2025年, 第56卷, 第3期　刊出日期：2025-03-30

  

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  本期中英文目录、封面

  功能材料. 2025, 56(3): 0-0.

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  吡啶基改性ZIF-8用于光催化分解水制氢的性能研究

  王亚婷, 宋金岳, 郑艺

  功能材料. 2025, 56(3): 3001-3007. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.001

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  金属有机框架(MOFs)材料因其独特的孔隙结构和便于调节的化学性质而在光催化领域显示出巨大潜力。沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)作为光催化剂面临光吸收不足的问题。针对现阶段ZIF-8在应用中存在的难点,采用吡啶基功能化修饰的方法,改善ZIF-8禁带宽度,从而提高ZIF-8的光催化活性。由2,2′-联吡啶修饰的ZIF-8(2-BP)具有最强的光催化活性,其光催化析氢效率约为910.14 μmol/(g·h),是未修饰ZIF-8的7.3倍。
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  NiTiNb合金力致相变与位错塑性的晶粒尺寸依赖性

  张强, 杨优奕, 王涛涛, 于开元

  功能材料. 2025, 56(3): 3008-3012. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.002

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  NiTi基形状记忆合金在塑性变形过程中主要存在力致马氏体相变与位错塑性两种机制的竞争。为拓宽超弹性温域、减小残余应变,常需提升位错滑移临界应力,使其超过相变临界应力。细化晶粒是抑制位错滑移的典型手段,但这同时导致相变受制,使上述两类应力同步提升。目前,关于相变与位错滑移临界应力的晶粒尺寸依赖性的相对强弱尚不明晰。通过熔炼、锻造、拔丝及晶化退火制得不同晶粒尺寸的Ni₅₁Ti₄₇Nb₂(原子分数%)合金丝材,利用不同温度下的拉伸实验表征了Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金的超弹性与塑性变形行为。结果表明,Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金相变与位错滑移临界应力均具有Hall-Petch型晶粒尺寸依赖性,即临界应力与晶粒尺寸的平方根成正比。随晶粒尺寸减小,位错滑移临界应力比相变临界应力提升快的多,故可确保细晶化为提升超弹性的有效手段。
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  Mn₃O₄掺杂抗还原X7R纳米BaTiO₃基陶瓷的性能研究

  肖蝉吟, 迟尚超, 刘叔承, 张树人, 唐斌

  功能材料. 2025, 56(3): 3013-3018. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.003

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  采用传统固相合成法制备了BaTiO₃-SrCO₃-MgCO₃-xMn₃O₄-Dy₂O₃-ZrO₂-SiO₂(x=0~0.2%(摩尔分数))陶瓷,在1%H₂-99%N₂混合还原气氛中进行烧结,烧结温度为1 320 ℃。研究了Mn₃O₄掺杂对纳米BaTiO₃基陶瓷的影响,发现掺杂Mn有利于陶瓷介电常数以及绝缘电阻率的提升;陶瓷的容量温度稳定性很大程度取决于Mn的掺杂量,当x=0.05%(摩尔分数)时,得到高介电常数(ε=3 267)、良好的绝缘电阻率(ρ_v=3.82×10¹¹Ω·cm)和低介质损耗(tanδ=1.03%)的抗还原纳米BaTiO₃基陶瓷,温度特性满足EIA X7R(-55~125 ℃,ΔC/C_{25 ℃} ≤±15%)标准,具有良好的BME-MLCC应用前景。
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  高通量制备含有可注射分形纳米纤维片的细胞球体及其潜在应用

  刘红梅, 宋禹衡, 阮奇奇, 王雪芬, 费翔, 朱丽萍, 朱美芳

  功能材料. 2025, 56(3): 3019-3024. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.004

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  细胞治疗利用活细胞特性进行疾病治疗和预防,而3D细胞球体有助于提升治疗效果并推动精准医疗,但细胞异质性是细胞球体面临的临床治疗挑战之一。研究旨在通过在细胞球体培养过程中引入可注射纤维基材料来弥补这一缺陷。在静电纺丝和界面诱导结晶的基础上,利用高速均质技术,成功获得可注射分形纳米纤维片,并采用微孔阵列法将不同类型的细胞与其共培养。通过优化共培养条件,高通量构建出新型复合细胞球体,与对照组相比,分形纳米纤维片不仅提升了细胞活力,而且大大改善了球体内的细胞异质性。此工作不仅为纤维基可注射生物材料的应用提供了新视角,而且强调了复合细胞球体在推进再生医学和个性化治疗策略方面的前景。
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  类液体功能化涂层在防污领域的研究进展

  王迎珂, 苏轩, 张东赫, 陈帅, 张智博, 徐杰

  功能材料. 2025, 56(3): 3025-3037. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.005

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  类液体功能化涂层是一种在固体基材上共价接枝的高柔性动态聚合物分子刷。因其具有极低的玻璃化转变温度,通常在-100 ℃以下,在空气中可以自由旋转与运动,表现出流体的高度动态特性,对各种表面张力液体呈低粘附、易滑落的特性,展现出极低的接触角滞后。介绍了类液体动态分子链的制备方法,类液体功能化涂层的防污原理及在不同领域中的防污应用,并对其未来的前景进行了展望。
综述·进展
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  铱基催化剂在酸性析氧反应中的研究进展

  宋亚楠, 张炳薪, 李霄佳, 田林, 张勇, 王华斌, 徐锐

  功能材料. 2025, 56(3): 3038-3046. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.006

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  氢能已成为世界主要国家首要发展的战略能源,制氢的方法主要有化石能源制氢、工业副产制氢和电解水制氢,其中质子交换膜(PEM)电解水制氢因具有零碳排放、产氢纯度高等优点,在未来氢能发展方面具有可观前景。酸性析氧反应(OER)作为PEM的阳极反应,由于其复杂的四电子转移过程,是限制PEM发展的主要原因之一。迄今为止,各种用于酸性OER的电催化剂已被广泛研究,铱基材料因具有优越的析氧催化性能,有效提高电解水效率,仍是最先进的酸性OER电催化剂。因此,开发高性能、低成本铱基催化剂已成为推动PEM发展的重要技术。综述了经典的吸附物演化机理(AEM),并总结不同铱基催化剂的发展和优化策略,最后,对铱基催化剂未来在酸性OER中的发展方向提出展望。
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  激光熔覆粉末研究综述

  高世龙, 朱孟浩, 时婧

  功能材料. 2025, 56(3): 3047-3057. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.007

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  激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。
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  仿生材料在锂离子电池中应用进展

  赵宁, 杨森, 郑康, 张帅卿, 徐书博

  功能材料. 2025, 56(3): 3058-3066. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.008

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  锂离子电池作为现代能源存储的重要技术,在电动汽车、储能系统以及便携式电子设备等领域被广泛应用。但仍存在容量衰减快、成本高等问题。仿生材料因成本低、资源丰富且具有特殊结构和优异性能等特点,成为改善锂离子电池电化学性能的有效手段。为了发挥仿生电极和隔膜材料的优势,综述锂离子电池负极、正极、隔膜仿生材料的应用进展及研究趋势。分析结果表明,仿生材料具有多孔、微/纳米、交联网状、自组装等结构,不但能提供更多锂离子存储空间,提高锂离子迁移速率,还能防止纳米颗粒团聚,有效缓解充放电时电极的体积膨胀。精细化合成工艺的设计、微纳米制造技术的应用、仿生材料活性成分的研发、商业利用率的增加是锂离子电池仿生材料未来研究趋势。
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  水泥基电磁波吸波材料的研究进展

  赵铁军, 张婷婷, 万海涛, 李智辉, 田青, 田林杰

  功能材料. 2025, 56(3): 3067-3078. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.009

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  随着科技的发展,大量电子设备的应用使电磁辐射风险骤增,对信息安全、军事安全、生态安全带来威胁。建筑吸波材料能够有效降低电磁辐射危害,对生态文明可持续发展具有重要意义。以水泥基吸波材料为例,从吸波剂对电磁波的损耗机理(电阻型、电介质型、磁损耗型)及水泥基体结构(层状、周期、多孔)方面归纳总结了水泥基吸波材料的发展现状与研究中存在的不足,并对该类材料未来的发展方向进行了展望,为研发理想吸波器提供参考。
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  功能性水凝胶敷料的研究进展

  韦晖, 王蔚宁, 梁家琛, 叶茜, 范增杰

  功能材料. 2025, 56(3): 3079-3088. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.010

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  水凝胶因其出色的生化和机械性能,在抗旱、保鲜、调湿等领域均有广泛的应用,在伤口敷料领域也具有突出的优势。因其良好的亲水性、生物相容性和类似细胞外基质的三维多孔结构等特征,水凝胶敷料的研究备受关注,并逐渐呈现出功能化甚至智能化。然而,目前仍缺乏对功能性水凝胶敷料的系统性阐述。介绍了不同类型的功能性水凝胶敷料,提出了水凝胶敷料在研究和应用过程中面临的挑战,展望了功能性水凝胶敷料在未来的发展前景。
研究·开发
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  生物质衍生硬炭组织结构与储钠性能的构效关系研究

  宋皓炜, 刘贤浩, 刘冬旭, 刘鹏, 高明珠, 邓健秋

  功能材料. 2025, 56(3): 3089-3094. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.011

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  通过研究一步炭化法制备的甘蔗渣和玉米秸秆衍生的硬炭材料,并探索这两种材料的组成、形貌、粒径以及孔径分布等组织结构对电化学性能的影响。研究表明玉米秸秆衍生硬炭材料具有更大的层间距、孔径和更小的粒径,从而展现出了更优的储钠性能。玉米秸秆硬炭材料在50 mA/g的电流密度下展现出了优异的电化学性能,其可逆容量达到了274 mAh/g; 首次库伦效率高达89%;经100次循环后,容量保持率高达97%。值得指出的是在1 000 mA/g 电流密度下该材料也表现出217 mAh/g的可逆容量。
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  Bi₂Te₃基热电材料中的载流子工程^*

  马俊杰, 刘志愿, 马妮, 李周, 巴倩, 管希成, 夏爱林

  功能材料. 2025, 56(3): 3095-3105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.012

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  Bi₂Te₃合金因其较窄带隙和独特的层状晶体结构而具有较高的塞贝克系数和较低的热导率,在低温区热电材料中备受关注。然而由Bi₂Te₃基合金制造的热电发电或制冷器件转化效率仍较低,因此进一步提升Bi₂Te₃基材料的无量纲热电优值zT是关键。通过纳米改性、超晶格结构、纳米复合、掺杂和引入位错阵列等声子工程可以显著降低Bi₂Te₃基材料的热导率,优化热输运性能从而显著提高其zT值。然而,电输运性能并没有明显的优化。载流子工程是协同优化Bi₂Te₃基材料电和热输运性能的重要手段之一。主要综述了近年来通过能带工程、载流子能量过滤效应、载流子迁移率和浓度优化等载流子工程提升Bi₂Te₃基材料电输运性能的主要研究进展。这些载流子工程策略是提高热电材料性能的重要手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路。
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  铂纳米颗粒锚定ZIF-8中光诱导催化硅氢加成反应

  张羽舒, 吴淑芳, 马文强, 李治全, 刘晓暄

  功能材料. 2025, 56(3): 3106-3112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.013

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  硅氢加成反应作为合成有机硅产品的最重要的反应类型之一,反应中催化剂的选择和制备一直是研究者关注的热点。合成了一种铂纳米颗粒(Pt NPs),将其固定在沸石咪唑骨架(Zeolitic Imidazolate Frameworks-ZIFs)中作为光催化剂的复合材料,在紫外光诱导下催化硅氢加成反应。同时还考察了光敏剂萘作为助催化剂对反应转化率的影响,结果表明,随着光敏剂浓度的增加,反应转化率和速率都明显提高;同时还考察了其他因素对反应的影响,如光强和含氢硅油添加量,发现光强的增大对反应转化率也有明显的提升作用,而当含氢硅油添加过量时并不能使反应转化率提高。本工作利用操作简便的方法成功地实现了铂催化剂的制备,为多相铂催化剂的制备提供一种新思路。
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  废油复合再生沥青流变性能和微观特性研究

  孙吉书, 贺煜峰, 张民, 王为扬

  功能材料. 2025, 56(3): 3113-3120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.014

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  为了验证废机油与废食用油复合再生剂对老化沥青流变性和微观特性的影响,试验研究老化沥青中废油再生剂不同掺量情况下再生沥青的基本物理性能和135 ℃布氏黏度恢复情况,确定出再生剂最佳掺量为10%。对70#和90#基质沥青、老化沥青以及在废油再生剂最佳掺量情况下的再生沥青进行高温流变试验、多重应力蠕变恢复试验和低温弯曲蠕变试验,并对这6种沥青的流变特性和黏弹性恢复情况进行评价,结果表明再生沥青相对于基质沥青有更好的高温抗变形能力,并且再生沥青的低温应力释放能力得以完全恢复。借助热重试验和高温凝胶色谱试验从微观角度分析老化沥青的再生机理,结果显示废油再生剂的成分与沥青具有较好的相容性,可有效提高老化沥青的轻质组分含量,对老化沥青起到稀释及调和作用。
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  金属空心球复合结构的吸声性能

  敖庆波, 王建忠, 樊永霞, 马军

  功能材料. 2025, 56(3): 3121-3125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.015

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  以金属空心球为基体,利用胶粘法将空心球堆叠成简单立方和密排六方两种典型结构,通过真空烧结制成空心球复合吸声结构。对具有不同材料厚度、空腔厚度、堆叠方式、空心球的材质及大小等结构参数的复合结构进行吸声性能测试,分析结构参数对吸声性能的影响规律。结果表明,随着样品厚度从5 mm增加到20 mm的过程中,第一吸声峰出现在测试频率区域50~6 400 Hz内,并从高频区向中低频方向移动;在样品后侧添加空腔,可以使其吸声-频率曲线向中低频移动,且空腔厚度越大,移动的距离越大;空心球的直径越小,复合结构吸声性能越优异;空心球的制备工艺、大小和堆叠方式一致时,材质对复合结构吸声性能的影响效果很小;以密排六方形式堆叠的空心球复合结构较简单立方结构在全频范围内吸声性能好且性价比高。
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  用于碱性海水电解中析氧反应的低成本高效阳极材料

  唐长斌, 李志港, 刘子龙, 王世花, 于丽花, 薛娟琴, 尹向阳

  功能材料. 2025, 56(3): 3126-3133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.016

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  在钛基底上电弧喷涂TiN中间层,再通过阳极复合电沉积WC纳米粒子和掺杂Mo的MnO₂表层,制备出Ti/TiN/(Mn_1-xMo_x)O_2+x-WC涂层电极。与传统的热解IrO₂中间层相比,电弧喷涂TiN中间层作为一种低成本、简单而高效的涂层,能有效抵御电解过程中侵蚀性介质的渗透。导电性极佳的WC与Mo掺杂的MnO₂之间存在协同效应,这两项作用使得阳极在氧气析出和氯气抑制方面具有优异的选择性和稳定性,从而为开发用于海水电解制氢的低成本、高活性的析氧阳极材料提供了一条新途径。
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  TiO₂/石墨烯基复合材料表征及光催化降解VOCs的研究

  齐俊红, 徐丽慧, 陈嘉阳, 王黎明, 潘虹

  功能材料. 2025, 56(3): 3134-3142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.017

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  研究采用自组装溶剂热法,以二氧化钛(TiO₂)和氧化石墨烯(GO)为原料,成功制备了TiO₂/rGO复合材料。通过对复合材料进行扫描(SEM)观察发现,TiO₂颗粒均匀地分散在还原氧化石墨烯(rGO)的片层上,形成了良好的接触界面;X射线衍射(XRD)图谱证实了TiO₂具有锐钛矿相结构,并且rGO的存在并未对TiO₂的晶型产生显著影响;X射线光电子能谱(XPS)分析揭示了TiO₂与rGO之间发生了电子转移,这对于提高复合材料的光催化性能是有利的。为了评估TiO₂/rGO复合材料的光催化活性,选择了“五苯三醛”作为挥发性有机化合物(VOCs)的模型污染物,并在模拟的车内环境中进行了实验。实验中使用了不同浓度的VOCs(15~25 mg/m³),并在100 W白炽灯和500 W氙灯两种光源下进行了光催化降解测试。实验结果表明,在100 W白炽灯照射480 min后,15%(质量分数)TiO₂/rGO-6h复合材料对VOCs的降解率分别为41.7%、46.6%和65.3%;而在500W氙灯下,降解效率显著提高到了51.33%、72.89%和78.3%。相比之下,纯TiO₂在相同条件下的光催化效率较低,TiO₂/rGO复合材料在光催化活性方面有显著提升,并且在广泛的VOCs浓度范围内表现出了高效稳定的光催化活性,特别是在氙灯照射下,其光催化性能明显优于纯TiO₂。这项工作为解决车内及大气中的VOCs污染问题提供了新思路,并为进一步开发高效的光催化剂材料打下了坚实的基础。
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  镀镍碳纤维改性混凝土的力学性能及改性机理研究

  李宗方, 张涪民, 陈亮

  功能材料. 2025, 56(3): 3143-3149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.018

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  与碳纤维(CF)相比,镀镍碳纤维(Ni-CF)具有更好的亲水性、导电性、电磁损耗能力,其在混凝土中具有更为广阔的应用前景。对比分析了CF与Ni-CF的力学性能和分散性,并将Ni-CF引入混凝土中制备了镀镍碳纤维改性混凝土(Ni-CFMC)。测试了Ni-CFMC的强度和韧性,研究了Ni-CF对混凝土力学性能的影响,并与CF进行了比较。结合SEM试验,对Ni-CF的改性机理进行了研究。结果表明:Ni-CF的力学性能较CF更加优异,CF表面光滑,而Ni-CF表面粗糙,Ni-CF的分散性较CF更强。Ni-CF可以提高混凝土的强度和韧性,且对混凝土力学性能的提高效果优于CF。随着Ni-CF掺量的增大,Ni-CFMC的抗压、抗折和劈裂拉伸强度及折压比均先增大后减小。Ni-CF和CF的最佳掺量分别为0.4%、0.3%。CF/混凝土基体界面存在孔隙,而Ni-CF与混凝土基体结合相对较好。Ni-CF表面的镍镀层可以提高其与混凝土基体的机械咬合力。
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  纤维素/聚丙烯酰胺复合隔膜及其锂金属电池性能

  麻志微, 邹淑芬, 曾蓉, 刘颖, 王林, 张佳敏, 那兵, 柳和生

  功能材料. 2025, 56(3): 3150-3157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.019

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  隔膜是锂电池的重要部件之一。商业化聚烯烃隔膜的电解液润湿性差、高温热收缩,难以满足高性能锂电池发展的需要。通过在醋酸纤维素(CA)溶液中原位聚合丙烯酰胺,并采用同步相分离和脱乙酰,制备了纤维素/聚丙烯酰胺(d-CA/PAM)复合隔膜。d-CA/PAM隔膜具有高孔隙率(77.9%)、高电解液吸收率(273.0%)、优异的热稳定性(在200 ℃下不收缩)和高离子电导率(1.51 mS/cm)。d-CA/PAM隔膜组装的锂金属电池在1 C时表现出比聚烯烃隔膜更高的初始放电比容量(150.1 mAh/g vs. 143.0 mAh/g)和更好的容量保持率(100次循环94.3% vs. 92.0%)。
工艺·技术
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  维生素C掺杂对石墨烯纤维导热导电性能的影响

  张媛娟, 申福花, 张立军, 徐锦波, 林欢

  功能材料. 2025, 56(3): 3158-3164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.020

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  随着现代工业、国防和科技领域的迅猛发展,散热问题已成为制约多个领域进步的关键瓶颈。采用瞬态电热技术对不同浓度维生素C掺杂的石墨烯纤维进行了深入的热物性和电导率分析。研究发现,室温下氧化石墨烯纤维的导热系数为0.61 W/(m·K),电导率为115.55 S/m;经2%维生素C还原后,石墨烯纤维导热系数提升至1.34 W/(m·K);经1%(质量分数)维生素C还原后,纤维电导率显著增加至1 179.34 S/m。探究了石墨烯纤维中声子散射的热传导机制,利用阻温系数模型分析了石墨烯纤维在退火前后的结构尺寸。实验结果表明,经过电流热退火处理后,石墨烯纤维在室温下的导热系数提升了417.16%,结构尺寸增大了0.55倍。该研究可为石墨烯纤维导热导电性能的增强提供坚实的理论基础和技术支持。
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  电化学法制备无机酸掺杂聚苯胺膜及其耐腐蚀性能研究

  付超, 张咏琪, 李磊, 刘畅, 张宏霞

  功能材料. 2025, 56(3): 3165-3171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.021

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  通过电化学方法在金属表面沉积无机酸掺杂聚苯胺膜,能够有效增强金属的防腐蚀性。掺杂无机酸的种类及不同的电化学制备方法对聚苯胺的结构及防腐性能有显著影响。采用电化学工作站三电极系统在304不锈钢(304 stainless steel, 304SS)或ITO导电玻璃表面,分别通过循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)和恒电位法(potentiostatic method, PM)合成硝酸、硫酸及盐酸掺杂的聚苯胺。对聚苯胺的结构进行红外光谱和扫描电子显微镜表征,并对聚苯胺膜在硫酸溶液中动电位极化曲线及阻抗图谱的分析表明,利用循环伏安法在0.5 mol/L硫酸溶液中得到的掺杂聚苯胺膜抗腐蚀性能最佳,而硫酸和硝酸摩尔比为4∶1的混合酸掺杂制备的聚苯胺也具备优良的金属防腐性能,这是由不同无机酸掺杂聚苯胺的形态结构所决定的。
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  改性氮化硼对丁苯橡胶阻燃导热性能的影响

  余世源, 徐文总, 程鹏飞

  功能材料. 2025, 56(3): 3172-3180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.022

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  丁苯橡胶(SBR)常用于轮胎、输送带等制品,但由于其容易燃烧并且导热性能差,因此,其应用范围受到一定程度的限制。为了提高SBR的阻燃和导热性能,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和二苯基氯化膦(DPP)对氮化硼(BN)表面进行改性,制得新型阻燃剂(m-DPP-BN);研究了m-DPP-BN协同二乙基次膦酸铝(ADP)对SBR复合材料阻燃、导热及力学性能的影响。结果表明,含有3 phr m-DPP-BN和12 phr ADP的SBR复合材料具有良好的热稳定性,其极限氧指数(LOI)达到28.4%,相比纯SBR,其热释放速率峰值(pHRR)和烟释放速率峰值(pSPR)分别降低了59.2%和45.7%,同时其导热率达到0.4012 W/(m·K)。另外,通过对SBR复合材料燃烧后残炭的分析研究了其阻燃作用机理。
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  纳米纤维素基底的Ti₃C₂T_x MXene复合膜的性能优化

  宁豪宇, 向雯婷, 李嘉宁, 刘彩平, 何坚

  功能材料. 2025, 56(3): 3181-3187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.023

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  Ti₃C₂T_x MXene柔性膜是由二维层状结构的金属碳/氮化物堆叠而成,具有优异的光热转化性能,但由于MXene片层之间以分子间相互作用组装而成,水分子存在易导致结合力降低,从而影响柔性膜的稳定性。针对MXene柔性膜稳定性问题,采用氟化锂+浓盐酸刻蚀,结合超声波剥离,加一定浓度的纳米纤维素(CNC),获得具有一定厚度、表面富含羟基及其它功能基团的Ti₃C₂T_x MXene纳米片。在此基础上,采用全氟癸基三甲氧基硅烷改性剂对薄膜进行表面化学修饰,获得以纤维素为骨架的疏水柔性膜材料。对得到的复合膜微观形态和表面官能团进行系统表征,再进行力学性能测试,明确掺加纤维素与疏水改性对薄膜的浸润性、光热性能、力学性能等性能的优化。结果显示,所制得的复合膜最大升温速率为115 ℃/min,与水接触角为129.8°,最大承受拉力提升率可达157.95%,光热、疏水以及力学性能表现良好。
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  水热-还原法制备纯净硫氧化钆粉末及其工艺调控

  李响, 罗时峰, 王楠, 林国建, 王衍, 杨新宇, 邓家良, 张久兴

  功能材料. 2025, 56(3): 3188-3193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.024

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  采用正交实验法,系统研究了S/Gd原子比、还原温度和还原时间对水热-还原制备的硫氧化钆(Gd₂O₂S)粉末纯净度的影响。XRD分析结果表明,当S/Gd原子比为0.7或还原时间为32 h时,还原产物中包含Gd₂O₂S和Gd₂O₃两相,所得产物的纯净度不高。当增大S/Gd原子比和降低还原时间时,所得还原产物仅含有Gd₂O₂S单相,纯净度较高。正交实验分析结果表明,还原时间对Gd₂O₂S粉末的纯净度影响最大,S/Gd原子比次之,还原温度的影响最小。最佳的水热-还原制备纯净Gd₂O₂S粉末的工艺参数为:S/Gd原子比0.9,还原温度为725 ℃,还原时间为24 h。
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  玄武岩纤维长度对混凝土力学性能和抗冻性能的影响

  黄杰超, 陈洪科

  功能材料. 2025, 56(3): 3194-3201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.025

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  以4种不同长度(3,6,9和12 mm)的短切玄武岩纤维掺入混凝土中,固定纤维的掺杂量,研究了短切玄武岩纤维的长度对混凝土力学性能、微观形貌、孔结构和抗冻性能的影响。结果表明,短切纤维对混凝土流动性的阻碍作用较小,长度超过6 mm的纤维在混凝土中易发生团聚形成纤维束,从而降低混凝土的流动度,削弱纤维对混凝土的增韧效果。6 mm纤维掺杂的混凝土试样的抗压强度和抗折强度达到了最大值,分别为46.8和8.8 MPa,具有更大的延性和韧性。当快速冻融循环次数达到100次时,6 mm纤维掺杂的混凝土的质量损失率最低仅0.29%,相对动弹性模量高达86.94%。通过CT扫描分析得出,6 mm纤维掺杂的混凝土的孔隙率最低仅0.62%,孔隙平均体积最小为0.332 mm³。综合可知,6 mm长度的玄武岩纤维对混凝土的力学性能和抗冻性能提升效果最大。
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  两种吡啶类中性铱磷光配合的合成、结构表征及光物理性能的影响

  晏彩先, 黄光英, 张柯, 侯文明, 常桥稳

  功能材料. 2025, 56(3): 3202-3207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.026

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  选用2-苯基吡啶(ppy)作为主配体,分别以2,6-二甲基-3,5-庚二酮(tmacac)和2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮(dmacac)为辅助配体,设计合成出两种中性铱(Ⅲ)配合物Ir(ppy)₂(dmacac)和Ir(ppy)₂(tmacac)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振谱、质谱和X射线单晶衍射测试了它们的化学结构和组成,通过紫外可见光谱和光致发光光谱研究了它们的光物理性能,并同时对比分析了配合物的热稳定性和电化学性质。结果表明,它们均具有较好的热稳定性,其最大发射波长为523和533 nm,在CH₂Cl₂中发光颜色由绿色到黄绿色的变化。
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  纤维素纳米晶增强聚丙烯酰胺复合导电水凝胶的制备及性能

  谢俊龙, 钟雨薇, 张诗童, 蔡少君

  功能材料. 2025, 56(3): 3208-3213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.027

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  以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂(AMPSLi)和丙烯酰胺(AM)为共聚单体,制备得到P(AM-co-AMPSLi)导电水凝胶,并以纤维素纳米晶(CNC)为增强相以提高水凝胶的机械性能。对CNC/P(AM-co-AMPSLi)复合水凝胶的结构、机械性能、电导率和微观形貌进行了测定和研究。结果表明,CNC与P(AM-co-AMPSLi)水凝胶之间存在氢键作用,能够显著提高水凝胶的综合力学性能; 3%CNC/P(AM-co-5%AMPSLi)复合水凝胶的导电性能(0.65 S/m)和综合力学性能最优(最大负荷0.473 N,抗拉强度30.37 kPa),抗拉强度相较于未添加CNC的共聚水凝胶提高了420%。
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  微米二氧化硅微球及其复合材料的制备与性质研究

  余梦楠, 韩晶, 郭婷, 余中, 万一

  功能材料. 2025, 56(3): 3214-3224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.028

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  微米级介孔SiO₂微球具有单分散、比表面积大和对光漫反射等特点,在吸附、电子和化妆品等工业领域具有广泛应用,但制备粒径大于20 μm的SiO₂微球仍具有挑战。研究通过Stöber法优化水醇比制备SiO₂, 将其疏水改性后作为Pickering乳液法的固体乳化剂成功制备了平均尺寸为41.8 μm的单分散性SiO₂微球。SEM研究表明其表面存在裂纹,内部填充大量多孔纳米SiO₂球;N₂吸脱附测试表明其为介孔材料,经550 ℃煅烧后微球破碎,表面积增大为369.47 m²/g。煅烧前后SiO₂微球对不同离子类型染料的吸附具有选择性。与Ni/Fe双金属-有机框架相比,煅烧后SiO₂微球与其复合作为电极进行电化学检测多巴胺的氧化峰电流提升了561.3%,灵敏度提升了51.0%,检出限为0.08 μmol/L,大幅度提升了1172.9%,并具有良好的抗干扰能力。
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  六偏磷酸钠浓度对微弧氧化涂层结构和性能的影响

  陈泽军, 彭帅武, 孙永花, 裴森, 杭瑞强, 姚晓红

  功能材料. 2025, 56(3): 3225-3230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.029

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  采用微弧氧化(MAO)技术在6061铝合金表面制备复合陶瓷层,研究不同含量的六偏磷酸钠(NaPO₃)₆对陶瓷层结构以及性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、摩擦磨损实验、电化学实验研究涂层结构和性能。研究结果表明,随着电解液中(NaPO₃)₆浓度的升高,陶瓷层的厚度增加,其中当(NaPO₃)₆浓度为15 g/L时,陶瓷层的厚度达到8.7 μm。XRD结果表明陶瓷层主要由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。随着六偏磷酸钠浓度的增加,陶瓷层的耐腐蚀性能和摩擦磨损性能增加。其中比磨损率从6061铝合金的2.554×10^-2 mm³/(N·m)下降到M-15的2.316×10^-3 mm³/(N·m);自腐蚀电流密度从6061铝合金的1.335×10^-5 A/cm²下降到M-15的3.232×10^-8 A/cm²。
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  基于喹啉甲酸辅助配体铱磷光材料的合成及性能研究

  张柯, 黄光英, 陈祝安, 晏彩先, 钱昱霏, 常桥稳

  功能材料. 2025, 56(3): 3231-3236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.03.030

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  铱磷光材料具有发光效率高、热稳定性好和发光颜色易调节等优势,已发展成为综合性能最优异的金属有机发光材料。通过使用2,4-二氟苯基吡啶为主配体,分别与喹啉-2-甲酸和异喹啉-2-甲酸合成了两种铱磷光材料Ir1和Ir2。通过核磁共振谱、质谱和单晶X射线衍射表征了材料的化学和空间结构,通过紫外可见光谱、光致发光光谱和循环伏安法研究了材料的光物理性能和电化学性质,通过热重分析测试了材料的热稳定性。结果表明,基于喹啉甲酸辅助配体的两种铱磷光材料呈现稍微扭曲的八面体的空间构型,具有较好的热稳定性,热分解温度均高于350 ℃(失重5%),具有相似的吸收特征,但是,与辅助配体为喹啉甲酸相比较,当辅助配体为异喹啉甲酸时形成的铱磷光材料的能隙差减小,发射波长红移15 nm,Ir1和Ir2发射波长分别为598 和583 nm,是两种潜在的橙光材料,有望在OLED照明中得到应用。