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2016年, 第47卷, 第5期　刊出日期：2016-05-30
  

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    热点·关注
  • 仿羽毛沟槽薄膜减阻机理分析
    封贝贝,汪家道,陈大融,刘志勇,姜胜耀
    功能材料. 2016, 47(5): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.001
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    根据鸟类飞羽/尾羽表面的沟槽形貌特征,采用轮毂热压工艺制备一种仿生沟槽薄膜,经风洞实验证实仿生薄膜具有显著的减小表面摩擦阻力的作用。本文通过建立数值模型对比光滑表面和沟槽表面对表面摩擦阻力的影响,揭示了沟槽内诱发的微漩涡是导致仿生薄膜减阻的主要原因,并分析了壁面剪切率和压力分布随流场马赫数的变化规律。结果表明,粘性摩擦阻力的降低和压差阻力的增大是影响仿生沟槽薄膜减阻效果的一对矛盾关系,通过沟槽形貌特征的优化抑制压差阻力的增加可显著提高仿生薄膜的减阻效果。
  • 低温溶剂热法合成形貌可控的EuS中空微球
    彭勇,李鹏,汪红,罗昔贤,付姚,邢铭明
    功能材料. 2016, 47(5): 5-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.002
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    采用(Phen)Eu(Et2CNS2)3·nH2O做前驱物,乙腈做反应溶剂,在230 ℃的低温下,通过溶剂热法首次成功地合成了EuS中空晶体。对样品进行扫描电镜表征,发现EuS晶体是空心微球,通过样品的傅里叶红外光谱和液体紫外可见吸收谱表征,确定了EuS空心微球表面吸附的有机物成分;通过乙腈溶剂热法在不同反应条件的研究得出如下结论:当温度升高,压强增大,样品结晶质量变好,粒径减小;通过改变溶剂热条件,可以合成形貌可控的EuS中空微球。
  • PAMAM树枝状大分子在水性聚氨酯合成中的应用研究
    王学川,张哲,郭子东,王娜,强涛涛
    功能材料. 2016, 47(5): 11-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.003
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    由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚多元醇(DL-2000D)、聚酯多元醇(CMA-244),二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇、乙二醇合成含异氰酸酯基(—NCO)的聚氨酯预聚体,再令其与整代聚酰胺-胺(PAMAM)接枝,合成不同代数的树枝状水性聚氨酯。用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、激光粒度分析表征乳液粒径及其分散状态,用原子力显微镜(AFM)、水接触角表征其表观性能,分析胶膜的理化性能。结果表明,由相对分子质量较小的PAMAM(G2)改性所得的水性聚氨酯WPU-G2的水性聚氨酯耐水、耐热性能有了明显提高。
  • SBA-15模板法有序多孔炭膜材料的制备及表征
    张兵,周佳玲,王丹,吴永红,李琳,王同华
    功能材料. 2016, 47(5): 18-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.004
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    以介孔分子筛SBA-15为模板剂,聚酰亚胺为前驱体,经共混、成膜、炭化及脱模板过程,制备了有序多孔炭膜材料(OPCM)。通过热失重、红外光谱、电子显微镜和X-射线衍射,分别对前驱体热稳定性、膜表面官能团、微观形貌与微观结构进行了表征。考察了SBA-15脱除前后的炭膜微观结构与形貌,及OPCM气体分离性能。结果显示,当炭化温度为650 ℃、SBA-15用量为1%时,所制得OPCM的气体分离系数显著高于努森扩散。
  • 不同硼含量的陶瓷前驱体聚硼硅氮烷结构与性能的研究
    滕雅娣,黄鑫龙
    功能材料. 2016, 47(5): 22-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.005
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    以甲基乙烯基二氯硅烷为原料,经硼氢化、氨解以及热聚合反应合成了一系列聚硼硅氮烷(PBSZ),重均分子量(MW)为9.0×104～2.6×105。利用改进的姜黄素直接光度法测得其实际硼含量为2.59%～9.92%(质量分数)。用FT-IR和1H NMR对PBSZ结构进行了表征,发现硼含量高的PBSZ具有线型结构,硼含量低的PBSZ具有星型结构。线型结构的PBSZ可溶解于四氢呋喃、甲苯、乙酸乙酯、三氯甲烷和无水乙醇等常用有机溶剂中,星型结构的PBSZ不溶解。通过TGA对该系列PBSZ与自制的聚硅氮烷(PSZ)的热性能进行了对比测试,结果表明,在1 350～1 500 ℃区间PBSZ的失重率为0～0.09%,而PSZ的失重率为0.73%,说明该系列PBSZ转化成的Si-B-C-N四元体系陶瓷比Si-C-N三元体系陶瓷具有更好的高温稳定性。
    • 综述·进展
  • 镁合金导热性能研究进展
    游国强,白世磊,明玥,马小黎
    功能材料. 2016, 47(5): 30-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.006
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    综述了近年来国内外针对镁合金导热性能的研究进展,在分析镁合金导热机理的基础上,重点总结分析了温度、合金元素及成分、挤压变形和热处理工艺对镁合金导热性能的影响。综述主要结论为:(1) 镁合金导热是电子和声子运动共同作用的结果,各工艺因素主要通过改变微观组织,从而影响电子和声子的运动方式对镁合金导热性能产生影响;(2) 除某些合金在接近绝对零度时热导率随温度升高“先升-后降-再升”外,镁合金热导率随温度升高主要是呈增加趋势的;(3) 除适量添加某些合金元素外,大多数合金元素的加入均会导致镁合金热导率降低;(4) 挤压变形使镁合金导热率下降,且使热导率呈现各向异性;(5) 固溶热处理使镁合金热导率下降,但固溶+时效热处理可使热导率增加。
  • 炭纤维单丝压缩强度及其测试技术综述
    欧阳婷,费又庆
    功能材料. 2016, 47(5): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.007
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    炭纤维单丝的压缩性能远低于其拉伸性能,而且与成熟的拉伸性能测试方法相比,炭纤维单丝压缩性能测试技术发展较缓慢。综述了多种炭纤维单丝压缩性能测试方法,比较了不同方法得到的炭纤维压缩强度以理解和分析不同方法的优缺点。同时从结构-性能关系的角度分析了多种炭纤维单丝压缩断裂机理。
  • 生物质纳米纤维功能化应用研究进展
    卿彦,吴义强,罗莎,蔡智勇,吴清林,田翠花
    功能材料. 2016, 47(5): 43-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.008
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    生物质纳米纤维由植(动)物纤维素拆解、分离得到,拥有精细的纳米结构、丰富的表面活性基团、优异的力学性能、良好的生物相容性和天然的网状结构,在新型功能型材料中应用前景广阔。本文在简要介绍其主要背景研究基础上,综合评述了纳米纤维在绿色储能(锂电池、超级电容器)、柔性纳米器件、可控透光材料、功能型模板材料、新型碳纳米材料、药物缓释与组织培养领域的研究现状。
  • 多主元高熵合金的研究现状与应用展望
    隋艳伟,陈霄,戚继球,何业增,孙智
    功能材料. 2016, 47(5): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.009
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    主要概述了目前关于多主元高熵合金的研究中所取得的一些进展,首先对高熵合金的设计指导原则、四大效应以及制备工艺进行了相应的概括;其次概述了该新型合金目前大致的研究领域,并详细介绍了其在实际应用过程中所面临的一些问题及相应的研究成果;最后依据合金相关特性,对其可能的应用前景进行了展望。
  • 聚苯乙烯微球自组装胶态晶体的研究及其应用进展
    吴朵朵,马建中,鲍艳,张永辉
    功能材料. 2016, 47(5): 55-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.010
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    胶态晶体作为一种新型材料被广泛关注,一般采用胶态粒子自组装的方法制备胶态晶体。聚苯乙烯(PS)微球是一种常见的胶态粒子,综述了PS微球自组装形成胶态晶体的常用方法,包括垂直沉积法、重力场沉积法、界面自组装法、旋涂法及物理限制法等,并对PS胶态晶体用作模板或掩膜制备纳米结构材料的进展进行了总结。
    • 研究·开发
  • 金属有机骨架材料MIL-53对氯代甲烷的吸附
    王铭扬,田凤鸣,周林,张兴华,陈云琳
    功能材料. 2016, 47(5): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.011
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    采用水热法合成了金属-有机骨架材料MIL-53(Al,Fe,Cr), 并用X射线衍射(XRD)、氮气吸/脱附等进行了测试表征。利用固定床吸附试验装置和气相色谱测定了在298 K, 101 kPa 时,MIL-53(Al,Fe,Cr)对二氯甲烷、三氯甲烷的吸附情况。结果表明,二氯甲烷比三氯甲烷更易被MIL-53(Al,Fe,Cr)吸附,且MIL-53(Al)对氯代甲烷的吸附能力最强,MIL-53(Cr)次之,MIL-53(Fe)最弱,MIL-53(Al)对二氯甲烷和三氯甲烷的吸附量最高分别可达16.88和7.11 mmol/g。实验结果与巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟结果一致。
  • 石膏基复合相变材料热湿参数的实验
    尚建丽,张浩,熊磊,麻向龙
    功能材料. 2016, 47(5): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.012
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    研究了相变微胶囊掺入建筑石膏制备石膏基复合相变材料的热湿性能。通过饱和盐溶液、传热传湿模拟试验、等效导热测试等方法对石膏基复合相变材料进行性能测试,并且采用微积分和数学拟合方法对测试结果进行分析。结果表明,石膏基复合相变材料具有良好的储热含湿性能,研究首次提出石膏基复合相变材料的表面质交换系数、湿扩散系数、相变因子等重要参数,为石膏基复合相变材料的节能效果计算提供重要依据。
  • 担体类型对钴基催化材料的CO加氢性能与活化能的影响
    邢宇,刘振新,薛莹莹,吴德鹏,方少明
    功能材料. 2016, 47(5): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.013
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    在450~550 ℃的还原温度下,Co/ZnO催化材料存在2种结晶态钴物种。在空速为1 500 mL/g 催化剂·小时、总压为2.0 MPa、H2:CO比为2:1的反应条件下,对比了负载在路易斯碱性担体(ZnO)和路易斯酸性担体(γ-Al2O3)上的钴基催化材料的费托合成催化性能,发现不同酸碱类型的担体对钴基催化材料的CO加氢活性、产物选择性以及表观活化能均有显著的影响。
  • 方形和菱形路径下35CrMoA拉扭复合微动疲劳行为
    田丹丹,何国球,沈月,刘晓山,吕世泉,林国斌,任敬东,胡杰
    功能材料. 2016, 47(5): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.014
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    研究了35CrMoA合金钢在接触应力为150 MPa,等效应力幅值为400 MPa时方形和菱形路径下的微动疲劳特性,包括循环应力响应特征、疲劳寿命、微动斑及微动疲劳断口的形貌特征。结果表明,方形路径下,35CrMoA钢经缓慢循环软化、快速软化到达最后的稳定阶段,而菱形加载下,材料快速软化之后直接到达稳定阶段;两种路径下的疲劳寿命差别不大;方形加载的滑移区较宽,粘着区较窄,而菱形加载则相反;方形路径下裂纹垂直于试样表面扩展,而菱形加载路径下的微裂纹是曲折的,沿与轴线成一定角度的方向上扩展。
  • 堆叠压电复合材料圆环阵换能器有限元分析与测试
    王宏伟
    功能材料. 2016, 47(5): 84-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.015
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    利用有限元软件仿真设计了轴向堆叠压电复合材料圆环阵换能器的敏感元件。该换能器具有高频、宽带、水平全向发射的特性。利用ANSYS有限元分析软件对换能器敏感元件进行了模态分析和谐响应分析,通过改变复合材料结构参数,分析得到了复合材料圆环径向厚度振动频率和带宽随其厚度、高度和平均半径的变化规律,并据此确定了制备复合材料所需的最佳尺寸参数,为复合材料制备提供了仿真依据。按由仿真得到的最优参数制作了双圆环叠堆复合材料换能器敏感元件。经测试,该换能器形成了明显的双模耦合振动,其-3 dBd工作带宽为90 kHZ。测试结果和仿真结果吻合,实现了换能器的高频、宽带、水平全向发射声波的设计目标。
  • 多元醇热法制备银纳米线及其在透明导电薄膜中的应用
    夏兴达,杨兵初,张祥,周聪华
    功能材料. 2016, 47(5): 91-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.016
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    利用多元醇热法,以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,硝酸银为银源,讨论了温度和二氧化钛(P25)在混合体系中的添加量对银纳米线长度的影响。用扫描电子显微镜(SEM)对银纳米线的形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)分析了银纳米线的晶体结构,利用紫外可见透射光谱分析了在350~1 100 nm波段内的银纳米薄膜的透光性能。研究表明,当温度为140 ℃,且在反应体系中添加4 mg P25时,银纳米线的平均长度最长,制备的银纳米线薄膜透过率在550 nm为88%时,薄膜方块电阻为12.1 Ω/□。
  • 聚吡咯-羧化壳聚糖复合物的合成及其对环氧树脂涂层防腐性能的改善
    燕群,李传宪,石恩华,杨爽,杨飞
    功能材料. 2016, 47(5): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.017
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    采用三氯化铁作为氧化剂,在羧化壳聚糖-对甲苯磺酸水溶液中原位生成聚吡咯-羧化壳聚糖(PPy-CCS)复合物。傅里叶变换红外(FT-IR)分析表明,羧化壳聚糖(CCS)可与聚吡咯(PPy)发生接枝反应,生成PPy-CCS复合物。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)考察了PPy-CCS复合物的结构及形貌,发现随着CCS含量的提高,复合物晶面间距不断增大,平均粒径显著减小。将定量PPy-CCS复合物(0.5%,质量分数)分散于环氧树脂中,利用电化学工作站研究了复合物对环氧树脂涂层防腐性能的影响。结果表明,PPy-CCS复合物能够显著降低环氧树脂涂层的腐蚀电流,提高其防腐性能;随着复合物中CCS含量的增加,促进了复合物在环氧树脂中的分散及其在金属表面的吸附成膜,从而进一步提高环氧树脂涂层的防腐性能。
  • 仿生涂层控制MgZnSrLa合金降解速率的研究
    冯建军,张雅静,左丽静,杨文浩
    功能材料. 2016, 47(5): 101-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.018
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    镁及其合金具有优良的生物相容性能、可降解性,避免二次手术,可以代替不锈钢、钛合金等传统的医用金属材料,具有广阔的发展前景。然而,目前镁合金作为生物材料面临最大的问题就是降解速率过快、力学性能低,这严重限制其在临床中的应用。利用仿生法在MgZnSrLa合金上制备羟基磷灰石(HA)涂层,利用X射线、扫描电子显微镜以及能谱分析仪对涂层进行表征。通过在人体模拟液中的电化学腐蚀、浸泡腐蚀实验,对比有无涂层合金试样的耐蚀性,结果表明有涂层的MgZnSrLa合金在人体模拟液(SBF)中有较好的耐腐蚀性能。
  • SiO2/APP复合凝胶在木材中的原位生成及其阻燃抑烟特性
    夏燎原,吴义强,李贤军,胡云楚,黄琼涛
    功能材料. 2016, 47(5): 105-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.019
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    采用高强度微波对木材进行预处理提高其渗透性能,通过加压浸渍将不同质量比的硅源前驱物和聚磷酸铵(APP)混合液引入到木材的孔道中,经过后续的缩合和干燥处理,在木材孔道中原位生成了SiO2/APP复合凝胶。采用电子扫描电镜(SEM)和锥形量热仪等测试手段,考察了该复合凝胶在木材中形成、燃烧过程中的协同阻燃、烟气转化和抗流失性能的影响。测试结果表明,木材中原位生成的SiO2/APP复合凝胶具有优异的阻燃和抑烟性能。其中,硅源前驱物与APP溶液质量比为1:8处理试样点燃155 s后熄灭,且其总热释放量下降了93.6%,总烟释放量和CO平均释放量分别降低了61.6%,53.9%;质量比为1:9的试样在实验条件下30 min点不燃,表现出优异的阻燃性。通过比较阻燃处理木材在抗流失实验前后的阻燃性能,结果表明该复合凝胶可改善阻燃木材的抗流失性,从而提高木材阻燃时效。
  • 核壳NaYF4:Yb3+,Er3+@nSiO2@mSiO2上转换纳米颗粒的合成、叶酸修饰及性能研究
    吴灏,刘美芳,齐泽,梁旭华,胡晓云,樊君
    功能材料. 2016, 47(5): 111-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.020
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    采用水热法成功制备了NaYF4:Yb3+,Er3+@nSiO2@mSiO2核壳结构上转换发光纳米粒子(upconversion nanoparticles, UCNPs),并用叶酸对其表面进行了修饰,继而通过TEM、XRD、FT-IR、BET以及上转换发射光谱对其形貌、结构和光学性质进行了表征。结果表明,制备的NaYF4:Yb3+,Er3+纳米颗粒为纯立方相,表面均匀地包覆了一层SiO2,显示出明显的核-壳结构,平均粒径为80 nm,并且叶酸成功修饰在NaYF4:Yb3+,Er3+@nSiO2@mSiO2样品表面。在980 nm近红外光激发下,该UCNPs具有良好的上转换发光效果,其主要发射峰位于524,541和655 nm波长处。该研究可以为开发兼具生物成像和良好载药性能的靶向药物载体提供一定的参考。
  • BiScO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3高居里温度压电陶瓷介电压电性能研究
    张强,李振荣
    功能材料. 2016, 47(5): 116-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.021
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    采用传统陶瓷工艺制备(1-x)Bi(Sc0.9(Zn1/2Ti1/2)0.1)O3-xPbTiO3(BS-0.1BZT-xPT)陶瓷试样。研究了BZT含量为0.1%(摩尔分数)时,不同PT含量BS-0.1BZT-xPT压电陶瓷结构、介电和压电性能的变化规律。研究表明,随着PT含量增加,试样从三方相向四方相转变;当PT含量为0.60～0.62之间时,试样处在三方到四方的过渡区。当PT量为0.6时,试样压电性能达到最大值(d33=250 pC/N,kp=43%)。当PT量增加,试样居里温度呈上升趋势,εr max值先增加后减小。当PT含量为0.60时,试样铁电性能达到最大值,Pr=34.4 μC/cm2,Ec=19.2 kV/cm。
  • 环氧氯丙烷改性稻草的反应机理及表征
    黄昱,李光禄,晁月盛,王林山,邢莹
    功能材料. 2016, 47(5): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.022
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    稻草秸秆经碱煮预处理后,用环氧氯丙烷在120 ℃下以甲苯为溶剂反应1~8 h,醚化程度用增重率(weight percent gain, WPG)表示。采用元素分析和中性糖分析两种化学方法,以及傅里叶红外变换光谱、固体CP/MAS 13C-NMR,对所制备的环氧氯丙烷改性稻草进行表征,以探讨醚化反应机理。结果显示,醚化反应发生在纤维素C2、C3和C6位置的羟基上。醚化反应后,稻草样品的C和H的质量分数增加,羟基数量减少,O质量分数降低。
  • 基于有机荧光材料的红光LED光谱特性分析
    袁桃利,张方辉,张思璐
    功能材料. 2016, 47(5): 125-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.023
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    采用蓝光LED芯片激发有机荧光材料2,3,5,6-tetrakis(3,6-di-t-Butylcarbazol-9-yl)-1,4-dicyanobenzene(4CzTPN-Bu),对其光谱、光效、色度特性进行了研究。结果表明,随着4CzTPN-Bu质量分数的提高,LED蓝光芯片光谱逐渐减小并消失,4CzTPN-Bu荧光粉的光谱逐渐增强,且当4CzTPN-Bu质量分数为7%时,蓝光芯片与4CzTPN-Bu之间的能量转移最彻底;在光效方面,随着质量分数的增加,器件的光效先增加后减小,7%时达到最大,之后再减小。该过程的发生主要是荧光粉的被激发程度与能量传递过程中的损耗相互抗衡的结果。当4CzTPN-Bu质量分数增加时,器件色坐标经历了蓝色-蓝偏紫-红偏蓝-纯红的变化,纯红器件的色纯度达到99.8%。
  • H2O2原位发泡轻混凝土的制备与性能表征
    樊传刚,吴瑞,黄兴田,陈贺,孟方方,李家茂
    功能材料. 2016, 47(5): 129-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.024
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    以H2O2溶液(质量浓度30%)为发泡剂,粗、细膨胀珍珠岩颗粒为轻集料和发泡剂载体,明胶为稳泡剂,采用将加载发泡剂的载体拌入轻集料混凝土的水泥浆中原位化学发泡的方法,制备出了系列轻混凝土试样,并对其性能进行了系统表征。结果表明,原位发泡轻混凝土中外加1.5%(质量分数)胶凝材料量的稳泡剂后,对气泡有较为理想的稳泡作用,可获得均匀分布的细小气泡(气泡直径0.5~1 mm)。原位发泡轻混凝土的体积密度随发泡剂量增加而降低,随稳泡剂量的增加而增大。当稳泡剂为胶凝材料量的1.5%(质量分数)时,原位发泡轻混凝土试样的抗压强度和导热系数均随着发泡剂量的增加而降低。其中,发泡剂量为胶凝材料量1.4%(质量分数)试样的28 d抗压强度为21 MPa,体积密度为940 kg/m3,比不发泡试样的强质比提高了14%,导热系数降低了13%。
  • Au掺杂花状In2O3微结构的制备及其气敏特性研究
    张萌,梁燕飞,张俊,张文栋,胡杰
    功能材料. 2016, 47(5): 133-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热法制备了不同浓度(0%,1%,3%和5%(摩尔分数))Au掺杂的花状In2O3微结构。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对合成的In2O3的晶相、成分和微观形貌进行表征与分析。分析结果表明,制备的花状微结构的平均粒径约4 μm,花状纳米片的厚度约为25 nm。同时,对制备的Au掺杂In2O3气体传感器的气敏特性进行了研究,实验结果表明,在最佳工作温度(250 ℃)条件下,3%(摩尔分数) Au掺杂In2O3气体传感器对100×10-6丙酮气体的灵敏度达到23.1,响应时间和恢复时间分别为10和13 s。最后对Au掺杂In2O3的气敏机理进行了分析。
  • MnO2掺杂NiFe2O4的初期烧结动力学特征
    杜金晶,王斌,刘宜汉,姚广春
    功能材料. 2016, 47(5): 138-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    借助热膨胀仪,采用恒升温速率法研究了升温速率和添加剂MnO2对镍铁尖晶石的初期烧结行为影响。结果表明,较低的升温速率可以使样品获得较大的线收缩,添加MnO2,可以降低样品的开始形成烧结颈温度,加快镍铁尖晶石的致密化过程。添加MnO2后各体系的初期烧结均由晶界扩散机制转变成了体积扩散机制,烧结过程的表观活化能均大幅下降,其中添加1.0%(质量分数)MnO2的体系下降最为明显,从未添加时的813.9 kJ/mol降到了441.9 kJ/mol。
  • 单斜与立方CuO热力学性质模拟计算与分析
    郑忠,周晓龙,周允红,张浩,陶麒鹦,周兆波
    功能材料. 2016, 47(5): 142-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过对单斜与立方氧化铜两种晶体结构的模型建立、几何优化、声子谱以及热力学计算与分析,发现单斜和立方两种结构的氧化铜的热力学不稳定性主要是由O原子造成的,其中单斜氧化铜的热力学性质无论是低温时还是高温时都由Cu原子和O原子共同主导,而立方氧化铜的热力学性质在低温时由Cu原子主导,高温时由O原子主导;从声子态密度的计算分析获得了两种结构氧化铜的热力学性质;同时得出了单斜氧化铜晶体和立方氧化铜晶体之间的相转变热力学温度为1 013.28 K。
  • 壳聚糖等复配改性剂改性蜂蜡及对压缩杨木表面性能影响
    任丽丽,蔡英春,任丽敏,孙晓敏,孔繁旭,宣丽慧,柴豪杰
    功能材料. 2016, 47(5): 147-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用纳米TiO2、壳聚糖、酸性染料和中性染料,分别对蜂蜡进行直接共混改性,以压缩杨木为改性蜂蜡烫蜡基材,通过SEM、TG等手段对改性蜂蜡烫蜡基材进行表征。结果表明,烫蜡改性材料中O、N、Au、S、Ti等元素成功的渗透进压缩杨木的纹孔中,染色渗透性强,颜色丰富;当质量分数为10 g蜂蜡、0.2%壳聚糖、0.05%中性红直接混合改性时,压缩杨木表面染色均匀,耐久性、表面光泽度、接触角及纹理明显性的变化有较好的改善,压缩杨木表面的涂饰效果最理想,即蜂蜡改性效果最佳。
  • 蒙脱土的改性及其悬浮液的流变行为
    廖晓凤,薄文祥,严秋玲,殷先泽,陈东志,张宏伟
    功能材料. 2016, 47(5): 154-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    4种可与蒙脱土进行非共价作用的小分子化合物(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB、十二烷基硫酸钠,SDS、4-氨基丁酸,AA和八季铵基笼型聚倍半硅氧烷,Poss)、两种可与蒙脱土进行共价作用的小分子化合物(1,3-丙烷磺内酯,PS和γ-氨丙基三乙氧基硅烷,KH550)和3种聚合物大分子(聚乙烯亚胺,PEI、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物,PAADDA和季铵化聚乙烯亚胺,QPEI)被用来改性钠基蒙脱土。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪、热重分析仪和激光粒度仪对改性蒙脱土进行了表征,并测试了改性蒙脱土与对氯甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物的N,N′-二甲基乙酰胺悬浮液的流变行为。结果表明,所有的改性蒙脱土的层间距都有所增加,其中QPEI改性蒙脱土的层间距达到2.41 nm;小分子改性的蒙脱土疏水性越强,Zeta电位就越高,其中CTAB改性蒙脱土的Zeta电位由-38.5 mV增加至31.2 mV;添加改性蒙脱土的悬浮液呈现非牛顿流体行为,在高剪切速率区显示弱剪切变稀现象,其中含QPEI改性蒙脱土的悬浮液粘度增加达40%以上。
  • 温度对微波溶剂热合成LiMnPO4/C结构及性能的影响
    刘真珍,黄巧英,姚华,苏静,龙云飞,吕小艳,文衍宣
    功能材料. 2016, 47(5): 159-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以MnSO4·H2O和Li3PO4前驱体为原料,以水和二甘醇(DEG)的混合物为溶剂,采用微波溶剂热法合成LiMnPO4/C复合正极材料,用XRD、SEM、CV、EIS和恒电流充放电技术研究了温度对微波溶剂热合成材料的结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,随着反应温度的增加,块状前驱体Li3PO4逐渐转变为片状LiMnPO4。190 ℃时合成的材料为Pmnb空间群橄榄石型结构LiMnPO4晶体。该温度得到的LiMnPO4/C的1 C放电比容量为108.3 mAh/g,循环50次后容量保持率高达99.9%。
  • 六苯氧基环三磷腈的合成及其热稳定性研究
    宝冬梅,刘吉平,谢兵,潘羽,卢运贤,王化彪
    功能材料. 2016, 47(5): 165-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    六苯氧基环三磷腈(HPCTP)是一种环境友好型阻燃剂,因具有良好的耐热性和阻燃性而备受关注。以六氯环三磷腈(HCCP)、苯酚和氢氧化钠为原料制备HPCTP,经红外光谱(IR)、X射线衍射分析(XRD)、核磁共振(NMR)、元素分析(EA)、质谱分析(MS)、差热(DSC)和热重(TG)等分析手段对产物的结构和热稳定性进行了表征,并考察了反应温度、反应时间和投料比例3个因素对HPCTP收率的影响。结果表明,以THF为溶剂,n(苯酚):n(NaOH)=1:1,n(苯酚):n(HCCP)=8:1,65 ℃回流反应48 h,HPCTP的收率为92.0%。热稳定性研究表明,HPCTP的热稳定性较好,在N2气氛下的起始分解温度为365 ℃,适合作为阻燃剂添加到聚合物基材中,而且可以将其应用到对加工温度要求比较高的体系中去。
  • 超磁致伸缩驱动器磁滞非线性数值模拟研究
    喻曹丰,何涛,王传礼,邓海顺,鲍焱
    功能材料. 2016, 47(5): 170-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    针对超磁致伸缩驱动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)具有磁滞非线性现象,以经典Jiles-Atherton模型为基础,建立了包含偏置磁场强度和预压应力的GMA磁滞非线性模型,进行了数值仿真分析,得到了偏置磁场强度和预压应力对GMA磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的影响规律。结果表明,偏置磁场强度对磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的形状影响较大,调整偏置磁场强度的大小,可改变磁化强度曲线的线性区间,并能抑制或消除磁致伸缩应变曲线的倍频效应;预压应力对磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的形状影响较小,施加不同的预压应力,可改变磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的变化率。这与现有试验得到的结论相吻合,验证了所建磁滞非线性模型的合理性。
  • Zr30Ni70合金水分解反应性能研究
    姚勇,黄志勇,熊仁金,张志,宋江锋,罗德礼
    功能材料. 2016, 47(5): 176-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    针对ITER HCCB-TBM氚提取系统氚化水分解处理需求,考察了Zr30Ni70合金在500 ℃下的吸氢特性和水分解反应前后的物相变化,并采用微型固定床反应器考察了不同粒度合金在500 ℃下对惰性气体中微量水的分解反应性能。结果表明,Zr30Ni70合金吸氢量极低,满足Sievert定律;合金水分解的有效成分是Zr,反应产物为ZrO2;合金粉体粒径越小,床层水分解的穿透容量越大;粉体造粒后可兼顾低床层压降和高穿透容量;水蒸汽浓度变化对穿透容量基本无影响,氢含量低于1%时对穿透容量无影响;当造粒颗粒床层高度超过120 mm,床层利用率＞98%。
    • 工艺·技术
  • 纳米晶Cu-Al合金去合金化制备纳米多孔铜及其力学性能研究
    姚彦菲,连利仙,刘颖,孔清泉,安旭光
    功能材料. 2016, 47(5): 180-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用高能球磨结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了纳米晶Cu-Al合金,进而通过去合金化法获得纳米多孔铜块体材料。研究了合金成分对纳米晶Cu-Al前驱体物相演变、去合金化处理获得的纳米多孔铜微观结构和力学性能的影响。结果表明,当合金中铜含量较低时,纳米晶Cu-Al前驱体由α-Al固溶体和Al2Cu两相组成;随着铜含量的增加,前驱体中α-Al固溶体相逐渐减少,Al2Cu相逐渐增加;当铜含量增加到32%时,纳米晶Cu-Al前驱体中仅有Al2Cu单相。此外,随着铜含量的增加,纳米晶Cu-Al前驱体去合金化处理后,其纳米多孔铜微观结构由微米/纳米双级复合孔逐渐转变为孔径均匀的三维连通纳米孔,并且纳米多孔铜块材的压缩强度逐渐增大。
  • 无卤阻燃剂的复配对EVA保温材料阻燃性能的影响
    刘小箐,许绿丝,纪炜坤,杨城君,苑媛
    功能材料. 2016, 47(5): 185-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    在弹性乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)发泡体系中,添加氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)、红磷3种无卤阻燃剂,研究它们对体系阻燃性能的影响。结果表明,MH、ATH和红磷单独添加均可以不同程度改善EVA发泡体系的阻燃性,但仍较差。MH、ATH和红磷3种阻燃剂复配添加可以大大提高EVA发泡体系的阻燃性能。当MH和ATH添加量分别为32.1%和10.7%,红磷的添加量为5%时,阻燃性能最好,制备的无卤阻燃保温材料的导热系数为0.079 W/(m·K),极限氧指数值(LOI)为34.5%,垂直燃烧性能为V-0级,水平燃烧性能为HB级,满足防火材料B1级的要求,同时解决了保温发泡材料的脆性问题。
  • 纳米级TiO2中空球的制备
    邹汉波,卢恒,陈胜洲
    功能材料. 2016, 47(5): 190-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以聚苯乙烯(PS)乳液为模板,首先合成了PS/TiO2复合微球,采用回流溶解出PS模板的方法,制备出纳米级TiO2中空球。探讨了不同单体浓度、引发剂用量、乳化剂用量以及反应温度对聚苯乙烯乳液的影响。利用XRD、TG、BET、IR和UV-Vis手段对合成的纳米颗粒进行了表征。研究发现80 ℃下,单体浓度占总质量的20%、引发剂和乳化剂分别为单体质量的0.3%和3%、回流时间为12 h时,可以得到外径为180 nm、比表面积为283.4 m2/g的TiO2中空球,且中空球的壳层由大量粒径为8~10 nm的TiO2颗粒紧密堆积而成。
  • 双醛低聚异麦芽糖交联脱细胞猪真皮基质的研究
    陈一宁,但年华,王磊,何灿,但卫华
    功能材料. 2016, 47(5): 195-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用新型交联剂氧化低聚异麦芽糖(IMODA)交联脱细胞猪真皮基质(pADM),优化最佳交联条件,考察了交联材料(IMODA-pADM)的收缩温度、改性指数、傅里叶红外光谱、机械性能、亲水性、吸湿性、表面形貌、耐酶解性能及细胞相容性。结果显示,交联材料的收缩温度随IMODA的用量、反应温度、反应时间的增加而先增大后趋于稳定,随pH值的增加而先增大后减小。交联最优条件为,反应温度37 ℃、用量16%、反应时间18 h、pH值为9.4;随用量增大,交联材料改性指数增大,物理机械性能提高,亲水性与吸湿性略有降低,耐酶解性能大幅提高;交联后材料更为紧实,材料表面有利于细胞粘附生长,细胞形态良好,细胞毒性为0-Ⅰ级。
  • 碱蚀液浓度对纯铝表面二次浸锌的影响
    张健,陈国宏,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明
    功能材料. 2016, 47(5): 201-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    二次浸Zn是Al材电镀的前处理工艺。Al材碱蚀不当,将对浸Zn乃至后续的电镀过程产生十分不利的影响。研究了在不同浓度NaOH碱蚀液中碱蚀粗化后的纯Al基材及随后二次浸Zn层的表面形貌,并考察了Al材表面电镀Cu层的质量。结果表明,当碱蚀液浓度20 g/L,浸渍时间1 min时,Al基材表面形成大而深的腐蚀坑,Al基材晶界处腐蚀尤其严重,浸Zn层难以将这些腐蚀坑覆盖。而当碱蚀液浓度5 g/L时,在相同的浸渍时间下,Al基材表面粗糙度适中,无大而深的腐蚀坑,浸Zn层覆盖率高达95%以上,其表面电镀Cu层的质量良好。
  • 核壳结构SiO2@Ag@Cu2O与SiO2@Ag@Cu复合颗粒制备研究
    梁霄,连利仙,刘颖,孔清泉,汪莉
    功能材料. 2016, 47(5): 207-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.039
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过在不同粒径的二氧化硅微球模板上进行化学镀银得到SiO2@Ag粉体,并进一步在不同尺寸的SiO2@Ag复合结构上沉积Cu2O、Cu得核壳结构SiO2@Ag@Cu2O与SiO2@Ag@Cu混合粉末复合颗粒。发现通过改变镀铜液的pH值与还原剂滴加速率等参数可以控制包覆表层的物相,当pH值低于10时,不会出现含有铜元素的沉积层;当pH值处于10~11之间,且降低还原剂滴速有利于得到Cu2O镀层;pH值提高至12且还原剂滴加速率增高则有利于在表面得到Cu单质包覆层。
  • 刻蚀转移掩蔽膜用单分散SiO2纳米小球制备
    王影,王权岱,肖继明,王莉,李鹏阳
    功能材料. 2016, 47(5): 212-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    在无水乙醇中以氨作催化剂,正硅酸乙酯为硅源,通过传统溶胶-凝胶工艺制备单分散二氧化硅球形颗粒,通过扫描电子显微镜(SEM)进行研究各种反应条件正硅酸乙酯、氨和水的浓度、水解温度等对二氧化硅小球颗粒大小和形貌的影响。结果显示,正硅酸乙酯、氨水浓度增加而SiO2小球粒径增大;去离子水量的增加而SiO2小球粒径变小;温度升高团聚现象明显减少;陈化时间影响团聚,但团聚现象是可逆变化。讨论了二氧化硅小球颗粒在不同反应条件下的形成机理,以及由于SiO2 纳米小球的表面能高、稳定性差、使用中易产生团聚现象原因及解决的方法。
  • 苯环侧基磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能研究
    李东升
    功能材料. 2016, 47(5): 217-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以 1,1-二(4-羟苯基)-1-苯基乙烷,对苯二酚和4,4’-二氯二苯砜为单体,通过亲核取代反应,制备出一系列带有苯环侧基的聚芳醚砜共聚物。以氯磺酸为磺化剂对聚合物进行磺化得到了磺酸基在苯环侧基上的磺化聚芳醚砜树脂。用红外光谱( FT-IR),核磁共振谱(1H-NMR)表征了聚合物结构。通过观察透射电镜发现离子簇无规律地分散在膜中。性能测试结果表明,这些侧链磺化的质子交换膜具有优异的耐热性、机械性能,高的电导率及低的甲醇渗透率。
  • PLD法在c面蓝宝石衬底上制备纤锌矿ZnS外延薄膜
    张蕾,方龙,刘攀克,刘越彦,黎明锴,何云斌
    功能材料. 2016, 47(5): 224-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.042
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用脉冲激光沉积方法以ZnS为靶材c面蓝宝石为衬底制备了一系列的ZnS薄膜,并采用四圆单晶衍射仪研究了薄膜的晶体结构及其与衬底的取向关系。首先研究了沉积温度对ZnS薄膜质量的影响,结果表明,所有制备的ZnS薄膜均为六方纤锌矿结构;在衬底温度为750 ℃时所制备的薄膜具有较好的晶体质量,并表现出与蓝宝石衬底明确的外延关系[ZnS(001)∥Al2O3(001)且ZnS(110)∥Al2O3(110)]。进一步研究了在750 ℃下加入不同厚度的ZnO缓冲层对于ZnS薄膜晶体质量的影响,结果表明在沉积ZnS薄膜前先沉积一层ZnO薄膜缓冲层可以进一步有效提高ZnS薄膜的晶体质量和面外取向性,其中在沉积时间为2 min的ZnO缓冲层上制备的ZnS外延薄膜晶体质量最好,其(002)面摇摆曲线半高宽为1.35°。本文结论对于研究ZnS薄膜制备光电器件具有重要的意义。
  • 工艺气体比例对微波MOCVD沉积氧化铝膜性能影响
    张健,巴德纯,赵崇凌,杜广煜,刘坤
    功能材料. 2016, 47(5): 227-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.043
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    AlO薄膜作为高效太阳能电池中P层钝化薄膜引起了光伏龙头企业的关注。本文利用自主研发的线性微波等离子增强化学气相沉积系统(LMW-MOCVD)在单晶硅基体上用不同N2O和TMA特气比例制备氧化铝膜层样品,并通过SEM、SE800椭偏仪对薄膜的成分、表面形貌、厚度、沉积速度、折射率测试分析。实验结果表明,随着N2O比例增大,薄膜中O/Al原子比例有上升趋势;膜层沉积速度显著降低;膜层折射率开始趋于稳定而后迅速降低。所以,工艺气体比例对LMW-MOCVD沉积氧化铝膜的性能有明显影响。
  • PLA/PBAT/PCL生物降解复合材料的制备及其性能分析
    周志斌,刘跃军,崔玲娜,文涛
    功能材料. 2016, 47(5): 231-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.044
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以聚乳酸(PLA)和己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)为基材,聚己内酯(PCL)为相容剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/PCL复合材料,研究了所得复合材料的热性能、力学性能和流变性能。结果表明,当PCL含量为2%时,复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值;随着PBAT含量的增加,复合材料的熔融结晶温度Tc逐渐降低,而其初始热分解温度To先上升后下降;当PBAT的含量为15%时,To最大,其值为334.18 ℃。当PBAT含量从0增加到20%时,复合材料的冲击强度从3.26 kJ/m2增加到7.07 kJ/m2,其断裂伸长率则从2.46%增加到118.22%;另外,随着PBAT含量的增加,复合材料的熔体弹性增加。
  • 水热法合成Ag2S/Bi2S3复合材料及其热电性能研究
    罗世阶,鲜聪,王伟,谢淑红,陈秋帆,闫艳慈,周小元
    功能材料. 2016, 47(5): 238-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.05.045
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热合成法结合放电等离子烧结技术制备了Ag2S/Bi2S3块体热电复合材料。采用XRD、SEM和TEM对合成粉末材料的相组成和微观形貌进行分析,闪光法和塞贝克系数/电阻测量系统测试复合块材的热电性能,系统地研究了Ag2S的含量对Ag2S/Bi2S3复合材料热电性能的影响。实验结果表明,水热法成功地合成了具有球形结构的Ag2S/Bi2S3复合粉末;块体样品的塞贝克系数都为负,说明样品为n型半导体;适量的Ag2S复合Bi2S3不仅有效地降低了材料的热导率,同时也提高了电导率;当Bi2S3与3%的Ag2S复合时样品的热电优值(ZT值)最大,其在724 K时的ZT值为0.23,为纯Bi2S3样品在该温度ZT值的2.3倍。
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