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2016年, 第47卷, 第7期 刊出日期:2016-07-30
  

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    热点·关注
  • 王文涛, 王振, 蒲明华, 张欣, 雷鸣, 王明江, 赵勇
    功能材料. 2016, 47(7): 7001-7004. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.001
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    采用自主开发的无氟化学溶液沉积法在(00l) LaAlO3单晶片上制备了YBa2Cu3Oz(YBCO)超导薄膜。研究了高温热处理过程中不同成相气氛和渗氧温度对YBCO薄膜结构和性能的影响。采用X射线衍射仪对薄膜进行了织构分析,通过扫描电镜和原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌。采用磁性能测试系统测量了薄膜的超导转变温度和磁化曲线。实验结果表明,在干燥的热处理气氛和400 ℃渗氧制备的YBCO薄膜具有更加优异的性能。
  • 王新月, 葛明桥, 冯古雨
    功能材料. 2016, 47(7): 7005-7009. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.002
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    为改善PVA/PEDOT:PSS共混纤维的导电性能,采用湿法纺丝的方法,通过向PVA/PEDOT:PSS混合纺丝液中添加山梨醇,制备出经山梨醇掺杂的PVA/PEDOT:PSS共混纤维。采用红外光谱分析仪(FT-IR),高阻计,X射线衍射仪(XRD),显微共聚焦激光拉曼光谱仪,扫描电子显微镜(SEM),电子单纤维强力仪对共混纤维的结构与性能进行测试表征。通过对比分析掺杂前后共混纤维电导率的变化,探究了山梨醇掺杂对PVA/PEDOT:PSS共混纤维结构和导电性能的影响。结果表明,山梨醇掺杂可以改善PVA/PEDOT:PSS共混纤维的导电性能,掺杂质量分数为7%时,共混纤维电导率达到19.1 S/cm。XRD结果显示,掺杂未改变PVA/PEDOT:PSS共混纤维的结晶性能和聚集态结构;拉曼光谱显示,掺杂使得PEDOT的主要特征峰红移,PEDOT主链发生苯-醌转变;掺杂使得共混纤维的表面逐渐变得光滑;掺杂后,共混纤维的拉伸强度升高,断裂伸长降低。
  • 鲁玉瑶, 徐乃库
    功能材料. 2016, 47(7): 7010-7016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.003
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    以含活泼叔氢原子的甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物(poly(BMA-co-BA))为基质聚合物,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为反应单体,基于反应挤出机理,制备改性甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物熔体,同时采用熔融纺丝法制备纤维,在冷却固化过程中,将基于氢键和缠结作用的物理交联结构赋予纤维,使其具备吸油功能。研究纤维的吸油性能、耐油品溶解能力以及其它性能,并借助相关仪器对纤维的结构进行表征。结果表明,增加HEMA添加量或BA投料量均会提高所得纤维抵御油品溶解的能力,当基质聚合物相同时,在相同的吸油时间下,随HEMA添加量的增加,所得纤维的吸油量增大,BA投料量较高时所得纤维对三氯乙烯的最大吸油量可达7.1 g/g,对四氯乙烯的最大吸油量可达8.0 g/g
  • 施冬健, 张蕾, 刘蓉瑾, 胡娜, 陈明清
    功能材料. 2016, 47(7): 7017-7021. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.004
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    将预先合成的聚合物PVA-DOPA与PVA共混制备聚合物膜PVA/PVA-DOPA;由于含儿茶酚基的3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)具有氧化还原活性,可直接利用PVA/PVA-DOPA聚合物还原银纳米粒子并使其负载在PVA/PVA-DOPA膜表面。紫外可见光谱表明,PVA-DOPA与Ag+作用时,发生氧化还原反应,酚羟基被氧化成醌,在415 nm处出现特征吸收峰。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜,可观察到聚合物膜表面Ag纳米粒子的形态;并通过热失重分析计算出PVA/PVA-DOPA/Ag0膜中Ag的负载量。抗菌性研究测试表明制得的聚合物膜具有良好的抗菌性。因而,PVA/PVA-DOPA聚合物膜可用作抗菌性包装材料、涂层材料和生物医用材料等多种功能材料。
  • 鲍艳, 李淼, 马建中, 沈福斌
    功能材料. 2016, 47(7): 7022-7027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.005
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    将中空二氧化硅(SiO2)微球通过物理共混的方式引入到聚丙烯酸酯薄膜中,考察中空SiO2微球空心粒径和壁厚对聚丙烯酸酯薄膜保温性能、耐水性能、耐碱液性能和力学性能的影响。结果表明,中空SiO2微球的加入可提升聚丙烯酸酯薄膜的保温性能、耐水性能、耐碱液性能和力学性能。中空SiO2微球的空心粒径和壁厚对复合薄膜的各项性能均有显著影响,随着中空SiO2微球空心粒径和壁厚的增加,复合薄膜的各项性能基本上都呈现先提升后降低的趋势。
  • 综述·进展
  • 吴明山, 马建锋, 杨淑敏, 田根林, 汪佑宏, 刘杏娥
    功能材料. 2016, 47(7): 7028-7033. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.006
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    生物炭以其优良的污染物吸附效果受到关注,但不易从溶液中分离的难题限制了其应用。通过与磁性介质结合,将生物炭磁化,使其能够在磁场作用下实现固液分离,是解决该问题的有效方法。综述了磁性生物炭复合材料的结构类型及制备方法,分析了影响产物属性的浸渍比率、热解温度、保留时间等因素,并重点介绍了在重金属离子和有机污染物治理中的应用。最后对磁性生物炭发展趋势及该研究领域存在的问题进行了探讨。
  • 董倩, 伍水生, 马博凯, 王亚明
    功能材料. 2016, 47(7): 7034-7037. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.007
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    石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目。石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活性位点的增加以及光催化剂化学稳定性的改善。综述石墨烯基光催化剂在能源转化如光催化分解水和CO2的光催化还原成碳氢化合物的应用并且简要分析了其活性增强的机理。
  • 李悦, 何赫
    功能材料. 2016, 47(7): 7038-7045. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.008
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    聚合物改性水泥砂浆具有强度高、韧性高、粘结性能好、耐久性好等优点,是目前混凝土结构修补加固领域的研究热门。综述了近年国内外在该领域已取得的研究成果,全面介绍了此类砂浆的性能。在此研究基础上提出了今后研究的方向,并就此类材料未来的研究和应用提供了指导意义。
  • 研究·开发
  • 孙阳阳, 王源, 章征林, 段建立, 张清华, 张文渊, 赵鹏冲, 岳音
    功能材料. 2016, 47(7): 7046-7050. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.009
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    粘贴于结构物表面测量应变,是光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的一种重要应用形式。在前人研究基础上,研究去除涂覆层的FBG的应变传递规律,并通过实验验证了理论分析结果。通过理论分析建立了纤芯层-粘结层-基体层的3层应变传递模型,运用仿真分析研究了粘结层剪切模量、光纤与基体之间的胶层厚度、光纤粘贴长度和宽度以及光纤上部胶层厚度对平均应变传递率的影响,分析了影响应变传递的主要因素,提出了增大应变传递率的方法,为表面粘贴式裸光纤光栅的应用提供了重要参考。实验中选用LOCTITE 401胶粘剂将裸光纤光栅粘贴于等强度梁上,通过应变测量实验验证了模型的准确性和有效性,实验中去除涂覆层的裸光纤光栅的平均应变传递率高达96%以上,与理论模型计算值相比误差在1%左右,很好地证明了裸光纤光栅用于应变测量的准确性和可行性。
  • 甘颖, 叶翠情, 邢宏龙, 高圣涛, 徐国财
    功能材料. 2016, 47(7): 7051-7055. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.010
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    在不加任何还原剂的条件下,采用超声辐射引发溶液聚合制备纳米铁/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)[P(MMA-St)]复合材料。用XRD、TEM、XPS、FT-IR和TG等分析方法表征结构、热稳定性以及纳米铁与基体P(MMA-St)之间的相互作用。结果表明,纳米铁粒子具有体心立方晶系结构,粒径在20~40 nm,且与基体中羰基碳原子和氧原子存在相互作用;纳米铁/P(MMA-St)复合材料热稳定性好,氮气气氛下在660 ℃开始分解,在850 ℃的高温下仅损失32%。
  • 黄涛, 吴波, 肖定全, 吴家刚, 刘超, 朱建国
    功能材料. 2016, 47(7): 7056-7060. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.011
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    采用传统固相法制备了(0.995-x)K0.48Na0.52NbO3-0.005BiCoO3-xBi0.5Na0.5ZrO3 (KNN- 0.005BC- xBNZ, x=0~0.045)系无铅压电陶瓷,研究了Bi0.5Na0.5ZrO3的引入对KNN基无铅压电陶瓷相结构和电学性能的影响。研究结果表明,BNZ的引入能够同时使KNN陶瓷的正交-四方相变温度(TO-T)向低温方向移动,三方-正交相变温度(TR-O)向高温方向移动。当0.03<x≤0.04时,陶瓷在室温附近正交-四方(O-T)相和三方-正交(R-O)相(即R-O-T相)共存,使陶瓷的电学性能得到大幅提高;当x=0.035时,陶瓷具有最优的电学性能:d33=320 pC/N,kp=52%,Pr=19.7 μC/cm2,εr=1 400,tanδ=2.5%,TC=335 ℃。
  • 杨素分, 陈冷
    功能材料. 2016, 47(7): 7061-7065. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.012
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    用X射线衍射仪、原子力显微镜和磁强计研究了Ta缓冲层厚度变化时,Ta/FeMn/NiFe/Ta多层膜微观结构和磁性能的变化,分析了其微观结构和磁性能之间的关系。实验结果表明,随Ta缓冲层厚度增加,FeMn层织构、晶粒尺寸、位错密度、应变和界面粗糙度都发生明显变化,并且这些变化影响了多层膜的偏置场(Hex)和矫顽力(Hc)的大小。结合实验现象和交换偏置(EB)的物理本质,讨论了微观结构对交换偏置的影响机理。
  • 刘术志, 余淼, 杨平安, 浮洁
    功能材料. 2016, 47(7): 7066-7070. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.013
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    磁流变胶(MRG)是一种新型智能材料,具有磁流变效应高,不沉降等特点,而且电阻率会随外加磁场强度增加发生显著变化。论文设计了MRG磁控电阻测试装置,研究了基体的粘度、铁粉质量分数对MRG磁控电阻特性的影响,实验揭示了磁流变胶在不同磁场下电阻率的变化规律,并进行了初步的理论分析。为了降低MRG的零场电阻率,尝试添加少量石墨进行改性,取得明显效果。
  • 孙超, 张芳, 沙玉辉, 柳金龙, 左良
    功能材料. 2016, 47(7): 7071-7075. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.014
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    采用宏微观织构分析相结合的方法,研究了轧制温度对双辊铸轧Fe-2.8%Si-0.8%Al硅钢形变与再结晶织构的影响。室温和200 ℃轧制样品形变织构均由α(〈110〉∥RD)、γ(〈111〉∥ND)和λ(〈001〉∥ND)纤维织构组成,但200 ℃轧制显著减弱α、λ形变织构,增强γ形变织构特别是1/4层的{111}〈110〉织构。200 ℃轧制时,剪切带数量增多、储能增强,从而促进了Goss({110}〈001〉)、Cube ({001}〈100〉)再结晶晶粒分别在γ和{111}〈110〉形变基体剪切带的大量形核,γ再结晶晶粒在晶界少量形核以及Goss和Cube再结晶晶粒的增多,有效抑制了γ织构。λ织构的变化由Cube和{001}〈110〉的变化共同决定,在1/4层,Cube织构显著增强导致λ织构的增强;在中心层,Cube略微增强而{001}〈110〉显著减弱导致λ织构的减弱。
  • 胡志勇, 刘书艳, 荆洁, 马雪梅
    功能材料. 2016, 47(7): 7076-7080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.015
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    通过极限氧指(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(CONE)等方法研究了新型膨胀型阻燃剂(SNP)对聚碳酸酯(PC)阻燃性能的影响。结果表明,阻燃PC的SNP最佳添加量为0.075%(质量分数),复合材料的LOI达到34.75%、UL-94 V-0级别,其点燃时间(TTI)减少40%、烟热释放量的峰值(PSPR)降低16.7%、火势增长指数(FIGRA)降低56%、峰值热释放速率时间(TPK-HRR)是原料PC的1.6倍,呈现出良好的阻燃性能和抑烟效果。SEM研究表明,SNP阻燃PC存在凝聚相和气相双重阻燃机理。
  • 郭盛, 熊计, 赵海波, 杜昊, 鲜广
    功能材料. 2016, 47(7): 7081-7084. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.016
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    采用离子化增强磁控溅射设备在硬质合金(YG8)基体表面沉积CrAlCN涂层,通过控制碳靶电流的大小,从而改变涂层中的碳含量。沉积后的涂层进行了纳米硬度、扫描电镜、X射线衍射、电子能谱和洛氏硬度结合力检测。随着碳靶电流的升高,涂层中的碳含量呈线性上升,涂层由晶态逐渐转变为非晶态,当涂层中的碳含量达到某个临界值时,超过临界值的碳以脆性非晶态继续沉积在涂层表面,其硬度低,韧性差,导致涂层的结合力与硬度下降。
  • 代军, 晏华, 郭骏骏
    功能材料. 2016, 47(7): 7085-7091. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.017
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    研究了低密度聚乙烯(LDPE)DSC原位加速热老化特性,分析了热老化温度对LDPE熔融特性和微观结构的影响,通过主成分分析法(PCA)和指数函数拟合方法探究了参数变化间的相关关系,建立并评估了LDPE在热老化条件下的老化综合评价指标。结果表明,在较低热老化温度条件下,支化和断链作用占主导,随着老化温度的升高,氧化作用逐渐加强,氧化产物生成增多,乙烯基、支化程度、断链程度、羰基指数和羟基指数协同相关且相关程度高,起始点温度与峰值温度、终止点温度相关程度弱,峰值温度对乙烯基、支化程度和羰基指数的指数相关性最好,老化综合评价指标显现老化整体趋势和速率呈现两段式变化。
  • 王会才, 姚晓霞, 马振华, 刘明强, 贾岱
    功能材料. 2016, 47(7): 7092-7097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.018
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    以接枝丙烯酸的聚丙烯纤维(PP-g-AA)为基体材料,在1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下,将N-苯基硫脲(PTU)修饰在PP-g-AA纤维上,得到新型功能化螯合纤维PP-g-AA-PTU,并研究了其对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附行为。采用FT-IR、XPS等测试手段对螯合纤维进行表征,研究了溶液浓度、温度、pH值、吸附时间对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,并考察了纤维的选择性吸附。研究结果表明,PP-g-AA-PTU纤维在溶液pH值为3~8范围内,对Hg(Ⅱ)的吸附性能无明显变化,在10 min内即可达到吸附平衡,吸附效果明显优于PP-g-AA纤维。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,且饱和吸附量高达76.51 mg/g。该螯合纤维能对Hg(Ⅱ)具有优异的吸附选择性,在水体中Hg(Ⅱ)的去除领域具有良好的应用前景。
  • 杨静, 贺敏敏, 吴亚敏, 贾杰, 朱林晖
    功能材料. 2016, 47(7): 7098-7102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.019
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    以氯乙酸改性壳聚糖制备羧甲基壳聚糖(CMCS)降尘剂的最佳反应条件为m(壳聚糖)/m(NaOH)=1.0,m(氯乙酸)/m(壳聚糖)=1.25,50 ℃下反应7 h;用IR、XRD表征了CMCS;CMCS投加量0.8 g/L,在pH值为3.5、温度21 ℃时,对于煤尘的去除率高达95.3%,且具有低残留、易降解、无污染等独特优点,在降尘领域中有着良好的应用前景。
  • 王敏, 张春, 肖海峰, 李兵
    功能材料. 2016, 47(7): 7103-7108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.020
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    现代汽车制造中越来越多地应用硼钢板热冲压技术来减轻车身重量并提高碰撞安全性,淬火时间对该过程中板料热力学行为和组织转变有重要作用。以汽车热冲压件的典型特征结构——U形梁为对象,将马氏体相变动力学模型嵌入硼钢板热冲压全过程热力耦合三维有限元模型中,实现了对该过程中板料热力学行为和马氏体相变的有效预测,预测结果与实验结果吻合良好。揭示了淬火时间对硼钢板热冲压的影响,结果表明,随淬火时间的延长,板料温度和温降速率均降低,温度分布越均匀;马氏体转化率增加,分布趋于均匀,但淬火时间超过22 s后,马氏体转化率的大小和分布不再发生变化;最大回弹值减小。
  • 卢茜, 胡英成
    功能材料. 2016, 47(7): 7109-7113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.021
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    通过层层自组装技术制备纳米SiO2薄膜,利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)作为疏水改性剂制备出了超疏水木材。EDXA、FT-IR 、XRD、SEM分析证实经过层层自组装处理后,木材表面生长出了纳米SiO2薄膜,后续修饰处理的POTS试剂后与纳米SiO2通过化学键结合生长于木材表面。接触角测试显示,当木材表面自组装5层后,制备的木材具有超疏水性能,接触角高达161°。TG分析表明超疏水木材具有较好的热稳定性。超疏水木材表面的形成机制可以归纳为层层自组装的纳米SiO2薄膜在木材表面构建了微纳米级粗糙结构,并经后续低表面能物质POTS的修饰处理使得木材表面由亲水转变为超疏水。
  • 司鹏, 邹俊, 张宜辉, 应纪飞, 王方方, 齐迎珍
    功能材料. 2016, 47(7): 7114-7120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.022
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    采用差热扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和万能拉伸试验机研究了在紫外光照射过程中聚乳酸/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PLA/PBAT)薄膜的结晶性能、动态热机械性能、不同官能团含量以及力学性能。实验结果表明,经紫外光照射后,PLA/PBAT薄膜的结晶能力变强,结晶度增大;储能模量减小,玻璃化转变温度升高,链段运动多样性增加,链段松弛变得容易;CH—含量减少,同时CO和—OH含量增大;力学性能降低,且取向对于力学性能的降低幅度有重要影响。最后作者还给出了PLA/PBAT薄膜在紫外光照射过程中的降解机理。
  • 邹玉红, 王庆昭, 曾荣昌, 韩秋霞, 王闯, 刘志威
    功能材料. 2016, 47(7): 7121-7129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.023
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    以钠化蒙脱石、硝酸锌为原料,采用液相离子交换法制备载锌蒙脱石抗菌中间体;应用响应面法设计优化工艺、扫描电镜、XRD观察载锌蒙脱石形貌、分析组成;抑菌圈及最低抑菌浓度法(MIC)研究其抗菌性能;应用水热法,在镁合金AZ31表面制备载锌蒙脱石涂层,电镜观察其形貌。结果表明,采用Design-Expert软件中的Box-behnken设计的二次多项式模型比较显著,得出最佳优化条件,硝酸锌为4 mmol,温度为80 ℃,时间为4.5 h,蒙脱石载锌量达到94.65 mg/g;扫描电镜观察载锌蒙脱石颗粒细小,呈不规则形,很少聚集成团;XRD分析发现蒙脱石片层间距由原来的1.48 nm增加到1.57 nm;抗菌实验表明,载锌蒙脱石对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较好的抗菌活性,MIC为6 400 mg/mL;电镜观察显示,载锌蒙脱石在AZ31镁合金表面形成比较致密的1层涂层,与基体结合紧密,厚度达42 μm,说明载锌蒙脱石抗菌中间体可成功应用于镁合金表面。
  • 王玉平, 杨新伟, 相宇博, 刘雯慧, 李金兰, 胡艳春
    功能材料. 2016, 47(7): 7130-7134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.024
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    采用传统高温固相反应法和溶胶-凝胶法制备了样品Sr2FeMoO6,分别记为1和2#样品。X射线衍射结果表明两种方法制备的样品均为单相,四方晶系,空间群为I4/m。在烧结温度和烧结时间等同的条件下,2#样品的Fe/Mo有序度比1#样品的有序度要高,溶胶-凝胶法更易影响FeO6八面体结构,且该方法提升了FeO6八面体的对称性。1和2#样品在300 K温度下的单胞磁矩分别为1.88和2.17 μB,热扰动和反位缺陷是影响单胞磁矩的重要因素。
  • 王刚, 唐禹, 何冬青, 朱思巧, 梁兵
    功能材料. 2016, 47(7): 7135-7139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.025
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    以季戊四醇(PER)、三氯氧磷(POCl3)和乙二胺(EDA)为原料合成了一种阻燃固化剂聚乙二胺季戊四醇螺磷酸酯(PES),并通过红外光谱(FT-IR),核磁共振(1H NMR)、质谱(ESI-MS)和热重分析(TGA)对其结构和热性能进行了表征。并以PES和4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,双酚A型环氧树脂(E-51)为基体树脂,制备了不同含磷量的阻燃环氧树脂复合材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)实验表征了环氧树脂复合的阻燃性能,热重分析和扫描电镜研究了阻燃环氧树脂的热性能和残炭形貌。研究发现,随着磷含量增加,阻燃环氧树脂的初始分解温度逐渐降低,但与纯样相比,在600 ℃时的残炭量显著增加,且随着PES加入量的增大,SEM观察形成的炭层越致密。当磷含量为3.48%时,其LOI值可达28.9,并通过UL-94 V0级测试,拉伸强度和冲击强度分别达到了62.76 MPa和6.81 kJ/m2,表明PES是一种良好的环氧树脂阻燃剂。
  • 刘元军, 赵晓明, 拓晓
    功能材料. 2016, 47(7): 7140-7144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.026
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    在涤纶基布上进行铁氧体/碳化硅双层复合涂层整理,制备1.0 mm涂层厚度的柔性纺织涂层复合材料。研究了铁氧体和碳化硅含量对复合材料介电性能的影响,并测试了该复合材料的力学性能。结果表明,该柔性涂层复合材料在低频范围内具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能。
  • 乔冰, 胡国胜, 贺茂勇, 李迎春
    功能材料. 2016, 47(7): 7145-7148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.027
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    首先制备了噁唑啉官能化的废旧苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(R-ABSm),并制备了废旧电器外壳高抗冲聚苯乙烯(R-HIPS)/R-ABSm/SEBS-g-MAH共混物。通过对力学性能、傅里叶变换红外光谱(FT-IR) 、扫面电镜(SEM)和动态力学性能(DMA)的测试,得出了当用噁唑啉官能化的R-ABS代替R-ABS时,R-HIPS/R-ABSm/SEBS-g-MAH共混物比R-HIPS/R-ABS/SEBS-g-MAH共混物的缺口冲击强度提高了43%;从扫描电镜可以看出R-HIPS/R-ABSm/SEBS-g-MAH共混物中R-HIPS和R-ABSm基体间相界面模糊。证明在R-HIPS/R-ABSm/SEBS-g-MAH共混物噁唑啉环与马来酸酐发生了化学反应,原位生成了相容剂,使得共混物基体相相界面结合力增强,相容性提高。
  • 黄鑫, 张晓燕, 高红选, 樊磊, 巩向鹏
    功能材料. 2016, 47(7): 7149-7152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.028
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    通过微观分析及力学性能测试等方法,研究了添加稀土元素钪对Al-10Mg合金(ZL301合金)显微组织及力学性能的影响。结果表明,加入适量的钪元素后明显细化了Al-10Mg铸造合金的显微组织,主要是由于钪元素与Al形成颗粒状的稀土化合物Al3Sc相,使合金中Al3Mg2相减少;经435 ℃×16 h固溶处理后,Al3Mg2相基本溶解,稀土化合物Al3Sc相热稳定性较高并未溶解,合金抗拉强度进一步得到提高。当钪元素的添加含量为0.4%时,Al-10Mg合金综合性能最为优良。
  • 王四棋, 李德才, 居本祥
    功能材料. 2016, 47(7): 7153-7156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.029
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    采用油酸包覆软磁颗粒的方法,分别制备出蓖麻油基含纯微米级和微纳米混合级软磁颗粒的磁流变液。纯微米级软磁颗粒质量含量83%的磁流变液具有沉降稳定性好、屈服应力高等优点,适用于减振和制动领域。纳米级软磁颗粒在微纳米级混合软磁颗粒中的含量越高,相应磁流变液的屈服应力越小,存储模量越低,该种磁流变液适用于密封,能够有效降低动密封过程中所伴随的温升及磨损。
  • 王月杰, 张慧, 观文娜, 杨孟龙
    功能材料. 2016, 47(7): 7157-7162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.030
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    以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、二乙烯基苯(DVB-80)为单体、二氯甲烷-甲苯为二元致孔剂,采用沉淀聚合法制备单分散多孔聚二乙烯基苯微球(PDVB),用作固相微萃取涂层材料。扫描电镜表明,合成的聚合物微球球形规整、粒径均匀,数均粒径3.00 μm,粒径多分散指数为1.03;氮气吸附测试表明,微球呈现多孔性, Langmuir比表面积为667 m2/g;热重分析表明,微球具有良好的热稳定性。采用此方法合成的多孔PDVB微球适合用作固相微萃取涂层材料。
  • 陈敦, 司马义·努尔拉, 吐尼沙古丽·阿吾提
    功能材料. 2016, 47(7): 7163-7167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.031
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    以2-烯丙基硫代-5-(4-吡啶基)-[1,3,4] 噻二唑(AST)、苯乙烯(St)为单体,Hg(Ⅱ)离子作为模板,制备了新型的汞离子印迹共聚物(Hg(Ⅱ)-IIP)。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对印迹和非印迹聚合物的结构和形貌进行了表征。以原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了Hg(Ⅱ)-IIP对Hg(Ⅱ)离子的吸附和选择识别能力。结果表明,在pH值5~8条件下,30 min即可达吸附平衡,饱和吸附量是38.5 mg/g。以0.1 mol/L HCl 与0.5 mol/L硫脲水溶液作为洗脱剂,洗脱率达97%。Hg(Ⅱ)/Cd(Ⅱ),Hg(Ⅱ)/Co(Ⅱ),Hg(Ⅱ)/Ni(Ⅱ),Hg(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)/Mn(Ⅱ)的相对选择性系数分别为6.56,14.9,14.5,8.53和12.1,体现了Hg(Ⅱ)-IIP良好的选择吸附和识别能力。
  • 许亮, 杨梅, 葛书生, 陆云
    功能材料. 2016, 47(7): 7168-7172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.032
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    使用N-乙酰-D-氨基葡萄糖作为碳源,F127作为软模板,乙酸钴作为钴源和催化剂,在水热和高温热解条件下制得了具有较大的比表面积与丰富的介孔尺寸的孔道结构、尺寸为200~500 nm的氧化钴/氮掺杂复合介孔碳球。该复合介孔碳球用作电极材料进行电化学测试,在2 A/g的电流密度下电容值达到248.75 F/g,经过1 000次循环寿命测试后其比电容值还能保留93%,显示出较高的比电容值和较好的循环稳定性,有望在能源存储、催化、吸附等领域得到应用。
  • 康智强, 杨雪, 冯国会, 张林
    功能材料. 2016, 47(7): 7173-7176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.033
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    在有、无磁场作用下进行Al-10%Bi过偏晶合金的凝固实验,分析了1 T水平稳恒磁场对富Bi相分布的影响。结果表明,磁场作用下的合金试样上部的富Bi相粒子密度增加,下部的富Bi相粒子密度较少,且富Bi相粒子尺寸分布范围变窄。水平稳恒磁场在一定程度上阻碍了液滴的碰撞凝并和重力沉降,避免了液滴的局部聚集,提高了液滴沿重力方向的均匀程度,有利于获得富Bi相均匀分布的合金凝固组织。
  • 康道远, 程旻, 张小莉, 李明伟, 杨森
    功能材料. 2016, 47(7): 7177-7181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.034
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    首先测定了掺杂不同浓度甲紫条件下KDP晶体的溶解度曲线,发现随着掺杂浓度的增大,KDP晶体的溶解度逐渐减小;进而通过测定不同掺杂条件下KDP溶液的成核诱导期,发现随着甲紫掺杂浓度的增大,溶液的诱导期先增大后减小,说明适量浓度的甲紫掺杂能够增加溶液的稳定性。最后进行了掺杂不同浓度甲紫条件下KDP晶体的生长实验,测量了晶体各向的生长速度,发现晶体各向生长速度均随着掺杂浓度的增大先减小后增大,最终减小,当甲紫掺杂浓度为0.1%mol/L时,KDP晶体各向生长速度最快。
  • 工艺·技术
  • 朱姿虹, 邵红红, 王兰, 丁红燕, 李宗科, 祁昌洋
    功能材料. 2016, 47(7): 7182-7186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用低温去合金化法在镍钛合金表面制备了无镍层。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、光电能谱仪(XPS)及电化学工作站等仪器对表层的形貌、结构、元素、耐腐蚀性、生物活性及血液相容性进行了研究。结果表明,镍钛合金经过去合金后,可以在合金表面制备无镍层,耐腐蚀性能也得到了改善,并经过800 ℃退火可得到金红石型TiO2;去合金试样表面具有诱导 Ca/P 沉积的能力,且抗凝血性得到显著提升,凝血时间从基材的45 min延长到60 min以上。
  • 罗瑶, 刘立虎, 贾赵恒, 谭文峰, 刘凡, 邱国红
    功能材料. 2016, 47(7): 7187-7191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.036
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    高锰酸钾与盐酸在100 ℃回流反应制备层状水钠锰矿,改变盐酸用量调控水钠锰矿的锰平均氧化度(AOS),即Mn(Ⅳ)与Mn(Ⅲ)的相对含量。采用X射线衍射、扫描电镜、X射线吸收光谱等表征产物晶体结构、微观形貌、价态组成和键长等,考察锰平均氧化度对水钠锰矿理化性质与电容性能的影响。结果表明,随着盐酸用量增加,三维花球状水钠锰矿AOS降低,氧化度可调控为4.02,3.88和3.72,且组成花球的片层厚度有降低趋势,比表面积随之增大,层间K+和结晶水含量降低;水钠锰矿比电容量随氧化度升高而增大,其充放电过程中晶体内层间离子扩散速率显著影响电容性能。氧化度为4.02的水钠锰矿电化学性能最佳,比容量最大为232 F/g,200周循环保持为222 F/g,容量保持率为95.7%。
  • 吴亚美, 杨瑞霞, 田汉民, 陈帅
    功能材料. 2016, 47(7): 7192-7196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用一步溶液法制备的CH3NH3PbI3薄膜,用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪对CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的表面形貌和晶体结构进行表征。通过对薄膜的电流-电压(I-V)曲线的测试结果计算得到在退火温度为60,80,100,120和140 ℃制备的CH3NH3PbI3薄膜的电导率分别为0.0069,0.0089,0.0178,0.0104和0.0013 mS/cm。研究结果表明,合适的退火温度有助于薄膜结晶度的提高,晶粒尺寸的增大且尺寸分布均匀,从而有效减少晶界缺陷和晶界散射,薄膜电导率大幅度提高。但是,过高的退火温度(>120 ℃)会导致碘离子VI空位缺陷的数量急增,甚至导致CH3NH3PbI3的分解,使得薄膜内部的缺陷浓度提高。由于缺陷散射增强,载流子迁移率降低,薄膜电导率减小。
  • 高虹, 韩剑, 王守兵
    功能材料. 2016, 47(7): 7197-7201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为提高锂离子电池聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物隔膜的导电性和降低PVDF基聚合物隔膜的结晶度,引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)进行共混,掺杂无机纳米材料TiO2,采用相转化方法制备PVDF/PMMA/TiO2型聚合物隔膜。通过对制备的PVDF/PMMA/TiO2型多孔膜吸液率、微观形貌和电化学性能的分析研究,确定制膜的最佳工艺条件为聚合物浓度为5%,PVDF:PMMA为72:28,纳米TiO2添加量为5%,非溶剂添加量为3%,水浴温度为55 ℃。该方案下制备的多孔膜结晶度较纯PVDF薄膜结晶度降低,吸液率达到109.76%,离子电导率为2.64 mS/cm,电化学稳定窗口为4.86 V,高于4.5 V,能够满足锂离子电池正常工作需要。
  • 鲍艳, 白园蕊, 王程, 姜梅, 田晨晨, 刘盼
    功能材料. 2016, 47(7): 7202-7206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.039
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用碱刻蚀法制备氧化锌(ZnO),考察柠檬酸钠及氨水加入顺序对ZnO形貌的影响,并通过共混法将ZnO引入聚丙烯酸酯乳液中,研究ZnO对聚丙烯酸酯乳胶膜透水汽性、耐水性和力学性能等的影响。结果表明,柠檬酸钠的添加及氨水加入顺序对ZnO的形貌均有较大影响,可在棒状、花状、银耳状和球状间变化。其中,银耳状ZnO对聚丙烯酸酯乳胶膜的性能提升最大,透水汽性提高了357.91%,抗张强度提高了8.89%,断裂伸长率提高了1.76%。
  • 徐迅, 汪澜
    功能材料. 2016, 47(7): 7207-7210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    利用高温一维炉设备研究了悬浮态下温度对石灰石新生物相的影响。结果表明,随着悬浮态下煅烧温度的提高,石灰石煅烧后的新生物相反应活性越高,在1 100~1 200 ℃温度悬浮煅烧下,其新生物相活性可达到最高。1 200 ℃下煅烧的石灰石产物的活性约为900 ℃下煅烧产物活性的1.52倍;随着煅烧温度的提高,1 200 ℃下分解后的产物矿物结晶细小,粒度均匀,孔隙率较高,比表面积较大。
  • 李云涛, 晏华, 汪宏涛, 余荣升, 胡志德
    功能材料. 2016, 47(7): 7211-7215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构制备复合相变材料(CPCM),采用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、导热系数测试仪和RC-4温度测试仪,研究了CPCM的性质及其对磷酸镁水泥(MPC)水化产物、导热性以及水化热的影响规律。实验表明,与石蜡相比,CPCM的相变温度、相变焓略有降低,颗粒粒径减小,分散性提高,导热性能增强;CPCM是石蜡和膨胀石墨的物理复合,没有新物质生成,具有相变材料良好的热性能,通过CPCM相变,吸收MPC水化放出的热量,使得水化体系温度降低,MPC水化反应速度减慢;CPCM加入MPC后,CPCM相变控温范围无明显变化,MPC导热系数略有减小,MPC水化产物无明显变化,吸热峰温度略有升高,热稳定性提高。
  • 肖林京, 范亚敏, 朱绪力, 滕桂荣, 肖楠, 王传萍, 公绪波, 卫洁
    功能材料. 2016, 47(7): 7216-7219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.042
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    针对磁流变弹性体的导电特性,设计了一种磁流变弹性体导电性测试元件,确立了其基本的制备工艺。基于磁流变弹性体导电性元件的可靠性,在相同条件下制备不同配比单一粒径磁流变弹性体样品,进一步设计整个导电性元件的压敏特性测试装置,并利用该装置对磁流变弹性体样品的电流与电阻率进行测试,结果表明,该元件可以实现磁流变弹性体压敏导电特性的稳定性测试,通过测试数据分析得到磁流变弹性体由于基体材料的粘弹性压应力随时间衰减,较小的颗粒体积比对混合液的黏度影响较小,对磁流变弹性体样品的电导影响更加敏感。
  • 王光, 单英春, 徐久军
    功能材料. 2016, 47(7): 7220-7224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.043
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用无压烧结技术,以Si3N4、AlN和Al2O3为基体原料,淀粉为造孔剂,外掺5%(质量分数)Y2O3作为烧结助剂,研究淀粉掺量对β-SiAlON(z=2)多孔陶瓷物相组成、微观结构和力学性能的影响规律。研究结果表明,当造孔剂掺量≤60%(质量分数)时,所制备多孔陶瓷的主相均为β-SiAlON,且当淀粉掺量在20%~40%(质量分数)时,气孔内壁形成柱状15R,而当淀粉掺量增加到60%(质量分数)时,气孔内壁则为致密的交错生长的层状12H;β-SiAlON多孔陶瓷的气孔形貌为椭球形,当淀粉掺量为20%(质量分数)时,以独立气孔为主,长轴约为30~80 μm,而当淀粉掺量为60%(质量分数)时,以连通型气孔为主;当气孔率约为40%(淀粉掺量60%(质量分数))时,β-SiAlON多孔陶瓷的抗弯强度为117.3 MPa,是气孔大小相近氮化硅多孔陶瓷抗弯强度的1.5倍。高强度的基体、椭球形的气孔以及致密的交错生长的15R或12H孔壁是使β-SiAlON多孔陶瓷具有高强度的主要原因。
  • 雷定锋, 马文石, 郑梓聪, 汪双凤, 刘应亮
    功能材料. 2016, 47(7): 7225-7228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.044
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    先用硅烷偶联剂KH-560 对Al2O3粉末填料进行表面改性,再按一定比例将其添加到E-20型环氧树脂溶液中,并配合自制的潜伏型环氧树脂固化剂及其它助剂,制备了环氧树脂导热涂料,用拉伸试验、附着力测试、导热率测试和热失重分析对导热涂层进行了研究。结果表明,随着填料含量的增加,涂层的导热率开始以缓慢的速度增长,当填充量超过45%时,导热率快速增大;少量的填料能提高涂层的拉伸强度,而填充量过高时,拉伸强度反而被削弱;将表面改性后的Al2O3用于导热涂层能得到比改性前更大的拉伸强度和更高的导热率;当改性Al2O3的添加量为75%时,涂层的导热率达到1.33 W/(m·K),涂层对铝材的附着力级别为0,对应的拉伸强度和断裂伸长率分别为15.4 MPa和8.4%。
  • 徐峰, 吕振林
    功能材料. 2016, 47(7): 7229-7232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.045
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以Cr粉、Al粉和石墨为原料,采用热压原位反应烧结合成Cr2AlC陶瓷材料。研究不同的烧结温度对合成Cr2AlC陶瓷的物相组成和性能的影响,对Cr2AlC陶瓷的摩擦磨损性能进行了测试研究。实验结果表明,按照摩尔比n(Cr):n(Al):n(C)=2.0:1.2:1.0的粉末配比,在1 350 ℃热压烧结1.0 h,可合成出高纯度单相Cr2AlC陶瓷。当烧结温度较低时合成产物主要为Cr2AlC、Cr2Al和Cr7C3;当烧结温度超过1 450 ℃时Cr2AlC陶瓷会分解为Cr7C3。Cr2AlC陶瓷的干摩擦因数和磨损率均随摩擦载荷的增加呈现出先增加后降低的趋势,当载荷为50 N时,干摩擦因数和磨损率达到最大值。