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2016年, 第47卷, 第4期 刊出日期:2016-04-30
  

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    热点·关注
  • 徐晶,杜雅莉,白慧莉
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    研究了钙源种类对脲解型微生物诱导碳酸钙沉积的生物-化学过程的影响。利用电位分析法实时测试了沉积过程中钙离子、铵离子及pH值的变化,并利用显微计数对细菌浓度进行了监测。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和分析红外光谱(IR)对沉积产物进行了研究。结果表明,不同钙源环境下脲解型微生物诱导矿化沉积都存在化学沉淀、微生物诱导矿化沉积和沉淀完全3个阶段;有机钙源环境下细菌的产矿动力比在无机钙源中高,且两种钙源所获得的方解石晶体沉积物在形貌上差异显著。
  • 李华展,李永财,兰琳,李思维,陈立富,丁马太
    功能材料. 2016, 47(4): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.002
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    采用真空袋工艺制备了纤维体积分数为10%~40%的单向碳化硅纤维/环氧树脂复合材料,研究其力学性能和介电性能,计算其吸波性能和反射率。结果表明,在10%~25%范围内,随着碳化硅纤维体积分数的提高,复合材料的介电损耗实部、虚部及损耗角正切值均增大,反射率减少,即吸波能力增大;而在高于25%之后,就吸波能力而言,存在着最优纤维体积分数值;在纤维体积分数固定之后,就吸波能力而言,也存在着最佳的材料厚度;当复合材料的SiC纤维体积分数为25%、厚度为3 mm时,其在X波段内的反射率均低于-5 dB,最低为-9.9 dB,平均值为-7.8 dB。
  • 涂盛辉,胡亚平,张婷,朱敏剑,梁海营,彭海龙,杜军
    功能材料. 2016, 47(4): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.003
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    采用溶剂热法合成了石墨烯-CuO/TiO2复合催化剂,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、结构和光学特性。以H2PtCl6为无机前驱体对其进行Pt负载,研究了不同石墨烯负载量对制氢活性的影响及太阳光下的制氢活性。结果表明,石墨烯负载量为0.5%(质量分数)时,复合催化剂制氢活性最高,石墨烯和CuO协同作用提高了TiO2对可见光的利用及光催化分解C2H5OH/H2O制氢活性。在可见光下照射5 h后,样品的产氢量达到1 083.54 μmol,太阳光光照5 h后产氢量(4 374.51 μmol)为P25(1598.25 μmol)的2.74倍。
  • 齐磊,王国祥,李双,沈祥,徐培鹏,李军,吕业刚,戴世勋,聂秋华
    功能材料. 2016, 47(4): 17-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.004
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    采用磁控溅射法制备了Ge15Ga10Te75薄膜,研究溅射工艺对薄膜结构与性能的影响,并分析了在不同热处理温度(200~280 ℃)退火后薄膜光学特性的变化。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微拉曼光谱仪、分光光度计等测试手段对热处理前后薄膜样品的微观结构和光学特性进行了表征,结果表明,3次不同工艺下制备的沉积态薄膜组分与靶材偏差较小,且均是非晶态。沉积态薄膜的短波截止波长均在1 μm左右;当退火温度(Ta)大于薄膜的玻璃转化温度(Tg)时,薄膜的光学带隙(Egopt)随着退火温度的增加而逐渐减小,沉积态薄膜的光学带隙分别为1.05,1.06和1.07 eV,而在280 ℃退火后薄膜光学带隙分别降至0.38,0.42和0.45 eV,以上3次实验结果表明,不同工艺下制备的Ge15Ga10Te75薄膜组分均匀可控,热学和光学参数较一致。
  • 王伟强,张会娟,齐民
    功能材料. 2016, 47(4): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.005
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    超弹性镍钛合金支架在植入前的大幅度压缩和脉动受载过程对支架的安全性有重要影响。大幅度压缩会使支架局部产生较大的应变,当此应变超出了材料的应变极限时会使材料发生永久性变形。支架植入体内后,血管的脉动会使支架受到周期的压缩载荷,并形成疲劳循环。针对大波段Z形支架,运用有限元法分析了支架V形连接弧半径和支撑筋长度对支架压缩过程和脉动循环过程受力的影响。结果表明,支架在植入压缩和脉动服役时,V形连接弧内侧受压缩,外侧受拉伸;增加支架支撑体长度和连接弧半径均使支架的压缩应变减小并使其耐疲劳性增加。另外在评价支架安全性时,不仅要分析支架的长期耐疲劳性,也要考虑其在植入前大幅度压缩时的受力情况。
  • 综述·进展
  • 李莉,莫尊理,郭瑞斌,刘焕东,祁磊,武琦钧
    功能材料. 2016, 47(4): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.006
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    磁性材料具有独特的结构和优异的性能已被广泛的应用于生物医学领域,通过表面修饰磁性材料可使生物材料表面有更好的生物相容性。综述了磁性材料在磁共振成像、生物分离、靶向药物载体、磁流体致热治疗等方面的研究进展和应用前景。
  • 李晓燕,李凯娣,曲冬琦
    功能材料. 2016, 47(4): 33-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.007
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    相变微胶囊悬浮液作为一种潜热型功能流体,其独特的性能使其受到科研工作者的关注。在回顾了现有相变微胶囊悬浮液传热性能的研究进展,对相变微胶囊悬浮液的导热性能、对流传热特性分别进行介绍。讨论了悬浮液的体积浓度、雷诺数(Re)、斯蒂芬数(Ste)、努塞尔数(Nu)及无量纲过冷度等因素对相变微胶囊悬浮液换热能力的影响,以及相变微胶囊悬浮液管内换热特性。本文针对相变微胶囊悬浮液中添加纳米粒子(纳米Al2O3, 纳米Fe, 纳米TiO2)和磁性材料对其导热系数和强化传热的提升情况进行了讨论,并指出了目前研究存在的问题和今后研究的发展方向。
  • 研究·开发
  • 王学川,张哲,郭子东,王娜,强涛涛
    功能材料. 2016, 47(4): 40-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.008
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    以异佛尔酮而异氰酸酯、含磺酸基的聚酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、1,4-丁二醇为原料,以叔胺型扩链剂为亲水扩链剂,将含有阴离子磺酸基的水溶性聚酯多元醇引入到阳离子性的水性聚氨酯分子结构中,制备出含有阴、阳两性离子型聚氨酯。利用红外光谱、透射电子显微镜、激光粒度分析仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和乳液电位分析等手段对两性离子乳液进行了分析表征,结果发现两性离子水性聚氨酯在不同pH值环境下具有不同的电离状态,乳液在酸性条件下,zeta电位为50.4 mV,呈现阳离子性,乳液在碱性条件下,zeta电位为-48.3 mV,乳液显示为阴离子性,说明水性聚氨酯具有阴、阳两性特征。因此两性离子型水性聚氨酯较单一离子特性的水性聚氨酯在烘干过程中更容易产生胶粒与胶粒间作用力,能够表现出更大初粘性,更适合制备水性聚氨酯粘合剂。
  • 梁浩,李德才,张志力
    功能材料. 2016, 47(4): 45-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.009
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    采用“一锅法”,即在“共沉淀法”合成纳米Fe3O4颗粒之前,直接加入油酸(表面活性剂),合成了油酸包覆的纳米Fe3O4颗粒。并通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、热重分析仪(TGA)对颗粒进行了表征,重点研究了油酸用量对纳米Fe3O4颗粒的结构、成分、形貌、尺寸、磁化强度的影响。结果表明,在实验中,油酸与Fe3O4摩尔比为0.4时,采用“一锅法”可合成9 nm左右、分散性良好、饱和磁化强度在56 A·m2/kg的纳米Fe3O4颗粒。
  • 杨庆浩,屠钟艺,后振中
    功能材料. 2016, 47(4): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.010
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    在二元非离子型表面活性剂介入下,采用化学氧化界面聚合法,在0 ℃下制备聚吡咯薄膜。研究了Span80/Tween80复配体系在界面聚合中对聚吡咯成膜的影响,并利用红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析、循环伏安法以及交流阻抗法对聚吡咯膜的性能进行表征。结果表明,在HLB值较低时,聚吡咯微观形貌相互缠结交织在一起,形成孔洞型三维网状形貌;随着HLB值的增加,聚吡咯形貌变得更加均匀和蓬松,最终形成类“水藻”结构;当HLB值为11.0,添加Span80浓度1.12 g/L、Tween80浓度1.88 g/L时,制备的聚吡咯膜比电容值达100.72 F/g,且循环寿命较佳。
  • 崔静,邱玉宇,卢杭诣,聂清欣,魏取福
    功能材料. 2016, 47(4): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.011
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    采用共混和同轴静电纺制备了负载盐酸四环素药物的聚乙烯醇-苯乙烯吡啶盐(PVA-SbQ)/玉米醇溶蛋白(Zein)复合纳米纤维,在紫外光照射下得到光交联载药PVA-SbQ/Zein复合纳米纤维。利用扫描电镜(SEM)对不同纤维的形貌和直径分布进行了分析;采用透射电镜(TEM)对不同静电纺丝法制备的纳米纤维结构进行了观察和比较;强力测试表明同轴静电纺丝制备的纳米纤维力学性能更强;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)曲线表明载药PVA-SbQ/Zein复合纳米纤维保持了原有的化学功能基团;最后比较了两种方法制备的载药纳米纤维膜的药物释放行为。
  • 吴双,刘玲,丁绍楠,李风萍,兰琳,刘安华
    功能材料. 2016, 47(4): 60-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.012
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    采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、SEM、拉曼光谱等分析方法对国产低氧高碳型碳化硅纤维表面进行了研究。结果表明,纤维表面光滑、致密,以SiCxOy组成为主、SiC次之、SiO2最少,并有无定形碳存在。该纤维表面物理与化学特性有利于形成结合强度适中的复合材料界面,从而提高复合材料的强度和断裂韧性。
  • 王飞,刘朝辉,邓智平,贾艺凡,丁逸栋,班国东,林锐
    功能材料. 2016, 47(4): 64-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.013
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    以低导热系数的SiO2气凝胶颗粒为保温骨料,采用等体积替换法替换砂浆中的沙制备SiO2气凝胶砂浆,主要研究当SiO2气凝胶颗粒的替换比例分别在10%,20%,30%,40%,50%和60%时,对砂浆的密度、力学性能、吸水率以及导热系数等性能的影响,并在此基础上,通过添加纤维、引气剂和胶粉来对砂浆做改性,重点研究了各掺量对砂浆导热系数的影响,结果表明,当其掺量分别为0.2%,0.05%和1%时,导热系数达到最低为λ=0.0859 W/(m·K)。
  • 杨博,陈诺夫,孔凡迪,牟潇野,陶泉丽,白一鸣,陈吉堃
    功能材料. 2016, 47(4): 70-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.014
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    以石墨片为衬底,利用磁控溅射技术生长多晶硅籽晶层,退火处理后用CVD制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明,在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向,这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明,石墨片上多晶硅外延层生长良好,说明石墨片作为廉价衬底之一,有望投入工业化生产,以降低太阳能电池的制作成本。
  • 季强,宋鹏,王逸群,廖红星,陆建生
    功能材料. 2016, 47(4): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.015
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    高温服役过程中热障涂层的MCrAlY粘结层形成致密的氧化铝层,从而提高了涂层和基体的抗氧化性能。利用等离子喷涂制备的热障涂层,其粘结层中的Co与Ni的含量和界面微观结构是影响氧化的重要因素。通过在Ni基高温合金基体上利用低压等离子喷涂(LPPS)分别制备粘结层为CoNiCrAlY和NiCoCrAlY的热障涂层进行高温循环氧化实验,比较研究了这两种热障涂层在1 050 ℃下的循环氧化寿命和失效特征。研究表明粘结层表面形貌对氧化物的生长具有重要影响,其中CoNiCrAlY粘结层更易在TGO层中形成尖晶石氧化物,最终无法形成连续的Al2O3层,导致涂层失效,而NiCoCrAlY粘结层表现出不同的失效方式。同时,粘结层和基体中Ni、Co等元素在氧化过程中存在强烈的互扩散,Co与Ni含量对两种涂层BC/基体界面处宏观空洞的生长产生了不同影响。
  • 朱彦敏,宋月鹏,康杰,高东升,毛志泉,KIMHyoungseop
    功能材料. 2016, 47(4): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.016
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    通过腐蚀法制备SiC量子点荧光标记材料,以硝酸和氢氟酸为腐蚀剂,通过超声空化破碎分散及超重力场层析剪裁,得到SiC量子点水相溶液,研究了制备工艺参数对光学特性的影响,结果表明,降酸清洗次数、超声时长对量子点光致发光峰值(荧光强度)的影响最为显著,而腐蚀剂成分及配比、超重力系数在一定程度上影响了其光致发光强度及发射光波长,同时腐蚀剂成分中氢氟酸含量的增加使得光致发光峰值位置发生红移,而超声时长及超重力系数的增加使得SiC量子点光致发光峰值位置发生蓝移。并对SiC颗粒腐蚀过程相关机制也进行了探讨。
  • 马波,朱春林,黄洋,陈春涛,孙东平
    功能材料. 2016, 47(4): 84-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.017
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    以硫酸铜为铜源,细菌纤维素(BC)为碳源,通过原位还原和高温热解的方法制备了碳化细菌纤维素包裹铜纳米粒子(CBC/Cu)。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)对结构和微观形貌进行了表征。用CBC/Cu修饰的玻碳电极作为工作电极,用循环伏安法测试对硝基苯酚在碱性水溶液中的电化学行为,与裸玻碳电极相比较,结果表明该修饰电极具有良好的电化学催化性、高稳定性和重现性。
  • 王岚,弓宁宁,邢永明
    功能材料. 2016, 47(4): 88-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.018
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    为了研究沥青混合料在冻融循环及除冰盐溶液共同作用下的抗裂性能,在断裂力学理论基础上,采用半圆试件弯拉实验,并通过J积分来评价沥青混合料的抗裂性能;利用极差分析法原理和灰色关联熵分析法原理深入分析沥青种类、冻融循环次数和除冰盐浓度对沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明,盐冻融循环作用下,对断裂韧度影响程度的大小关系为沥青种类>冻融循环次数>除冰盐浓度;与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和复合胶粉改性沥青混合料相比,橡胶粉改性沥青混合料具有更好的抗裂性;随着冻融循环次数及盐浓度的增加,混合料的抗裂性逐步降低。
  • 张会娟,王伟强,齐民
    功能材料. 2016, 47(4): 94-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.019
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    自膨胀式血管支架的成功服役主要受制作材料和支架几何参数的影响。大波段Z型支架由于其实验室制作工艺简单、便于测试、有好的临床适用性,广泛用于实验分析和有限元分析中。本文主要运用有限元法,分析了自膨式Z型支架几何参数对其力学服役的影响。通过参数化模拟对照,发现增加顶端圆弧半径、增加支撑体长度、增加圆周V型个数均会减小支架径向抗力。但是支架超出血管的尺寸对径向抗力影响不大。对支架脉动受载及易疲劳区位置进行分析表明,支架在服役时,舒张压和收缩压下平均应变和交变应变分布不一致,最先发生疲劳的位置是支架顶端圆弧内侧,受力状态是压缩。
  • 朱娜娜,李越,高会元
    功能材料. 2016, 47(4): 99-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.020
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    以BTDA-ODA型聚酰亚胺为基质膜材料,2-甲基咪唑锌(ZIF-8)为掺杂剂,制备了聚酰亚胺基杂化膜(PI/ZIF-8)。运用FT-IR、XRD、SEM和EDS等表征方法,对ZIF-8含量不同的杂化膜的化学结构和微观结构进行了分析,并对杂化膜进行了CO2和N2单一气体渗透测试。结果表明,ZIF-8与PI两相完全相容且杂化膜对CO2表现出很高的渗透选择性。当ZIF-8质量分数为7%(PI/7Z)时,CO2的渗透系数为2.79×10-9 mol·m-2s-1Pa-1,相应的CO2/N2理想选择性系数达到最大值13.6,远大于努森扩散的分离系数0.79。
  • 杨薇,杨玉鹰,蔡亦金,张桂乔,罗颖
    功能材料. 2016, 47(4): 105-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.021
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    以聚氧乙烯(PEO) 为亲水改性剂、纳米 TiO2颗粒作为光催化助氧剂,与低密度聚乙烯(LDPE) 树脂复合制备了光氧化-生物降解TiO2/PEO/LDPE 纳米复合薄膜。通过密封堆肥和土壤微生物的降解实验,研究了该复合薄膜在空气中紫外光氧化降解后的生物降解性能。结果表明,TiO2/PEO/LDPE 复合薄膜在UVA340的紫外光照射600 h后,发生了明显的降解,羰基指数增大,产生了大量羰基类的化合物,结构发生明显的破坏;光氧化后的薄膜碎片经过180 d的堆肥或254 d的土壤微生物降解后,其矿化率达到15.26%,薄膜表面长满了孢子及大量的菌丝,能够为微生物的生长提供所需的碳源。PEO的加入能提高纳米TiO2在LDPE基体中的亲水性,从而提高其光催化氧化活性,使得LDPE薄膜的光氧化降解程度明显增大,有利于其后续的生物降解。
  • 乐文凯,袁子洲,李断弦,周子刚,王林
    功能材料. 2016, 47(4): 110-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.022
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    采用真空单辊甩带法制备出成分为(Zr56Al16Co28)100-XYX(X=0,2,4)的合金试样,利用X射线衍射(XRD)、电化学极化曲线和场发射扫描电镜(SEM)研究了Y对Zr-Al-Co非晶合金在1 mol/L HCl溶液中腐蚀行为的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法分析耐蚀性的影响机理。结果表明,(Zr56Al16Co28)100-XYX(X=0,2,4)非晶合金的耐腐蚀性能优于不锈钢(1Cr18Ni9Ti),适量地添加稀土元素Y能提高非晶合金费米能级,促进钝化膜形成,从而显著提高了非晶合金的耐腐蚀性。
  • 李雷鸿,李国梁,惠彬,胡海清
    功能材料. 2016, 47(4): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.023
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    采用层层自组装法成功制备了以光敏变色材料和聚乙烯醇(PVA)为基质的光敏变色复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分别表征了光敏变色复合薄膜的化学组成和横断面形貌;研究了复合薄膜在紫外光照射下的光敏变色性能;用万能力学试验机和热重分析(TGA)分别检测了复合薄膜的力学性能和热稳定性能。结果表明:光敏变色材料与聚乙烯醇通过氢键结合形成光敏变色复合薄膜;SEM分析表明,光敏变色复合薄膜是典型的“三明治”结构;随着光敏变色材料浓度的增加,复合薄膜在紫外光照射下的总色度指数 (ΔE*)呈现递增趋势;光敏变色复合薄膜的拉伸强度随光敏变色材料浓度的增加先增加后降低;复合薄膜的断裂伸长率随光敏变色材料的增加逐渐降低;TGA分析表明,光敏变色复合薄膜的热稳定性介于聚乙烯醇膜与光敏变色物质之间。
  • 王敏娣,毋志民,胡爱元,崔玉亭,徐建
    功能材料. 2016, 47(4): 119-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.024
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    采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,结合局域自旋密度近似和Hubbard U修正,对不同Co离子自旋态下及Ga掺杂LaCoO3的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算并分析了它们的电子结构。结果表明,当Co离子处于低自旋态时,LaCoO3为非磁绝缘性的绝缘体;当Co离子被激发到中间自旋态时,由于强烈的p-d轨道杂化作用,LaCoO3转变成一个有磁性的半金属体;当Co离子处于高自旋态时,体系呈现金属铁磁性,磁矩由中间自旋态的0.91 μB增大到高自旋态的2.2 μB。Ga掺杂后,体系的Co3d态电子和Ga4p态电子以及O2p态电子在费米能级附近发生p-d轨道杂化,引入杂质带,形成受主能级,使体系的导电能力增强,体系呈现半金属铁磁性,其净磁矩为4.01 μB
  • 陈昶,张伟,陈建,刘春海,曾宪光,杨瑞嵩,王龙,蒲国
    功能材料. 2016, 47(4): 125-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.025
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    利用磁控溅射法在阳极氧化铝(AAO)模板上制备了Ni亚微米柱阵列,研究了不同退火温度对Ni亚微米柱阵列结构稳定性的影响。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对不同退火温度下制备的Ni亚微米柱阵列的晶体结构以及表面形貌进行了表征。结果表明,磁控溅射法制备的Ni亚微米柱阵列具有多晶的面心立方结构,排列规则、粗细均匀,其直径约为400 nm。经400 ℃退火后,开始形成Al1.1Ni0.9和AlNi金属间化合物。500 ℃退火后,出现空心Ni亚微米柱,且Ni亚微米柱体积膨胀变粗。600 ℃退火后,Ni亚微米柱部分脱落。
  • 周青,董发勤,边亮,孙仕勇,郭玉婷,霍婷婷
    功能材料. 2016, 47(4): 129-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.026
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    分子模拟以其在分子尺度上的可视性已成为界面作用研究的一项重要手段。本文通过分子动力学研究氨基酸团簇及磷脂分子与可吸入颗粒物蒙脱石的吸附来模拟蒙脱石进入人体后与人体细胞膜膜蛋白及磷脂分子的相互作用过程。另外在计算体系中加入重金属离子Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)以了解其对该过程的影响。模拟结果证明,氨基酸和磷脂均与蒙脱石具有较好的亲和性,但氨基酸强于磷脂。重金属离子则起到了促进作用。通过密度泛函理论研究作用前后分子的电子结构发现,相互作用过程中存在以蒙脱石为供体、氨基酸和磷脂为受体的电子传递。
  • 李玲玲,倪刚,王嘉楠,李静,李微
    功能材料. 2016, 47(4): 134-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.027
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    以葡萄糖为碳源,水热法合成水溶性碳量子点(CQDs),通过超声辅助水解法将其与氯氧化铋(BiOCl)复合,制备BiOCl/CQDs复合光催化剂。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对BiOCl/CQDs的结构与性能进行了表征。并以罗丹明B为降解底物,考察不同碳点含量的复合光催化剂的光催化性能。结果表明,和纯相氯氧化铋相比,复合光催化剂的降解率有所提高。碳点浓度为1.5 mg/mL,降解时间为40 min时,罗丹明B的降解率可达到93%。
  • 阮青锋,邱志惠,黄丽萍,宋林,杨杨
    功能材料. 2016, 47(4): 139-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.028
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    以CuSO4·5H2O为原料,KOH为添加剂,酒石酸为还原剂,在水热条件下通过调整相关的实验参数,制备了一系列不同形态的Cu2O微-纳米晶体及三维十字形枝晶。采用XRD、SEM等手段对不同形态的Cu2O晶体进行了表征,探讨了不同因素变化对Cu2O晶体形态的影响。分析认为,晶体生长过程控制了晶体的具体形貌和大小,Cu2O晶体显露的单形晶面随晶体生长条件的变化而不同。在低温、弱碱性、高浓度溶液中有利于形成八面体形态的Cu2O晶体,而菱形十二面体单形晶面在高温、强碱性、低浓度溶液中形成的晶体中显露的面积有所增大。
  • 左小伟,范正洁,屈磊,安佰灵,王恩刚
    功能材料. 2016, 47(4): 143-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.029
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    Cu-Fe复合材料具有低廉的成本、良好的变形能力和优异的强化效果,从而得到国内外研究者广泛的关注,但Fe在Cu基体中有很高的固溶度,且在低温下很难析出。研究了1 000 ℃均匀化热处理对Cu-20%(质量分数)Fe复合材料微观组织、力学和导电性能的影响规律。均匀化热处理使发达Fe枝晶发生断裂和球化,这使得在随后的形变过程中Fe纤维的尺寸减小,纤维间距细化14%~24%。经均匀化热处理的试样的强度和导电率都比未经处理的试样高4%~10%,这主要是由于均匀后热处理使得Fe枝晶球化并促进了Fe的析出。
  • 周勋,罗子江2,王继红,郭祥,丁召
    功能材料. 2016, 47(4): 147-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.030
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    采用RHEED与STM技术对GaAs(001)-(2×6)表面重构下的表面形貌进行研究,研究发现GaAs(001)-(2×6)重构表面是GaAs(001)-β2(2×4)重构表面经530 ℃,1.33 μPa As BEP退火获得,在(2×6)重构下的GaAs(001)表面形貌已经进入表面存在系列单层岛和坑覆盖的无序平坦状态。为了进一步确定(2×6)重构的原胞结构,采用球棍模型对其原胞结构进行模拟,提出新的As表面覆盖率计算方法、结合STM图片分析对球棍模型进行验证和筛选,首次在实验上证实(2×6)重构原胞中存在2个As Dimers和2个Ga Dimers,并以此重构原胞结构构建理论下的(2×6)重构表面,获得结果与STM图片高度吻合。
  • 曹晓强,陈亚男,张燕,邱俊,李琳,吕宪俊,赵晓菲
    功能材料. 2016, 47(4): 152-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.031
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    以钠基蒙脱石为研究目标,利用酸碱电位滴定方法并结合表面络合模型,对蒙脱石表面电荷特性进行了实验研究及理论计算。结果表明,溶液离子强度为0.1,0.01和0.001 mol/L,蒙脱石的表面零净质子电荷点(pHPZNPC)分别为6.26,7.47和8.18,并且pHPZNPC与溶液离子强度的对数呈良好的线性关系;pH值<pHPZNPC,蒙脱石的质子化反应发生在结构电荷位和可变电荷位,pH值>pHPZNPC,蒙脱石的去质子化反应则主要发生在可变电荷位。在质子化-去质子化反应中,蒙脱石表面的结构电荷不会被中和。
  • 工艺·技术
  • 杨医博,郑子麟,郭文瑛,雷灏轩
    功能材料. 2016, 47(4): 157-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.032
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    传统再生细骨料的需水量大、强度低,较难利用。将废弃混凝土全部破碎成细骨料的全再生细骨料技术能够有效提高再生细骨料的性能。在前期研究的基础上,进行了全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的研究。研究结果表明,全再生细骨料的制备应包括破碎、筛分和整形工艺;全再生细骨料中小于0.075 和0.15 mm的细粉对其强度性能有利,不宜去除;考虑到其细粉组成包括石粉,其微粉含量限值可较现有标准有所提高。全再生细骨料相对于传统再生细骨料在性能上有很大改善,胶砂需水量小且强度高,以其配制的C30和C50混凝土性能明显优于传统再生细骨料。全再生细骨料的胶砂需水量等性能仍不如机制砂和河砂,但其胶砂强度却高于机制砂和河砂;以其配制的混凝土抗压强度(特别是高水胶比时)明显高于河砂和机制砂混凝土,但工作性能略低。综合来看,全再生细骨料能够全取代河砂和机制砂用于制备C30和C50混凝土。
  • 靳晨,刘新宽,刘平,陈小红,何代华,马凤仓,李伟
    功能材料. 2016, 47(4): 164-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.033
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    采用光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度仪和万能材料试验机等手段对C194合金连续挤压全过程的组织演变与性能特征进行研究。结果表明,C194合金连续挤压过程没有出现明显的动态再结晶组织,仅在直角弯曲后变形区观察到少量沿晶界择优析出的不完全动态再结晶细小晶粒;各变形区硬度随变形量的增加由88.7 HV提升至136.1 HV,并在直角弯曲后变形区增长减缓;挤压前后材料抗拉强度由263 MPa提高到476 MPa,延展性则由26.5%降至18.7%;挤压过程中发生第二相析出,析出物呈现尺寸为60~80 nm的椭球形和尺寸为10~20 nm且弥散分布的微小颗粒两种形貌。
  • 陈继伟,沈娟,胡文远,齐永成
    功能材料. 2016, 47(4): 169-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.034
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    以碳酸钙为模板和钙源,与磷酸氢二铵通过水热反应,制备出尺寸均匀、形态规则的空心羟基磷灰石微球。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)测试制备的样品,结果显示,制备的空心羟基磷灰石微球具有与碳酸钙微球模板相似的形貌,空心,尺寸均匀且形貌规则。并通过改变水热反应时间探索了羟基磷灰石微球的形成机理。此羟基磷灰石空心微球在生物医学领域具有较大的应用前景。
  • 吴琼,陈惠,巫静,夏笑虹,许小曙,边宏,刘洪波
    功能材料. 2016, 47(4): 174-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.035
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    采用液相氧化法对PAN基短切炭纤维进行表面改性,再与尼龙12混合,采用选择性激光烧结成形技术制备炭纤维/尼龙12复合粉体试样。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征炭纤维改性前后的表面状态、复合粉体的分散状况及烧结试样的断口形貌。探讨了复合粉体的烧结行为及烧结试样的力学性能与孔隙率的关系。结果表明,改性炭纤维表面的含氧基团在激光烧结时热分解产生气体,导致烧结试样孔隙率较高、力学性能较差。改性炭纤维经高温热处理可以在保留炭纤维表面粗糙度的同时有效降低烧结试样的孔隙率,与未改性炭纤维/尼龙12试样相比,拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量均有不同程度的提高。
  • 武小娟,李俊寿,王明远,李苏
    功能材料. 2016, 47(4): 178-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.036
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    以Mg、Al、TiO2和B2O3粉体为原料,采用自蔓延高温合成法合成了MgAl2O4和TiB2复合粉体,用稀硝酸除去产物中的TiB2及残余反应物后,获得了较高纯度的MgAl2O4。然后用MgO部分取代Mg研究了不同Mg源对合成产物的影响,用XRD和SEM检测了两组反应获得的MgAl2O4粉体,用激光粒度测试仪分析了产物的粒径大小及分布,用红外光谱仪测试了粉体性能较佳的反应酸洗产物的红外透光率。结果表明,以单一Mg粉为Mg源时,MgAl2O4的相对含量为85.96%,且颗粒较小,平均粒径为5.36 μm,粒径分布较集中,0.1~10 μm的颗粒占80.68%;以(Mg+MgO)为Mg源时,MgAl2O4的相对含量为71.55%,且颗粒较大,平均粒径为11.18 μm,粒径分布较分散,0.1~10 μm的颗粒占54.96%;综合考虑,以Mg为镁源获得的MgAl2O4粉体性能好,经红外光谱分析,可得, MgAl2O4透过率高,透过波段范围宽,在1 100~2 978 cm-1之间的红外透过率达到50%以上,高透光率的镁铝尖晶石具有低的辐射率,可应用于红外隐身材料。
  • 买买提江·依米提,艾买提江·萨伍提,司马义·努尔拉,师庆东,徐婉婷
    功能材料. 2016, 47(4): 182-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.037
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    以丙烯酸为原料,使用紫外光引发聚合制备了自交联聚丙烯酸吸水树脂(PAAsc)。采用IR、1H NMR、SEM等方法对树脂的结构进行表征。研究不同功率的紫外光源、辐照距离及反应温度对该树脂吸液率的影响。结果表明,紫外灯功率为1 000 W、聚合温度在15 ℃、光辐照时间为40 min、辐照距离为15 cm时,所制备吸水树脂的吸液率最佳,吸去离子水率为4 391 g/g,吸盐水率为206 g/g。同时,在加压条件下进行了不同保水剂吸液率的比较。
  • 唐祁峰,王勇,徐永红,章应,魏晓伟
    功能材料. 2016, 47(4): 187-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.038
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    采用包覆工艺制备了AgSnO2电接触材料,通过分散剂种类、球磨时间、活化剂种类等工艺参数的优化,制备了性能合格的AgSnO2电接触材料。实验结果表明,聚乙二醇对SnO2颗粒具有较好的分散作用,但不能完全消除SnO2颗粒团聚;液态球磨能获得组织均匀的AgSnO2材料, 但材料的电阻率过高;活化剂Bi2O3和CuO的加入能有效地提高材料的致密度和降低电阻率;在加入0.25%Bi2O3+0.25%CuO并液态球磨4 h后的试样致密度为98.2%,电阻率为2.25 μΩ·cm。
  • 杜金泽,曾虹燕,刘小军,陈超荣,段恒志,丁鹏轩,郑梦凯,于超
    功能材料. 2016, 47(4): 191-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.039
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    在丙三醇/水体系中通过尿素法制备了a轴晶粒尺寸为39 nm低纵横比的MgAl水滑石(MG-LDH)。XRD、FT-IR、SEM、BET、粒度分析和零电荷点等手段,考察了丙三醇对产物形貌的影响。结果表明,丙三醇作为结构导向剂在晶体取向生长(晶面生长选择性及晶粒尺寸)中发挥着至关重要的作用。丙三醇/水环境为纳米晶沿a轴方向生长,亦即(110)晶面的生长提供了有利条件,制得粒径分布窄的薄层MG-LDH,对Cd2+吸附力显著提高。
  • 马天国,李辉,田广科,毕晓昉
    功能材料. 2016, 47(4): 196-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.040
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    PVD法制备Fe-6.5%Si(质量分数,下同)高硅钢过程基片预处理工艺以及Si渗入对合金的软磁性能均有显著影响。采用磁损耗分离的方法剖析铁硅合金磁性变化的内在机理。采用四探针方法测试合金的电阻率;采用基于热分析仪(DSC)配置永磁场技术测量热重(TG)曲线确定合金的居里温度;采用振动样品磁强计(VSM)测定了材料的饱和质量磁矩;采用直流测试装置和硅钢测试仪测试合金的直流交流软磁性能。PVD法制备6.5%Si高硅钢最大磁导率达到16 400,相比于初始态3%低硅钢基片,铁损值降低40%~50%。
  • 韦慧,陈拥军,郭栋
    功能材料. 2016, 47(4): 200-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用传统氧化物反应法(一步法)和前驱体法(两步法)合成铁掺杂改性的0.075Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.925Pb(Zr0.95Ti0.05)O3(PZN-PZT)热释电陶瓷,研究制备方法对PZN-PZT热释电陶瓷的微观形貌、相结构及电学性能的影响。XRD结果表明,采用一步法制备的陶瓷不如两步法,前者存在钙钛矿相和少量焦绿石相,后者能有效抑制焦绿石相的生成,陶瓷为纯菱方钙钛矿相。SEM分析进一步证实了两步法能够制备出晶粒分布均匀、晶型饱满的致密陶瓷。结合介电、铁电及热释电性能分析可知,单一钙钛矿结构和均匀紧凑的晶粒结构对陶瓷材料电学性能的增强起着重要的作用。
  • 张光华,张昕玮,李俊国,郭艺
    功能材料. 2016, 47(4): 205-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.042
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    以腐植酸、甲醛、对氨基苯磺酸钠、尿素等为原料,依次经过磺甲基化、缩聚反应合成了两种具有不同侧链结构的腐植酸分散剂,磺甲基化腐植酸缩聚物(简称HBF)和磺甲基化腐植酸脲醛缩聚物(简称HBUF)。通过对比考察了两种分散剂对陕西彬长煤的水煤浆的成浆性能、浆体稳定性能以及两种分散剂在煤颗粒表面的吸附性能,结果表明,具有较长侧链的HBUF分散剂具有较好的分散降粘效果,其用量为0.45%时,彬长煤的最高制浆浓度达68%,两种分散剂在煤颗粒表面均呈现单分子层吸附特征,其中HBUF吸附量大,吸附平衡常数高。
  • 薄冬营,郭振招,李红,李启艳,周长忍,赵要武
    功能材料. 2016, 47(4): 210-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.043
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    以左旋聚乳酸为原料,1,4-二氧六环/水为溶剂,采用热致相分离法制备了具有分级多孔结构的组织工程支架。研究了溶剂配比、粗化时间对支架结构和性能的影响。溶剂比为87/13(1,4-二氧六环/水),PLLA浓度5%,粗化1 h时,制备出大孔孔径达300 μm,小孔嵌在大孔孔壁上且孔径在10 μm以下的高连通分级多孔支架。粗化时间的延长使大孔孔径有所增大。细胞实验表明分级多孔支架有助于细胞长入支架内部,促进细胞的增殖。
  • 张容榕,林健,张润婧
    功能材料. 2016, 47(4): 214-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.044
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    片式氧传感器在生产过程中需要对YSZ与Al2O3陶瓷进行叠层共烧,为保证内部多孔铂电极的功能,共烧温度不能高于1 500 ℃。实验采用溶剂热法制备纳米级YSZ粉体,通过调节反应温度与反应物浓度降低合成YSZ粉末的烧结温度,使其1 400 ℃烧结致密度达99.1%,500 ℃电阻率仅为11.5 Ω·m;之后通过将Al2O3与CaO、MgO、SiO2等烧结助剂混合方式降低Al2O3的烧结温度,并通过调整Al2O3粉体中α相与γ相的比例使其烧结收缩率与YSZ陶瓷匹配,500 ℃电阻率为1.3×104 Ω·m。在1 400 ℃范围内可以与YSZ实现共烧,得到不翘曲不开裂的双层共烧陶瓷,可以达到氧传感器的制备与使用要求。
  • 曾大海,张鹏,李卫
    功能材料. 2016, 47(4): 218-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.045
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用化学镀铜方法,以SnCl2为敏化剂、银氨溶液为活化剂及甲醛为还原剂,并利用正交实验方法在石墨纤维表面镀铜,成功制备了铜基复合材料用石墨纤维增强体。研究了石墨纤维表面化学镀铜的最优工艺参数。实验结果表明,通过优化的正交试验参数,可以在石墨纤维表面获得质量良好,厚度均一的铜镀层,其最佳工艺参数为15 g CuSO4·5H2O、30 g EDTA-2Na、10 mL甲醛、温度60 ℃;实验得到镀铜反应的最佳pH值为12.4;制备过程中,气流搅拌方法的引入使得所获镀层稳定性和均匀性更佳。采用优化后的工艺对镀铜后的纤维进行导电性能测试,结果表明纤维电导率大大提升。