高镍三元正极材料具有能量密度大,电压平台高,无记忆效应等优势,受到研究者们的广泛关注。但受限于其循环稳定性差,阳离子混排,热稳定性差等缺陷,高镍三元正极仍需进行广泛深入的研究。围绕高镍三元正极材料的不足,概括了近年来离子掺杂、表面包覆、共改性、浓度梯度、电解质改性和结构调控等改性策略的最新进展,并对未来的研究方向进行了探讨与展望。

凭借独特的结构特性,硬碳被认为是最有希望推动钠离子电池产业化的负极材料。硬碳的储钠性能除了与其层间距和化学组成有关,与纳米孔道也密切关联,具有超微孔、大孔容、低比表面积及闭孔的硬碳,可以减少固体电解质界面膜对储钠的影响,利于钠离子的嵌入/脱出,设计并调控硬碳孔结构已成为提升钠离子电池性能的关键点之一。通过选择合适的前驱体材料,调整热解工艺参数(升温速率、热解温度),改进预处理(物理活化、化学活化)方法,掺杂杂原子,包覆涂层等手段可以有效实现孔结构的调控。利用先进的表征手段结合理论计算实现硬碳材料孔结构的合理设计,制备低成本、高容量、高循环稳定性的负极材料,将是未来钠离子电池的发展方向。

随着社会经济的快速发展,能源与环境问题越来越突出,解决问题的关键是寻找可持续的、可再生的绿色新能源。电催化水裂解技术在解决清洁能源短缺和环境污染等关键问题上具有突出的优势。金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)及其衍生物由于具有可定制的结构、超大的表面积和设计灵活性,被认为是电催化制氢的理想多孔材料。从电催化水裂解的反应原理、决定电催化活性的相关因素入手,总结并举例说明了近年来基于MOFs及其衍生物的水裂解电催化剂的研究进展。最后,强调了水裂解领域存在的许多挑战,并提出了基于MOFs和衍生物作为电催化剂用于水裂解制氢的展望。

合金元素Bi的价格较低,在镁中有较高的固溶度,随着温度降低,其固溶度减小,析出Mg₃Bi₂相,提高了镁的力学性能,因此Mg-Bi系合金具有良好的固溶和时效硬化潜力。在Mg-Bi系合金中加入Sn、Mn、Al、Ca、Zn等元素,改善合金组织,能够进一步提高合金的力学性能及耐腐蚀性。文中介绍了国内外学者对Mg-Bi系合金的研究进展,在总结Mg-Bi二元合金研究成果基础上,系统的概述了Mg-Bi-Sn系、Mg-Bi-Mn系、Mg-Bi-Al系、Mg-Bi-Ca系、Mg-Bi-Zn系等合金的组织和性能,综述了合金化对合金第二相、晶粒尺寸、织构、动态再结晶的影响,阐述了合金元素种类、添加量及热加工参数与合金力学性能的关系。总结了Mg-Bi系合金研究中存在的问题,并对今后的研究工作进行了展望。

银基电接触材料是低压电器的核心部件,其性能指标直接决定电气设备的安全可靠性。基于绿色环保要求,传统的银氧化镉电接触材料含有毒物质Cd元素,正逐渐淘汰。与此同时,电气设备的升级换代对银基电接触材料提出了更高的性能要求。针对银基电接触材料,从触点材料的失效机理、常见的银基电接触材料分类进行讨论,同时针对各种银基电接触材料存在的问题、成分设计与工艺优化以及仿真模拟的应用进行了全面的综述,并结合材料的研发需求,给了未来银基电接触材料的发展建议,为银基电接触材料的研究发展提供参考。

全固态锂离子电池,因其能量密度和安全性的优势而受到广泛关注,固态电解质作为全固态电池的核心部件对其工作性能具有至关重要的影响。当前研究较为成熟的固态电解质体系包括氧化物、硫化物和聚合物三种,其中氧化物固体电解质的能量密度、稳定性和循环寿命等性能较好,是较为理想的固态电解质材料,但其与电极间存在的严重的界面接触问题束缚了固态电池的大规模应用。目前针对改善不同类型固态电解质界面问题的研究较多,综述了近几年报道的无机固态电解质与电极间的界面问题的前沿研究,系统归纳了几类主要的界面改性方法,着重对复合正极、界面处理工艺优化、引入界面层以及复合电解质等研究方法进行了介绍与应用前景展望。

采用分子动力学模拟的方法,对不同成分的NiNb合金进行原子结构和力学性能方面的研究。通过对降温过程中玻璃转变温度的变化和高温熔体混合焓、混合熵的变化对比发现,在成分点c_Ni=0.65前后,合金表现出截然不同的变化趋势。同时利用双体分布函数,配位数,Warren-Cowley参数,键对分析,准近邻原子等方法对NiNb合金进行原子结构相关分析,发现在c_Ni=0.65前后,部分结构参数也表现出不同趋势,说明在此成分点前后,NiNb金属玻璃在原子结构上差异较大。综合热力学和结构参数的变化,c_Ni=0.65可能是两个合金体系的分界点,c_Ni=0.65之前为Nb基,c_Ni=0.65之后为Ni基。最后对力学性能进行了模拟,发现力学性能的表现主要和不同成分下NiNb之间的结合方式相关。此项研究有利于加深对金属玻璃原子结构和力学性能的理解。

纤维素是自然界中最丰富的资源之一,以纤维素为原料制备的第三代气凝胶兼有传统气凝胶的高孔隙率和大比表面积以及本身优异性。然而,固有的可燃性、较差的力学性能和较低的热稳定性限制了其使用范围。目前将纤维素气凝胶进行功能化,开发多种功能化的复合气凝胶已成为研究热点。从纤维素气凝胶的制备过程,功能化方法,以及主要应用领域进行了概述,最后对功能化纤维素气凝胶存在的问题进行了讨论。

以丙烯酰胺(AM)作为聚合单体加入交联剂亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、引发剂过硫酸铵(APS)与L型卡拉胶(LC)和氯化钾(KCl)通过一锅法交联聚合制备出复合水凝胶(PAM-LC)。为了拓展该水凝胶作为电解质在极寒条件下的应用,研究了锂盐浓度及浸泡时间对提高PAM-LC基水凝胶电解质的抗冻性、导电性及机械稳定性的影响。结果表明:未浸泡过的水凝胶在-12.68 ℃时会发生冻结,而经过在氯化锂溶液中浸泡的水凝胶在-75 ℃下都不会发生冻结,且通过电化学阻抗EIS的测试,可以得出在-30 ℃的环境下凝胶导电率可以达到8.03 ms/cm,并且在室温下也能达到22.77 ms/cm,具有良好的导电性能。通过机械性能测试得到在常温下未浸泡的水凝胶具有优异的力学性能但抗冻性差,经过5M氯化锂溶液浸泡24 h后的水凝胶(PAM-LC-LiCl)在-20 ℃冷冻后仍表现出较好的机械稳定性。

以ZnO作为光催化剂,稀土元素Ce为添加相,通过水热法制备了不同摩尔比Ce掺杂的ZnO纳米复合材料,以甲基橙(MO)染料为降解对象,研究了Ce掺杂摩尔比对ZnO纳米复合材料的晶格结构、微观形貌和光催化性能的影响。结果表明,制备的Ce-ZnO纳米复合材料均为六方晶系纤锌矿结构,外观为不规则的颗粒状,Ce掺杂后使ZnO的表面粗糙度增加。Ce掺杂后在ZnO中无新产物产生,没有影响ZnO的结构。随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO的比表面积逐渐增大,吸收边先增大后减小,禁带宽度先降低后升高,光致发光强度先降低后增大。0.6%Ce-ZnO的比表面积达到33.91 m²/g,吸收边最大为394 nm,禁带宽度最小为2.97 eV,对应的光致发光强度最低。光催化降解测试表明,随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO对MO的光催化降解率先增大后降低,0.6%Ce-ZnO在180 min时对MO的降解率达到最大值95.36%。强酸或强碱条件下均不利于光催化反应的进行,在pH值=5的弱酸条件下0.6%Ce-ZnO对MO的降解率最高达到99.16%。0.6%Ce-ZnO光催化剂重复使用5次时对MO的降解率依旧超过70%,具有良好的使用稳定性和经济效益。

通过环氧树脂与聚酯树脂共混方法,研究了不同共混树脂银浆的流变、导电和力学特性。采用流变仪对树脂银浆的触变性和触变恢复率进行了探讨,进而讨论了流变性对印刷膜层的影响。原位电阻测试法对树脂银浆热固化电阻变化情况进行了监测,结果显示银浆中环氧树脂的含量对电阻有较大的影响。采用推力测试方法对树脂银浆在Al2O3基板的附着强度进行了评价,并评测了树脂银浆的热冲击性能。研究结果显示C-1银浆在环氧树脂和聚酯树脂含量比为1∶0.6时,粘度适中,10 s后触变恢复率58.03%,印刷表面平整;200 ℃固化30 min电阻为2 Ω左右,附着强度约为10 N/mm²,经260 ℃热冲击附着强度无明显劣化,综合性能较优,适用于电子元器件的工艺要求。

近年来,光电催化技术(PEC)因其融合了电化学与光催化技术的优势而备受瞩目。这一技术不仅展现了优良的催化性能,还解决了传统粉末光催化剂难以分离回收的难题。光电极的基底材料是PEC技术的核心,其显著影响着电子转移的效率、光生载流子的复合率以及光电极的稳定性。尽管PEC技术已取得诸多成果,但关于光电极基底材料的研究进展尚未得到充分的文献报道。鉴于此,在系统地对光电极基底材料进行分类,包括金属、导电玻璃、碳基材料以及其它新兴材料,并深入回顾近年来关于这些材料的研究进展。详细论述光电极的制备方法、性能表现以及作用机理,以期为读者提供一个全面而深入的理解。同时,我们也对光电极基底材料的未来研究方向提出了一些建议,希望能为该领域的进一步发展提供有益的参考。

通过真空辅助组装构建g-C₃N₄/MXene@Ag(CNMA)分离膜。研究表明,银纳米粒子的引入可以增强表面润湿性并优化传质通道,复合膜最高分离通量(对水包1,2-二氯乙烷乳液)为(6 812.7±106) L m^-2 h^-1 bar^-1,最大效率可达99.7%。值得注意的是,CNMA复合膜具有显著的抗污能力,在连续使用10次后仍保持稳定的分离性能。此外,MXene@Ag材料能够优化复合膜体系的能带结构,促进电子-空穴(e^--h⁺)的有效空间分离,从而改善光电性能,实现对有机污染物(染料、抗生素)的高效去除,其中对亚甲基蓝染料的降解效率为98%。CNMA分离膜适用于有机污染物场景下的水环境修复,满足实际污水处理要求,具有十足的发展前景。

以葡萄糖作为碳源,十二烷基羟丙基磺基甜菜碱(DHSB)作为表面修饰剂,通过一步水热法快速合成了稳定的两亲型碳量子点驱油剂(CQDs-S)。采用FTIR、TEM和DLS表征CQDs-S的结构、形貌及分散稳定性,通过界面性能测试、接触角测量、静态洗油实验研究CQDs-S的性能优势,与碳量子点驱油剂CQDs和表面活性剂DHSB对比采收率差异,分析CQDs-S提高采收率的机理。结果表明,CQDs-S是平均粒径为7.8 nm的球状颗粒,其表面修饰烷基而具有两亲性,具有良好的稳定性。质量浓度为0.1%的CQDs-S使油水界面张力降低到0.96 mN/m,使接触角减小到48.5°,静态洗油效率高达86.8%,在渗透率为50×10^-3 μm²的岩心中使采收率提高16.74%,较CQDs和DHSB有明显提升。CQDs-S能够降低油水界面张力,改变岩石润湿性,实现调堵作用,是一种高效的纳米驱油剂。

以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺为氮源,以硼酸为硼源制备不同前驱体,通过高温氨解直接合成硼碳氮(BCN-x,分别记为BCN-EDA,BCN-DETA和BCN-TETA)。利用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis和PL对其组成、形貌和光学性能进行表征。并在无牺牲剂和助催化剂的条件下,对BCN-x样品的光催化还原CO₂性能进行了评估。结果表明,所制备的样品均为片状结构,且BCN-EDA具有较高的结晶度、较好的光生载流子分离效率。所制备的BCN-x可以在350～780 nm可见光照射下将CO₂还原为CO和CH₄,且BCN-EDA表现出最佳的光催化CO₂还原性能,CO产量为32.20 μmol/g,且在20 h内能保持相当的光催化稳定性。

白光发光二极管因其节能、环保、高效等特性,在照明和显示等领域具有广泛的应用。一直以来,获得具有低色温(CCT=2 700~4 500 K)、高显色指数(CRI, R_a>80)、节约成本且适宜人眼的暖白光发光二极管是该领域研究者不懈的追求。其中红色荧光粉在高显色性能荧光粉转换型白光发光二极管器件中发挥重大作用,其研究与开发具有重要意义。概述了近年来Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉的研究进展,主要介绍了该类荧光粉材料的常规和绿色制备方法,针对Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉耐湿性能较差的特点,对其改性的相关报道进行了总结归纳。最后,对此类荧光粉所面临的问题进行了分析展望。

金属软磁粉芯生坯强度通常较低,在制造过程中需采用含浸树脂的方法提高强度。采用非活性稀释剂(四氯乙烯)和活性稀释剂636(三羟甲基丙烷三缩水甘油醚)作为135环氧树脂/甲基四氢苯酐含浸体系的混合稀释剂,研究了四氯乙烯的用量对于铁硅铝软磁粉芯抗压强度的影响以及含浸工艺对铁硅铝软磁粉芯磁性能的影响。同时,结合实测抗压强度和孔隙率对复合材料抗压强度公式进行了修正,得出了金属软磁粉芯抗压强度的计算公式。结果表明,经含浸处理后,软磁粉芯的抗压强度显著提高,在树脂与稀释剂的质量比约为1∶2时达到最大值18.43 MPa,且磁性能与含浸之前的样品相比没有明显变化。这表明在该配比下,稀释剂可以和环氧树脂充分均匀混合,并且可以与固化剂更好地发生交联固化,从而有效提高环氧树脂的力学性能。对含浸工艺和软磁粉芯抗压强度计算公式的研究结果,可为提高软磁粉芯强度的量产工艺开发提供参考。

ETFE薄膜在自然环境老化后的力学性能是ETFE结构长期使用性能评价的基础。选取在室外自然环境长期使用后的ETFE薄膜,开展了微观形貌表征和宏观力学性能试验,采用能量法确定了自然环境老化ETFE薄膜的屈服点及弹性模量,基于数理统计分析了材料力学参数标准值。研究结果表明,自然环境老化作用使ETFE薄膜材料表面微观形貌粗糙,截面褶皱纹理密集,晶粒尺寸增大了7.8%。老化ETFE薄膜破断强度下降显著,屈服应力及弹性模量降低较大,其标准值为11.73、703.2 MPa,降低了14.9%、13.5%。研究扩展了ETFE薄膜材料力学的研究范畴,可为准确评估ETFE结构长期使用性能提供重要的力学参数。

铁尾矿转化为高附加值产品的功能化利用越来越受关注和期待。本文以铁尾矿为原料,引入锌离子水热合成了介孔硅酸锌复合材料,包括由层状纳米片组装而成的花瓣状硅酸锌类物质(zincsilite)和异晶锌(hemimorphite)复合材料,以及由短棒组装而成的椭球状硅锌矿(willemite)复合材料。其中,花瓣状异晶锌复合材料具有典型的片状粒子聚集形成的狭缝孔结构,孔隙宽度约为3.385 nm,比表面积为96.15 m²/g。该复合材料对染料亚甲基蓝(MB)有高效吸附效应,10 min内去除率接近100%,在染料废水处理领域具有潜在的应用前景。

随着人工智能可穿戴技术的快速发展,带动了具备可拉伸、可压缩和可扭曲特性的柔性传感材料的蓬勃兴起。镓基液态金属(LM),由于其卓越的导电性、导热性、流动性、高表面张力和可塑性等特点,已被广泛应用于制备柔性传感材料。然而,有关镓基液态金属用于制备柔性传感材料的方法,特别是与柔性基体材料复合,迄今缺乏全面的综述。着重介绍了镓基液态金属用于柔性传感材料的制备方法,包括直接结合法、液滴法和液态金属作为引发剂法。其次,对镓基液态金属柔性传感材料应用的最新进展进行探讨。讨论了镓基液态金属柔性传感材料在可回收利用方面取得的进展。最后,就目前研究中仍存在的问题提出建议,并对未来进行展望。

高性能水泥基复合材料的研究受到了广泛关注,纳米材料在促进水泥水化、提升水泥微观结构的致密性以及改善水泥基材料的力学性能和耐久性方面表现出色,赋予水泥基材料多样功能性的同时,减少水泥的添加量。从材料的机理层面出发,将不同维度的无机纳米材料对水泥基材料的水化、微观结构、力学性能以及耐久性等方面的影响进行了系统梳理,并展望了未来无机纳米材料改性水泥基材料的研究方向。

纳米陶瓷涂层是一种采用不同纳米增韧方法和制备工艺获得的陶瓷涂层,纳米结构的引入能够在一定程度上改善陶瓷涂层的脆性。介绍了纳米结构增韧陶瓷涂层的常用增韧方法及其增韧机理,包括晶须增韧、纳米线增韧、碳纳米管增韧、纳米颗粒增韧、纳米多层膜增韧、纳米超晶格增韧以及仿生结构增韧,简述了近几年纳米增韧陶瓷涂层的主要制备工艺,主要有溶胶-凝胶法、气相沉积法、热喷涂技术(如等离子喷涂、超音速喷涂)以及磁控溅射等。最后,总结了不同纳米增韧陶瓷涂层制备过程中存在的难题与挑战,并对纳米增韧陶瓷涂层的研究方向与应用前景进行了展望。

简述了空心玻璃微珠的表面改性方法以及在涂料中的应用情况,分类总结了其在隔热涂料、防火涂料、吸波涂料和防腐涂料中的最新研究进展,并对未来空心玻璃微珠在涂料中的应用方向拓展进行了展望。

以KMnO₄和MnCl₂·4H₂O为原料通过水热法制备出二氧化锰电极材料,利用SEM、XRD观察材料的微观形貌并确定其晶型,通过放电测试和电化学测试研究二氧化锰作为电极材料的ORR电催化性能。研究结果表明,水热反应温度为180 ℃、KMnO₄:MnCl₂·4H₂O摩尔比为2.5:1时,能够制得均匀纳米线状的α-MnO₂,其作为催化剂制备的空气阴极在极化电压为1.0 V时极化电流密度最大,达到76.15 mA/cm²,并且具有最小的阻抗,说明氧还原反应阻力最小,在10,20,30,40 mA/cm²电流密度下放电电压分别为1.64,1.49,1.36和1.23 V,放电性能相较于5%铂碳催化剂提升10%左右。

目前,开发可再生能源已经成为全球可持续能源战略中的一个重要内容。氢能是世界上最清洁的能源,被认为是最有潜力的替代能源。目前工业制氢含有大量杂质,因此,氢的提纯是利用氢能不可或缺的一环。目前钯及其合金膜在氢分离上是最常见的材料,但它们过于昂贵和产量不足,我们需要去寻找新的性能优异的氢分离膜。研究发现V/Nb及其合金膜的氢渗透系数远大于Pd,且成本相比钯金属更为低廉,是替代Pd金属的最佳氢分离膜材料。目前对V/Nb基合金膜的研究已有许多,本文介绍了合金膜的透氢原理、氢分离膜的制备方法及其优缺点以及V/Nb基合金近年来的研究现状,并展望未来氢分离膜的研究发展趋势。

磁流变液作为一种兼具磁性和流动性的智能流体,已在众多领域得到广泛应用。双分散磁流变液具有极佳的沉降稳定性、再分散能力和磁流变特性,是未来磁流变液最由前途的发展方向之一。结合近年来研究进展,重点介绍了双分散磁流变液的稳定化机制,并基于微观结构演变、实验影响因素和本构力学模型对双分散磁流变液磁流变特性进行了综述。最后,对双分散磁流变液的工业应用提出展望。

金刚石/铝复合材料具有高导热和低密度等优点,是理想的航天电子器件散热材料。然而,目前对影响金刚石/铝复合材料热导率的影响因素和可靠性研究仍有不足。采用放电等离子烧结法,综合考虑了烧结温度、保温时间和金刚石粒径组合的影响,制备了热导率为462 W/(m·K)的金刚石/铝复合材料。同时,验证了复合材料在高低温和振动环境中的扩热可靠性。结果表明,当热流密度为70 W/cm²时,与铝合金扩热板相比,金刚石/铝复合材料将带动热源温度下降13 ℃,在高低温和振动环境中仍具有热物理性质稳定性和结构可靠性,有效提升了电子设备的总体散热能力,为航空航天电子器件的发展提供了一种稳定、可靠的散热方案。

尖晶石结构过渡金属氧化物的纳米阵列相对其纳米线和纳米颗粒具有独特的优势,在能源存储、催化、磁性和光电等诸多领域具有重要的应用。概述了水/溶剂热法制备尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的过程中影响其结构形貌的多种因素(基底、反应温度、反应时间和原料等),探讨了纳米阵列的结构形貌与性能之间的关联性,简介了尖晶石结构过渡金属氧化物分级结构纳米阵列的相关研究,希望能为设计开发多功能或功能集成化的纳米阵列并拓宽其应用范围起到推动作用。

选择月桂酸和甘油为原料、对甲苯磺酸为催化剂,通过单因素试验测定了反应温度、反应时间、搅拌速度、原料摩尔比、催化剂用量等对月桂酸单甘油酯(GML)纯度的影响,研究了GML浓度和pH值变化对金黄色葡萄球菌的抑制效果。结果表明,在n(甘油)∶n(月桂酸)=3∶1,反应温度为180 ℃,反应时间为3.5 h,搅拌速度为250 r/min,对甲苯磺酸用量为0.4%(质量分数)条件下制备出的GML纯度最高,该工艺为最优合成工艺;正交试验测试表明,合成温度对GML纯度的影响最大,最优合成工艺下制备出的GML初始纯度为47.7%,提纯后纯度可达97.2%。抑菌性能测试表明,GML对金黄色葡萄球菌的抑制效果与其浓度呈正相关,当浓度达到12 mg/mL时,抑菌圈的直径达到了最大值16.1 mm;GML对金黄色葡萄球菌的抑菌率均随着时间的增加逐渐降低,在pH值=5.7和7.2的条件下,GML对金黄色葡萄球菌的抑菌半衰期分别为54和49 h,可见弱酸条件下GML对金黄色葡萄球菌的抑菌半衰期更大,抑菌效果更佳。

由于传统能源的大量消耗与环境污染等问题,探索高效清洁的新型能源显的越来越重要。锌空电池作为一种绿色清洁能源受到了广泛的关注,然而其阴极氧还原(ORR)反应较为缓慢限制了其大规模应用。因此开发一种高效、绿色经济的非贵金属催化剂对氧还原反应至关重要。以金属-有机骨架(MOF)作为前驱体,通过高温热解合成了铁基氮掺杂碳电催化剂(Fe-N-C)。Fe-N-C催化剂由于其较强的金属-氮配位结构可以避免金属原子的聚集和溶解,使金属原子均匀分散在氮掺杂的碳载体上,实现较高的ORR性能。制备的Fe-N-C-2催化剂具有丰富的孔隙结构和大量的Fe-N_X活性位点。其在碱性电解质中半波电位为0.91 V,在酸性电解质中半波电位为0.75 V。同时将其应用于锌空电池具有高达1.47 V的开路电压和163.1 mW/cm²的功率密度。该策略为设计二维结构以构建高性能电催化剂提供了一种有前途的方法。

层状钒氧化物电极材料具有容量高、高温性能好、成本低、安全性好等一系列优点,是下一代高性能二次离子电池的备选电极材料之一。虽然目前层状钒氧化物电极材料的电化学性能在不断提升,但层状钒氧化物在循环过程中结构稳定性差的问题始终没有得到解决。层状NH₄V₄O₁₀材料由于其特殊的结构稳定性,得到了广泛的关注和应用。本文系统地总结和讨论了层状NH₄V₄O₁₀材料在不同种类离子电池中的电化学性能、储能机制,并将NH₄V₄O₁₀材料的优化策略进行了分类和阐述。最后对层状NH₄V₄O₁₀材料的发展前景进行了展望,为进一步提升其电化学性能提供了新的见解。

钛植入物术后细菌感染是临床上常见的并发症。通过水热处理和退火处理,在Ti表面构建了缺氧钛酸钡纳米棒(BaTiO_3-x)阵列。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪证实了BaTiO₃纳米棒的合成,采用X射线光电子能谱确认了氧空位的存在。以甲基紫(MV)为捕获剂验证了BaTiO_3-x纳米棒阵列在超声下的活性氧(ROS)产生能力。结果表明BaTiO_3-x纳米棒阵列在超声波(US)辐照下可有效产生羟基自由基(·OH)。抗菌实验表明,BaTiO_3-x纳米棒阵列超声作用15 min对金黄色葡萄球菌(S. aureus)展现出优良抗菌能力,抗菌率达到90.92%。研究为钛植入体表面超声响应抗菌涂层的制备提供了思路。

采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO表面,GO与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8 MPa、10.37%和1 505 MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171 mm²/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。

在FeSi粉芯的环氧树脂/SiO₂绝缘工艺流程中添加PVP作为增强剂,系统研究了PVP添加量对粉芯生坯强度、成品强度以及磁性能的影响规律。研究发现,PVP的引入可增加绝缘层各组分之间以及绝缘层和磁粉之间的粘结力,进而有利于生坯强度的提高。在退火过程中,适量PVP的熔化还有助于SiO₂纳米粒子的均匀重排,从而增强成品强度。同时,适量PVP可促进稳定、均匀SiO₂绝缘层的形成,进而实现直流偏置性能的优化以及维持良好的磁导率频率稳定性和较低的磁芯损耗。PVP最佳添加量为0.3%(质量分数),相应的FeSi粉芯生坯强度为22 N,成品强度为305.76 N,有效磁导率在20~2000 kHz具有良好的频率稳定性,8000 A/m直流偏置场下的有效磁导率百分比高达86.5%,50 kHz/100 mT的损耗仅为522.7 kW/m³。

采用溶胶-凝胶法制备了以正十八烷(C₁₈)相变材料为芯材、二氧化硅(SiO₂)为壳材的相变纳米胶囊(NEPCM),引入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对SiO₂表面进行功能化处理,此外APTES的引入促进正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合形成致密SiO₂壳层。研究了不同芯/壳质量比对NEPCM的微观形貌、相变焓值的影响规律,同时,对NEPCM的热循环稳定性,防泄漏性,热稳定性,对建筑内部温度调节等性能也进行了详细的研究。结果表明,随着核/壳质量比的变化,NEPCM相变焓值随着改变。在核/壳质量比为1/1.3时,所制备的纳米胶囊的相变焓值最高,达到了140.57 J/g,包覆率达到61.6%;与此同时,由于有致密SiO₂壳材的保护,相较于纯C₁₈,NEPCM具有良好的防泄漏性,在经过150次冷热循环后其焓值仅下降0.13%,具有优良的热循环稳定性和耐久性。此外,当NEPCM用于建筑热管理时,其有效地把室内温度到达峰值温度的时间延缓了385 s,并将峰值温度降低了9 ℃,表明NEPCM具有优良的蓄热调温性能。与此同时,APTES的引入使NEPCM外壳功能化,其表面氨基与有机聚合物的官能团之间的高效相互作用为高效制备纳米复合材料提供了广阔的应用前景。

如何在纳米磁流体的磁流变效应和沉降稳定性之间取得平衡是值得研究的问题,增大颗粒尺寸可能是解决这一问题很好的选择。采用可控的化学共沉淀法合成了粒径约为25 nm的Fe₃O₄磁性颗粒,并对其进行了物相分析和磁性能表征。以肉豆蔻酸为表面活性剂、RP4350型航空液压油为分散相制备了纳米磁流体,其在强磁场下能长时间保持稳定,适用温度范围为-35~95 ℃。研究了纳米磁流体磁流变特性随磁场强度和温度的变化规律。结果表明,在低温和强磁场的作用下,纳米磁流体具有更大的屈服应力,最高可达0.16 kPa,即使在屈服以后,样品也能表现出更强的磁黏效应。采用振幅扫描对纳米磁流体动态流变特性进行了测试。磁场强度的增大和温度的降低可以有效增强纳米磁流体的抗剪切能力,从而导致储能模量的升高;线性粘弹性(LVE)区、储存模量和损失模量的交叉点也均会向更高应变幅值移动。这些发现有助于大颗粒在纳米磁流体中的研究,可以为其在更宽温度中的应用提供指导。

以海水为基础液的纳米流体,可作液压介质应用于海洋液压设备,解决传统液压油因海水侵入引起的油液变质问题。以天然海水为基础液,通过两步法制备海水基SiC纳米流体,采用单一变量法探究不同组分配比纳米流体的分散稳定性和黏度特性。结果表明,NaCl会破坏颗粒双电层,降低纳米流体稳定系数,但表面活性剂CMC可吸附在SiC颗粒表面提供空间位阻,使稳定系数在10 d内维持在0.9左右。同时,验证了SiC粒径在40 nm,质量分数在1%左右,CMC质量分数在2%左右,纳米流体分散稳定性最佳。海水基纳米流体的黏度随颗粒添加量的增加而增大,在质量分数>1%时,上升趋势减缓;随着CMC添加量的增多,影响了纳米流体中的微结构,使海水基纳米流体的黏度随CMC质量分数增加而上升,上升趋势为平缓-急剧-平缓;受布朗运动的影响,黏度与温度呈负相关;纳米流体黏度随NaCl质量分数的增加而下降,下降趋势先快后慢。制备的海水基纳米流体具有较好的分散稳定性,可通过调控组分配比得到所需黏度,有助于纳米流体技术的进一步发展。

在热电材料研究领域,一般认为金属的Seebeck系数较低,因此有关金属的热电性能的研究并不多见。但研究发现金属的物理形态对其热电性能具有影响。考察了金属纤维钢丝绒(SW)的热电性能。发现SW(主要成分为Fe)的Seebeck系数是块体铁的2倍。在此基础上,将SW与有机和无机热电材料进行复合,并在其空隙中填充SiO₂气凝胶,最终制备出了Bi₂Te₃/KOH/PEDOT:PSS@SW-SiO₂气凝胶复合材料,使其热电性能得到了进一步提升。结果表明,气凝胶的加入可使SW的导热系数降低34%。电导率(σ)、热导率(κ)和Seebeck系数(S)得到解耦。Bi₂Te₃/KOH/PEDOT:PSS@SW-SiO₂气凝胶的Seebeck系数、热电优值(ZT)和功率因子(PF)分别是纯SW的1.2、3.4、2.4倍。通过改变材料物理形态和添加气凝胶来提高材料热电性能的方式有望为其他热电材料的研究提供新的思路和有益参考。

针对复合材料的制备需求以及具有导电性能的碳纳米管(CNT)-聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料在柔性传感方向的使用需求,利用直写打印与复合材料制备相结合,研究了CNT/PDMS复合材料的直写打印工艺及测试了其传感性能。在实验中,配制了不同CNT含量的打印墨水,通过测试其自举性及导电性得到CNT含量为7%的墨水在打印时出丝顺畅且能打印复杂结构。优选200 kPa的挤出气压、20 mm/s的打印速度进行打印。通过对不同形状的网格打印效果和导电性进行测试,选择60%密度的网格进行打印。为了提高固化后的导电性,选择80 ℃,加热2 h进行固化。在此基础上,打印CNT含量不同的网格结构,测试其灵敏度在0~10 kPa范围内变化相对明显,往后加压电阻变化率增长速度放缓;对材料往复施加不同压力,其稳定性良好;将不同质量砝码间歇式的压在网格结构上时,测试得该复合材料的传感分辨率良好。这为后续研究直写打印技术制备复合材料打下了良好的基础。

以聚苯乙烯颗粒(EPS)作为掺杂材料,通过不同的表面活性剂对其进行亲水改性,在此基础上将聚苯乙烯颗粒掺入到泡沫混凝土中,研究了亲水改性后的聚苯乙烯颗粒对混凝土力学性能和保温性能的影响。结果表明,未改性的聚苯乙烯属于憎水材料,接触角为112°,三乙醇胺改性后接触角降低至31°,具有优异的亲水性。泡沫混凝土具有多孔特征,孔径分布为20~230 μm,凝固时间随聚苯乙烯颗粒掺杂量的增多不断降低,流动度先增大后降低,EPS-0.9%的凝固时间为90 min,流动度最高为17.9 mm。随着EPS颗粒掺杂量的增多,泡沫混凝土的抗压强度持续降低,抗折强度先降低后轻微升高,导热系数和干密度先降低后增大,抗碳化性能持续降低。在28 d龄期时,EPS-1.2%试样的抗压强度达到最低值5.2 MPa,碳化深度达到最大值2.13 mm;EPS-0.6%试样的抗折强度达到最大值0.57 MPa;EPS-0.9%试样的干密度和导热系数达到最低值,分别为357 kg/m³和0.069 W/(m·K),保温性能最优。