2015年, 第46卷, 第21期　刊出日期：2015-11-15

  

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研究 开发
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  粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料的制备及界面结合研究

  叶何远;闫洪;诸建彬

  . 2015, 46(21): 1-0.

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  以粉煤灰泡沫陶瓷作为增强相，以铝硅合金作为基体材料，采用挤压铸造工艺制备出粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料。研究了相同浇注温度不同基体材料以及同种基体材料不同浇注温度因素下复合材料界面结合的情况。结果表明：以亚共晶铝硅合金（ZL101)、共晶铝硅合金(ZL102)和过共晶铝硅合金(Al-23Si)作为基体材料均能制备出界面结合良好的复合材料，并且界面之间形成了一组织紧密的硅相过渡带；粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料的界面结合机构是机械联锁结合、存在扩散层和界面反应的混合机构；铝硅合金与粉煤灰泡沫陶瓷的界面结合能力随着温度的升高而提高，在温度低于780℃的情况下，界面易出现分离现象，780℃-810℃为较佳浇注温度。
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  Ag纳米粒子表面BSA隔离层对聚苯乙烯荧光的增强效应

  易国斌;梁真飞

  . 2015, 46(21): 2-0.

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  通过氧化还原法制备了粒径处于50-65 nm的球形银（Ag）纳米粒子，采用扫描电子显微镜（SEM）分析其形貌及单分散性。在Ag纳米粒子基础上采用沉积自组装法合成了有效粒径为80.8 nm的Ag/牛血清白蛋白（BSA）核壳结构纳米粒子。结合SEM、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和荧光发射光谱（FL）分析发现，BSA有效地包覆在Ag纳米粒子的外层，Ag/BSA核壳结构纳米粒子单分散性良好，加入Ag/BSA核壳结构纳米粒子的聚苯乙烯（PS）的荧光强度从100增强到6000。研究结果表明，BSA隔离层对位于Ag表面附近的PS分子的荧光强度有显著的增强效应。
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  低介电高硼硅酸盐玻璃的性能研究

  沈阳;何文琦;姜宏;李长久;俞琳

  . 2015, 46(21): 3-0.

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  以硼硅酸盐玻璃为基础玻璃系统，研究了超高硼含量区间，硼硅酸盐玻璃结构和性能的变化规律。通过红外光谱分析了硼硅酸盐玻璃在不同B2O3含量的情况下的结构变化，测试了玻璃的热膨胀系数、转变温度、软化温度和高温黏度。研究结果表明：高硼玻璃难以析晶;随着B2O3含量的增加，玻璃结构中[BO4]、[BO3]数量增多，其中以[BO3]为主;玻璃的热膨胀系数呈现出S型变化，转变温度和软化温度都逐渐减小;介电常数与介电损耗都出现极小值，过量的B2O3会起到反作用;此外B2O3起到降低高温黏度的作用,但降低作用有限。
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  新型铁离子荧光探针的合成与性质研究

  董镜华

  . 2015, 46(21): 4-0.

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  设计、合成了一种基于1-氨基蒽醌和8-羟基喹啉的金属离子荧光探针3. 在DMF溶液中该探针本身有荧光, 当加入Fe3+后, 其在358 nm 处产生明显的荧光淬灭, 而其它金属离子基本上无明显的荧光淬灭现象, 该化合物是一种高选择性的Fe3+荧光探针.
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  低剂量Ga+辐照对CoFe/IrMn双层膜结构和磁性能的影响

  祁先进

  . 2015, 46(21): 5-0.

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  采用高真空直流磁控溅射的方法制备了结构为//Ta(5nm)/ Co75Fe25(5nm)/ Ir20Mn80(12 nm)/ Ta (8nm)双层膜，通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜(AFM)和振动样品磁强计(VSM)等分析测试手段，研究了低剂量Ga+离子辐照对双层膜结构和磁性能的影响；通过样品在反向饱和场下停留时间研究了低剂量Ga+离子辐照对双层膜的磁稳定性的影响；并利用SRIM2003软件模拟分析了离子辐照后Ga元素在IrMn层中的深度分布。结果表明，低剂量Ga+离子辐照对双层膜中反铁磁层IrMn的<111>方向织构影响甚微；而双层膜的交换偏置场以及界面粗糙度随着Ga+离子辐照剂量的增大而减小；低剂量Ga+离子辐照后双层膜磁稳定性降低。
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  阴离子表面活性剂-植物油复配体系对甲烷吸附的试验研究

  张增志;张超杰;邢蕊峰;

  . 2015, 46(21): 6-0.

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  摘 要： 甲烷由于分子结构对称性使其吸收的性能研究一直是个难题。本文采用的吸收剂由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）与植物油：蓖麻油、橄榄油、棉籽油、薄荷油复配而成。采用静态顶空分析方法及气相色谱外标法定量分析计算对甲烷的吸收率。对比分析表明SDS与蓖麻油复配体系吸收效果最好。在此结果基础上尝试加入十甲基环五硅氧烷来研究对甲烷吸收增溶作用，结果吸收率可增大约4.5%。本文还利用激光粒度仪分析对加增溶剂前后复合胶束的粒径及聚集状况，分析可知十甲基环五硅氧烷有增大胶束提高甲烷溶解度的作用。
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  酪素基纳米TiO2杂化乳液的制备及其涂层自清洁性能研究

  徐群娜;张帆;马建中

  . 2015, 46(21): 7-0.

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  本文以酪素为基材，采用双原位法向其中引入己内酰胺、丙烯酸酯和纳米二氧化钛（TiO2）制备了可应用于皮革涂饰的酪素基纳米TiO2杂化乳液。并采用TEM、AFM、SEM 以及紫外光催化分别对乳胶粒的结构、形貌和涂层自清洁特性进行了测试与表征。控制好前驱体的水解速率，获得稳定的酪素基纳米TiO2杂化乳液是本研究的技术挑战。实验主要考察了钛酸丁酯用量对乳液稳定性的影响。结果表明：当钛酸丁酯用量为2%时，杂化乳液稳定。涂层具有较为明显的自清洁性能。最后，探讨了酪素基纳米TiO2杂化乳液的乳胶粒及涂层自清洁性能的形成机理。
工艺 技术
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  TiO2纳米管阵列热驱动掺银制备TiO2-Ag复合涂层及其光催化性能

  田甜

  . 2015, 46(21): 8-0.

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  无定形结构TiO2纳米管阵列（Titania Nanotube Arrays, TNA）在浸泡AgNO3溶液后，再经适当的热处理，不仅可使TNA的晶体结构转变为锐钛矿型或金红石型，还可以制得海绵状TiO2-Ag复合涂层。本文深入研究了AgNO3溶液浓度、热处理温度等对TiO2-Ag复合涂层结构和光催化制氢性能影响的影响。研究结果表明，AgNO3溶液浓度对TiO2-Ag复合涂层形貌结构和晶体结构具有重要影响。当AgNO3溶液浓度为0.1-0.5 mol·L-1、热处理温度为500 ℃时，可制得海绵状TiO2-Ag复合涂层，该涂层在紫外-可见光光照条件下，光催化制氢速率为2.14 μmol·cm2-1·h-1。
研究 开发
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  SHS法制备TiC-Ni（Cr）金属陶瓷复合材料组织与性能

  张啸宇;谭俊;任伟;董美伶;苏宏义;兰龙

  . 2015, 46(21): 9-0.

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  本文采用自蔓延燃烧合成技术在7A52铝合金表面制备了TiC-Ni（Cr）金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱测试（EDS）、X射线衍射分析（XRD）、显微硬度测量、抗热震性检测等对涂层的组织与性能进行了研究。试验结果表明：涂层主要由陶瓷相TiC和金属相Ni组成，涂层内部各物相之间结合较紧密，涂层与基体结合处为高强度的冶金结合，其显微硬度约为基体的10倍，并通过抗热震性试验进一步验证了涂层与基体之间结合良好。试验证明在过渡层处加入与基体润湿性良好的Cr、Ni可较好的提高涂层与基体之间的结合强度。
工艺 技术
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  荧光/顺磁性双功能CS/GdPO4:Tb微球的制备及性质

  吴燕利;徐贤柱

  . 2015, 46(21): 10-0.

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  用喷雾干燥法将GdPO4:Tb纳米棒包裹在壳聚糖（CS）微球中, 成功的制备了一种新颖的CS/GdPO4:Tb复合物微球。利用X-射线衍射仪 (XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、等检测手段表征了产物的形貌和结构特征。 分析表明：CS/GdPO4:Tb微球呈鸟巢状，表面粗糙，其粒径约为5 μm，其形貌与相同条件下得到的纯壳聚糖微球显著不同，这主要是由于GdPO4:Tb纳米棒的骨架作用。磁性和荧光光谱的研究表明，该复合物同时具有良好的荧光性能和顺磁性，使其在生物医学领域具有潜在应用能力。
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  相空间中稀土La3+掺杂的单片SnO2纳米带的气敏特性研究

  吴月梅;刘应开;张恒;马蒋;李双会;秦昭君;陈伟武;龚乃良;艾鹏

  . 2015, 46(21): 11-0.

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  相空间分析是获得传感器的动力学演化信息的有效方法。本文将稀土La3+掺杂的SnO2纳米带气敏响应曲线转化到相空间中的特性曲线，标定了相空间的特征参数，系统分析了La3+掺杂的SnO2纳米带器件的气敏响应动力学行为。研究表明： La3+ 掺杂的SnO2纳米传感器对丙酮、乙醇和乙二醇三种气体都具有良好的复原性；对乙二醇具有较高的灵敏度和优良的选择性；且随着浓度增加，传感器对乙二醇的吸附效率不足，而脱附效率明显，表现出一种排斥作用，不是理想的“依赖型”气敏传感器。通过相空间分析给出了理想传感器在相空间的动力学特征和模式识别特征，为设计和制作“依赖型”气敏元件提供了理论指导和判断依据。
综述 进展
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  氧化铝陶瓷注射成型研究进展

  彭和;蒋显全;李婧

  . 2015, 46(21): 12-0.

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  本文综述了陶瓷注射成型技术的特点，详细阐述了氧化铝陶瓷喂料的制备、注射成型、脱脂等关健技术及发展现状，还阐述氧化铝陶瓷微注射成型和凝胶注模成型新工艺的研究进展，并在此基础上评价和展望了氧化铝注射成型的发展前景。
研究 开发
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  基于Najar能量法的混凝土分形损伤本构模型研究

  秦卿

  . 2015, 46(21): 13-0.

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  混凝土损伤模型的研究，实质上是研究损伤变量对混凝土材料本构关系的影响。在外界因素作用下，材料的累积变形引起结构内部损伤的发展，最终将产生宏观裂缝直至破坏。在混凝土损伤破坏过程中， “凹凸无序”的断裂面和“杂乱无章”的裂缝是对混凝土宏观力学性能离散化、非线性、随机性的最直接的体现和表征。本文基于断裂面和裂缝的分形特性，得到了分形应力、分形应变的基本概念，使之能更为准确的描述混凝土的宏观力学性能。通过Najar能量损伤理论，利用分形应力与表观应力、多重分形应变与表观应变之间的关系，推导得出了混凝土分形损伤本构模型，重新定义了Weibull概率分布的混凝土损伤扩展规律，得到了基于压缩变形分形特性的损伤演化方程。
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  超声振幅对激光熔注镁合金凝固组织的研究

  赵明娟;邓志成;赵龙志;张坚

  . 2015, 46(21): 14-0.

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  本文采用CA法建立了镁合金晶粒生长模型，研究了超声振动作用下镁合金熔体的晶粒生长。结果表明：随着超声振幅的增大，熔体过冷度呈幂函数增大，熔体在过冷度很小时，基本不形核，达到一定值时，形核率急剧增加。当振幅达到10μm时，超声振动提高的过冷度达到32.23K，镁合金熔体形核率为未施加超声的353倍。超声振动的引入增大了合金熔体的过冷度，提高了熔体形核率，凝固组织平均晶粒尺寸减小，组织分布更均匀。模拟结果与试验结果相符，说明该模拟可以指导超声振动在辅助激光熔注工业生产中的应用。
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  STF/abs稀释比例对STF/UHMWPE材料高速冲击性能的影响

  王天坤;俞科静;钱坤;曹海建

  . 2015, 46(21): 15-0.

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  本文探究了剪切增稠液（STF）不同稀释比例对STF/UHMWPE材料抗高速冲击性能的影响。按照剪切增稠液与无水乙醇(abs)体积比为1:1、1:2、1:3、1:4稀释STF，制备四组STF/UHMWPE材料靶样，利用扫描电镜分别观察织物复合前后和材料断裂处纤维表面形态。利用高速冲击实验测试四组靶样的冲击性能。实验结果表明，剪切增稠行为发生在材料断裂处。剪切增稠液与无水乙醇体积比为1:3的STF/UHMWPE材料高速冲击性能最好。
工艺 技术
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  陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

  郑光明;赵军;徐汝锋;孟建兵

  . 2015, 46(21): 16-0.

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  通过热压烧结工艺，制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论，计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数，并揭示材料断裂机制。研究表明：Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式，其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联，断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙，裂纹扩展路线越不规则，分形维数值增大，表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画。
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  含氨基磁性微球的制备及其对酸性橙7的吸附性能

  王凯;曹洪玉;靳瑞发;孙菱翎;李秀华;邱广明

  . 2015, 46(21): 17-0.

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  采用悬浮聚合法制备了磁性微球（MM），利用乙二胺与磁性微球进行开环反应得到表面含有氨基的磁性微球（MM-EDA）。通过扫描电镜（SEM）、BET比表面积、傅里叶红外光谱(FT-IR)和样品磁力振荡计(VSM)进行了表征，并将其应用于对染料酸性橙7(AO7)的吸附。探索了初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子等条件对吸附的影响，研究了MM-EDA对AO7的吸附性能与吸附机理。结果表明，在pH=3左右溶液中，吸附量最大。在室温下，吸附在120 min内达到饱和，且对AO7的饱和吸附量接近300 mg/g。吸附规律较好地符合准二阶动力学吸附方程和Langmuir等温吸附模型；热力学参数（ΔG°, ΔH°和ΔS°)说明吸附为自发、吸热的熵增加过程，升温有利于吸附； MM-EDA可重复使用。
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  橡胶改性沥青及老化特征微观尺度分析

  何亮;马育;凌天清;马涛;黄晓明

  . 2015, 46(21): 18-0.

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  为了在微观尺度下分析橡胶改性沥青及老化特征，制备了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青，首先分析了两种橡胶改性沥青制作前后橡胶颗粒的变化特征，然后通过凝胶渗透色谱试验建立了两种橡胶改性沥青的分子量分布与宏观路用性能的对应关系，最后综合宏观技术指标与红外光谱半定量分析研究了两种橡胶改性沥青的老化特征。结果表明：经过高速剪切工艺大粒径的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成无明显颗粒的细小物质，而普通橡胶粉剪切后基本保持其原有颗粒核心；普通橡胶沥青具有最高的大分子LMS的比例，这与其最优异的高温稳定性与低温抗裂性相对应；普通橡胶沥青的TFOT短期老化中存在着强烈的胶粉持续溶胀作用，但在PAV长期老化中主要发生氧化老化作用，而脱硫橡胶沥青的TFOT短期老化和PAV长期老化均以沥青的氧化老化为主；普通橡胶沥青比脱硫橡胶沥青更加耐受TFOT短期老化。
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  玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料——纤维用量对性能的影响

  左迎峰;吴义强;顾继友;张彦华

  . 2015, 46(21): 19-0.

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  以玉米淀粉和聚乳酸（PLA）为原料，甘油为增塑剂，通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了玻璃纤维用量对复合材料断面形貌、力学性能、耐水性能和熔融性能的影响。结果表明，随着玻璃纤维用量增多，纤维与基体间的机械咬合作用使复合材料断裂面变得粗糙；纤维用量超过4%后，纤维之间产生相互缠结，对复合材料基体的增强效果减弱，使得断裂面的粗糙度下降。受玻璃纤维对基体增强效果的影响，随着纤维用量增多，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率都逐渐增大，吸水率逐渐降低，玻璃纤维用量为4%达到临界值。复合材料的储能模量随着玻璃纤维用量增多而增大，而熔融指数和复数黏度却随着玻璃纤维用量增多而降低。
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  静电纺丝法制备不同形貌的纳米SnO2及其甲醛气敏特性的研究

  杜海英;苏航

  . 2015, 46(21): 20-0.

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  采用静电纺丝法，分别选取不同的有机溶剂PVP，PMMA，制备了SnO2的有机物纳米纤维。在600℃温度下退火后，得也不同形貌的SnO2纳米材料（SnO2纳米纤维和SnO2纳米颗粒）。分别通过XRD，SEM，TEM，BET等表征方法对材料的特性进行了表征分析，并分别制备了基于SnO2纳米纤维和SnO2纳米颗粒的气敏元件，对0.5~50 ppm的甲醛气体进行了气敏测量。测试结果表明：在0.5～50甲醛浓度范围内，SnO2纳米颗粒气敏元件比SnO2纳米纤维气敏元件表现出更低的工作温度、更高的响应灵敏度和略长的响应及响应恢复时间。两种元件都对对甲醛表现出良好的选择性。最后，简要的分析了SnO2纳米材料对甲醛的吸附机理。
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  改性氢化蓖麻油/KH550-TiO2复合材料的制备及性能, 改性氢化蓖麻油/KH550-TiO2复合材料的制备及性能

  王泓棣;马建中

  . 2015, 46(21): 21-0.

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  以硅烷偶联剂KH550为改性剂对纳米TiO2进行改性，制得KH550改性纳米TiO2（KH550-TiO2），然后以其与氢化蓖麻油为原料，通过原位法制得了改性氢化蓖麻油/ KH550改性TiO2纳米复合材料（SSF/KH550-TiO2），再将其应用于山羊皮服装革的加脂工序中。采用X射线衍射（XRD）、红外（FT-IR）及热重（TGA）对KH550-TiO2进行表征，采用FT-IR、动态激光散射（DLS）、透射电镜（TEM）和紫外分光光度计（UV）对SSF/KH550-TiO2进行表征，并且对应用后革样的耐黄变性能、机械性能、增厚率及柔软度进行检测，同时也通过扫描电子显微镜（SEM）对胶原纤维进行观察。XRD，FT-IR和TGA检测结果表明：硅烷偶联剂能够成功地对纳米TiO2进行改性，并且不改变TiO2晶型结构，其包覆率在2.27％-2.72％。DLS、UV和TEM检测结果表明：KH550-TiO2的引入，不仅能够明显降低SSF/KH550-TiO2的粒径，也能提高SSF/KH550-TiO2的紫外吸收性能，并且KH550-TiO2均匀地分散在SSF/KH550-TiO2中。革样性能表明：KH550-TiO2的引入对革样的机械性能影响不明显，但耐黄变、增后率及柔软度明显增加，并随着KH550-TiO2引入量的增加而增加。SEM检测结果表明：KH550-TiO2能够渗透到胶原纤维之间。, 以硅烷偶联剂KH550为改性剂对纳米TiO2进行改性，制得KH550改性纳米TiO2（KH550-TiO2），然后以其与氢化蓖麻油为原料，通过原位法制得了改性氢化蓖麻油/ KH550改性TiO2纳米复合材料（SSF/KH550-TiO2），再将其应用于山羊皮服装革的加脂工序中。采用X射线衍射（XRD）、红外（FT-IR）及热重（TGA）对KH550-TiO2进行表征，采用FT-IR、动态激光散射（DLS）、透射电镜（TEM）和紫外分光光度计（UV）对SSF/KH550-TiO2进行表征，并且对应用后革样的耐黄变性能、机械性能、增厚率及柔软度进行检测，同时也通过扫描电子显微镜（SEM）对胶原纤维进行观察。XRD，FT-IR和TGA检测结果表明：硅烷偶联剂能够成功地对纳米TiO2进行改性，并且不改变TiO2晶型结构，其包覆率在2.27％-2.72％。DLS、UV和TEM检测结果表明：KH550-TiO2的引入，不仅能够明显降低SSF/KH550-TiO2的粒径，也能提高SSF/KH550-TiO2的紫外吸收性能，并且KH550-TiO2均匀地分散在SSF/KH550-TiO2中。革样性能表明：KH550-TiO2的引入对革样的机械性能影响不明显，但耐黄变、增后率及柔软度明显增加，并随着KH550-TiO2引入量的增加而增加。SEM检测结果表明：KH550-TiO2能够渗透到胶原纤维之间。
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  基于无颗粒型银墨水的导电薄膜研究

  申玉宽;刘振;魏爱香

  . 2015, 46(21): 22-0.

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  本文以柠檬酸银为导电金属前驱化合物，乙二醇单甲醚为保护性溶剂，单乙醇胺为络合剂，配置成无颗粒型导电银墨水。将导电银墨水旋涂在普通玻璃衬底上，在不同温度下退火处理形成银导电薄膜。其中通过250℃、20min退火处理形成的银薄膜颗粒均匀，成膜性较好，且电阻率为银体电阻典型值的2-4倍。在此基础上，采用FujiFilm Dimatix DMP-2381材料打印机，在玻璃衬底上打印形成了导电性良好、线宽分别为100μm、200μm、300μm、400μm的银线，方块电阻约为3Ω/□。
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  添加剂对含盐高湿环境沥青混合料水稳定性的影响

  张争奇;张苛

  . 2015, 46(21): 23-0.

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  采用玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维、抗剥落剂AMR、TJ-066和消石灰六种添加剂生产沥青混合料并成型试件，将试件在10%NaCl溶液中干湿循环15次以模拟含盐高湿环境的侵蚀作用，然后进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、动水压力冲刷劈裂试验和浸水汉堡车辙试验。试验结果表明：掺加六种添加剂后，沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度比和冲刷劈裂强度比均有不同程度的提高；不同添加剂均可以提高沥青混合料的破坏次数，延缓剥落现象的出现并降低剥落速率，减小混合料破坏时的车辙深度；玄武岩纤维改善沥青混合料水稳定性的效果最好，消石灰次之，两种抗剥落剂相对较差，建议在含盐高湿地区优先选择玄武岩纤维来提高沥青混合料的抗水损害性能。