勇

  功能材料. 2026, 57(5): 126-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.015

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  在骨缺损的临床治疗中,骨科植入材料承担了重要角色,相比金属材料,碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料具有力学性能可调控、X射线可透过等优势,正逐渐成为骨科植入材料的最优选择。然而,CF/PEEK植入材料仍面临以生物活性不足为典型的临床应用挑战。研究旨在通过在短碳纤维增强聚醚醚酮(SCF/PEEK)复合材料表面引入功能涂层来解决该问题。在注射成型制备SCF/PEEK基材的基础上,利用等离子体浸没离子注入(PIII)方法构建了一种锆/银(Zr/Ag)改性双离子功能涂层,以进一步改善基材的生物活性。首先,测试了不同短纤维含量的SCF/PEEK基材的力学性能;然后,采用扫描电镜、X射线光电子能谱、电感耦合等离子体质谱和接触角测试对改性复合材料的表面特性进行分析;最后,通过细胞形貌观察、细胞增殖和碱性磷酸酶(ALP)活性在内的体外细胞实验和抗菌实验评价改性SCF/PEEK的细胞相容性、成骨分化和抗菌性能。结果表明,40%(质量分数)SCF的SCF/PEEK复合材料呈现最高的拉伸模量(17 GPa)和弯曲模量(24 GPa)。此外,锆/银修饰SCF/PEEK复合材料不仅具有良好的亲水性和离子持续释放过程,还获得了良好的细胞相容性和抗菌活性。该功能复合材料体系为骨科植入材料的长期使用和骨损伤的治愈提供了新思路。
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  锂云母选矿尾矿基泡沫微晶玻璃的制备及其性能研究

  罗仙平, 郝羽飞, 唐学昆, 刘子帅, 周贺鹏

  功能材料. 2026, 57(5): 135-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.016

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  针对锂产业快速发展背景下,锂尾矿大量堆积引发的环境问题及固废高值化利用需求,研究以宜春锂尾矿为主要原料,基于CaO-SiO₂-Al₂O₃三元相图设计基础配方,采用一步烧结法制备泡沫微晶玻璃。通过DSC、SEM等手段研究发泡剂(碳化硅)掺量、烧结温度及保温时间对材料性能的影响。结果表明,在SiC掺量0.26%(质量分数)、烧结温度1 050 ℃、保温时间20 min的条件下,材料形成700 μm的均匀闭孔结构,实现孔隙率79.3%、体积密度0.856 g/cm³、抗压强度17.3 MPa、导热系数0.316 W/(m·K)和吸水率3.80%的协同突破,为锂尾矿资源化利用提供了新路径,其优异性能也为环保建材的开发提供支撑。
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  中空玻璃微球增强粉煤灰/PVA复合气凝胶的制备及隔热-力学协同性能研究

  梁博, 王锦涛

  功能材料. 2026, 57(5): 144-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.017

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  随着节能环保日益受到重视,轻质隔热材料已成为各领域不可或缺的材料。由于粉煤灰(FA)的组分优势、易获取性及低成本特性,这种材料作为聚合物基复合材料填料极具潜力。中空玻璃微球(HGM)由于其低密度、良好的隔热性能以及优异的机械加工性被广泛应用于隔热材料等多个领域。通过单向冰晶模板法制备了系列具有有序结构、较高压缩强度且隔热性能优异的PVA/FA/HGM(PF-HGM)复合气凝胶。将HGM引入FA/PVA气凝胶后,当HGM的含量达到16%时,复合气凝胶的热导率降至最低0.033 W/(m·K)。TGA分析显示,添加了FA和HGM的复合气凝胶,残碳量从纯PVA的2.7%显著增加到58%。通过热成像仪记录了PF-HGM复合气凝胶置于热台上不同加热时间下的表面温度,结果显示随着HGM添加量的增加,气凝胶表面温度显著下降。研究成功开发出一种兼具超低热导率、显著提升的力学性能及优异热稳定性的新型复合气凝胶,在建筑保温材料领域展现出广阔的应用前景。
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  海洋防污聚合物水凝胶的制备及其表征

  苗汝滨, 毕崇浩, 杜昊冉, 曲文娟, 李少香

  功能材料. 2026, 57(5): 151-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.018

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  为实现海洋防污涂层的环境友好和长效性,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和纳米氧化铜(CuO)对羧甲基壳聚糖进行改性,以聚乙烯醇(PVA)为基材,制备了改性羧甲基壳聚糖/PVA水凝胶复合涂层,并系统评价了其力学、溶胀及防污性能。FTIR、XPS和XRD分析证实CuO成功与羧甲基壳聚糖反应,生成NOMS-CuO复合物。SEM图像显示纳米CuO颗粒均匀分散于聚合物基体中,表明其具有良好的相容性。将NOMS-CuO掺入PVA水凝胶中制成涂层后,性能测试表明:随纳米粒子含量增加,涂层的溶胀率逐渐下降,力学性能显著增强。在防污性能方面,抗藻和抗菌性能均随NOMS-CuO含量增加呈先升后降趋势,其中4%(质量分数)添加量的涂层表现最优,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌直径分别达到15和14 mm,显示出优异的防污效果。
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  钢渣制备多孔X沸石材料及其储氢性能研究

  王永红, 周远航, 罗舒元, 阿娅拉·巴合江, 张永龙

  功能材料. 2026, 57(5): 158-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.019

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  钢渣是钢铁冶炼过程中产生的主要固体废弃物,其高值化利用率低且易产生次生环境污染。旨在研究利用钢渣作为原料制备低钙沸石材料,并探究其转化生长机理和在储氢方面的应用潜力。实验通过酸浸预处理、碱熔活化、水热合成等工艺集成技术,将钢渣成功转化为具有微孔结构的X型沸石。实验过程中,详细考察了酸浸条件、铝源选择、碱熔剂种类及添加量、陈化条件、水热晶化条件以及离子交换途径对沸石合成及储氢性能的影响。最终通过调配摩尔比n(Si)/n(Al)=1.25和n(Na)/n(Si)=5等参数成功合成了X型沸石膜材料。合成的沸石在298 K,4.5 MPa条件下,储氢量达到1.6%(质量分数)左右。研究结果表明由钢渣转化合成沸石材料在氢能固态储存应用中表现出潜在高值化利用价值。
工艺·技术
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  基于固相烧结法的电池用磷酸铁锂次级料的修复与电化学性能

  李严, 成智, 李光照, 郭彪, 唐祁峰, 敖进清

  功能材料. 2026, 57(5): 166-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.020

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  构建完善的动力电池回收产业体系,难点在于回收磷酸铁锂粉体的高效纯化与晶体结构修复再生。本文以磷酸铁锂(简称LFP)生产过程中产生的次级料(Off-Specification LiFePO₄,简称OSL)为主要原料,将其与适量Li₂CO₃、FeC₂O₄.2H₂O、C₁₂H₂₂O₁₁混合球磨、干燥制粉后,进行固相烧结修复。采用激光粒度分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学性能等分析测试手段,研究了修复后的LFP晶体结构及其对电化学性能的影响。结果表明:修复后的LFP粉体性能明显改善,振实密度了提高9.7%,烧结制度以700 ℃×9 h为佳。此工艺下修复的LFP在(101)、(020)等晶面的峰值强度比显著增加,(010)晶向截面积增大,较OSL提升了4.3×10^-4 nm²,Li⁺扩散通道得到了有效恢复;LFP晶体结构的重构与新的、均匀分布的碳包覆层的形成是次级料电化学性能恢复的主要原因。修复后的LFP在0.2 C下首次放电比容量达到149.2 mA·h·g^-1,在1 C下循环300圈后放电比容量为109.5 mA·h·g^-1,充放电性能优良,容量保持率高,衰减平缓。研究对LFP生产企业经济效益的提高和产业链终端回收磷酸铁锂的修复再生利用具有重要意义。
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  ADP/MPP协效阻燃木塑复合材料

  刘烨敏, 欧红香, 薛洪来, 朱方

  功能材料. 2026, 57(5): 173-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.021

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  为改善木塑复合材料(WPC)的阻燃性能,拓宽WPC的功能性,以樟木粉(WF)/高密度聚乙烯(HDPE)为基体,二乙基次磷酸铝(ADP)、三聚氰胺磷酸盐(MPP)为阻燃剂,经熔融共混制备出WPC阻燃复合材料,采用极限氧指数、垂直燃烧、热重分析、锥形量热等测试方法研究WPC阻燃复合材料的阻燃性能及机理。结果表明,ADP/MPP复配使用,提高了木塑复合材料的阻燃性能,二者具有协同作用,添加质量分数为25%ADP/MPP样品的LOI值均高于WPC。其中WPC-A3(ADP:MPP质量比为3∶1)样品的LOI值为31.3%,UL-94达V-0水平,热失重速率峰值下降了30.6%,800 ℃时残炭率为17.18%,最大热释放效率降低81.6%,总释放热降低51.3%,拉伸强度为9.47 MPa,断裂伸长率达到6.5%。
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  温轧压下率对临界退火中锰钢Lüders带形成与力学行为的影响

  马明, 李清, 杜晓明, 李志超

  功能材料. 2026, 57(5): 179-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.022

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  研究了不同温轧压下率(5%、10%、25%、40%)对Fe-0.2C-8.5Mn-1.5Al轻质中锰钢在临界退火条件下拉伸过程中Lüders带形成行为及其力学性能的影响。结果表明,随着温轧压下率的增加,Lüders带应变逐渐减小,直至在压下率为40%时完全消除。显微组织分析显示,随着压下率的增加,铁素体含量减少,奥氏体含量增加,晶粒由等轴状逐渐转变为沿轧制方向的板条状,晶粒细化趋势明显,奥氏体稳定性增强。提高压下率促进晶粒择优取向的形成,并显著提高铁素体中的位错密度。低压下率试样表现出较强的TRIP效应,具有良好的强塑性匹配,但Lüders带明显;高压下率试样由于奥氏体稳定性增强和位错密度升高,Lüders带应变显著降低甚至消失,而强塑积略有下降。通过调控温轧压下率可有效抑制中锰钢中Lüders带形成,为优化其成形性能提供了理论依据和工艺参考。
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  净水剂废渣和赤泥对修补用磷酸镁水泥力学及粘接性能影响的对比研究

  刘泽, 阮文强, 马一菡, 刘嘉泰, 刘利康, 段铧珍, 任元娜, 廖建国

  功能材料. 2026, 57(5): 186-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.023

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  为解决净水材料废料(WP)、赤泥(RM)等工业固废排放量大、利用率低的难题,研究基于磷酸镁水泥(MPC)作为修补材料的潜力,探究将WP和RM作为辅助胶凝材料应用于MPC体系。对WP和RM在提升MPC力学与粘接性能方面的差异进行了比较分析。结果表明:WP或RM的掺入可以细化MPC基体孔洞,降低孔径分布,提高了基体密实度与强度;5.0%(质量分数)WP使28 d抗压强度升至(57.5±1.2)MPa(较对照组提升14.2%),而40.0% RM掺入时强度达(64.1±2.0)MPa(提升27.4%)。此外,与对照组相比,掺入5.0% WP可提高与普通硅酸盐水泥砂浆的粘接强度,7 d粘接强度达(2.7±0.1)MPa,提高了17.8%,同时界面过渡区的弹性模量和硬度也得到提高;而40.0% RM则会降低界面粘接强度。研究为WP和RM作为矿物掺合料在修补材料中的应用提供了新的途径。
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  TiO₂/ZrO₂复合溶胶对陶瓷膜支撑体覆膜效果研究

  孙中瑾, 郭雅妮, 詹辉, 韩旺盛, 张雨凤

  功能材料. 2026, 57(5): 195-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.024

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  为了改善陶瓷膜的性能,研究并优化了TiO₂/ZrO₂复合溶胶在粉煤灰基支撑体上的覆膜条件。采用溶胶凝胶法制备了TiO₂/ZrO₂复合溶胶,利用浸渍提拉法进行涂膜。探究了原料摩尔比、水解时间等因素对复合溶胶合成的影响。研究了涂膜次数、浸渍时间等因素对支撑体覆膜效果的影响,通过纯水通量和抗折强度以及微观形貌对覆膜效果进行了评估。结果表明,TiO₂/ZrO₂复合溶胶制备的最佳原料比为2∶1,最佳水解温度为40 ℃,水解时间为1 h,TiO₂/ZrO₂溶胶性能数值为:黏度1.61 mPa·s,固含量7.83%。当涂膜次数为3次、浸渍时间为20 s时陶瓷膜性能较好,纯水通量可达到8925.73 L/(m²·h·MPa),抗折强度可达到29.37 MPa。
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  含Fe(NO₃)₃·9H₂O前驱体的热分析研究

  田宝, 胡栢旭, 蔡媛嫄, 张新莹, 夏云生

  功能材料. 2026, 57(5): 203-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.025

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  通过球磨混合的固相法,在柠檬酸辅助下直接热分解Fe(NO₃)₃·9H₂O制备得到高度晶化的纯相多孔α-Fe₂O₃颗粒,探讨了热分解过程。结果表明加入柠檬酸后,Fe(NO₃)₃·9H₂O的结晶水全部脱除的温度降低了18 ℃,Fe(NO₃)₃分解的起始温度降低了6 ℃,混合组分间的相互作用和高温下新化学键的形成使Fe(NO₃)₃分解温度升高了36 ℃。KAS和FWO法估算前驱体分解的表观活化能为109.8和111.9 kJ·mol^-1。改变柠檬酸的用量后得到了不同蠕虫状孔道结构的α-Fe₂O₃粒子,该固相法是可控制备高收率、高结晶度多孔α-Fe₂O₃的有效方法。
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  环氧树脂改性泡沫混凝土的制备与保温性能研究

  徐佳欣

  功能材料. 2026, 57(5): 209-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.026

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  以双氧水为发泡剂,三乙醇胺为固化剂,将环氧树脂(EP)乳液掺入硅酸盐水泥中,制备了环氧树脂泡沫混凝土,通过XRD、SEM、FT-IR等测试手段,系统研究了EP掺量对泡沫混凝土微观结构与宏观性能的影响规律。结果表明,EP掺杂后改善了泡沫混凝土的气孔形貌,孔结构呈现出更规则的球形,EP3%试样的微孔比例增大至55.8%,粗孔比例下降至0.3%。28 d龄期的EP3%试样的力学性能最佳,其抗压强度达到最大值1.62 MPa,抗折强度为0.55 MPa。EP3%试样的导热系数为最低值0.073 W/(m·K),相比EP0％试样降低了36.0%。经过700 ℃的高温热处理后,环氧树脂泡沫混凝土的质量损失率、吸水率和导热系数均增大,500 ℃高温处理后,EP3%试样的导热系数增大至0.2364 W/(m·K),质量损失率为11.5%,吸水率为最低值53.9%。综合分析可知,EP3%试样具有优异的热稳定性能和保温性能,在高温高湿地区的工程应用中具有广阔的前景。
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  基于罗丹明B吸附性能的金属负载改性壳基生物炭制备条件优化

  刘志鹏, 李海红, 吴沁如

  功能材料. 2026, 57(5): 219-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.027

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  由于原始生物炭的吸附性能不足且选择性较差,以及吸附过程中再生困难且伴随着二次污染风险,通过绿色改进技术与废弃物资源化的方法,实现以废治废。选取核桃壳为原料,利用炭化、活化法制备壳基生物炭;选用FeCl₃金属盐溶液对壳基生物炭进行浸渍-焙烧法金属改性。选用 SEM、BET、FTIR、XRD及Raman对制备的材料进行表征;以RhB的吸附率作为评价指标,利用单因素、正交实验确定了较优改性条件;通过响应面法确定Fe-BC材料制备的最佳条件为:焙烧温度588.07 ℃、浸渍浓度4.03%、浸渍时间16.11h;且该材料对RhB的吸附率可达到 97.12%。研究为农业废弃物资源化利用及染料废水处理提供了高效、低成本的吸附材料,具有潜在的实际应用价值。
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  生物基醇胺扩链剂对聚氨酯力学性能调控研究

  鄢湘城, 马中森, 冯杰, 刘志春, 张亚杰

  功能材料. 2026, 57(5): 229-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.05.028

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  研究对比了含羧基生物基醇胺扩链剂丝氨酸(Ser)和不含羧基石化基扩链剂乙醇胺(MEA)对热塑性聚氨酯的力学和热学性能影响,证明羧基对聚氨酯性能提升起到了关键作用。含羧基醇胺Ser合成的聚氨酯(Ser-PU)和MEA合成的聚氨酯(MEA-PU)力学性能差异显著,前者拉伸强度、断裂伸长率、韧性分别是22.7±0.38 MPa、1 064.11±38.21%、118.47±7.95 MJ/m³,较后者分别提升了3.64倍、1.72倍和3.73倍。Ser-PU的100%应变恢复率达到94.24%,拉伸800次后,应变恢复率仍保持83.42%。表明羧基通过氢键大幅提升了聚氨酯力学性能。Ser-PU与MEA-PU热学性能相似,说明生物基醇胺扩链剂替代石化基醇胺扩链剂,有助于石化基聚氨酯向生物基聚氨酯的转型,促进聚氨酯产业绿色化发展。