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2016年, 第47卷, 第6期 刊出日期:2016-06-30
  

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    热点·关注
  • 陈英文, 李兵, 王小军, 牛茜, 杨倩, 李林, 沈树宝
    功能材料. 2016, 47(6): 6001-6005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.001
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    采用处理甲苯废气的放大型生物滴滤床处理苯及苯/甲苯混合废气的实验,考察苯的净化效率,不同床层降解苯的能力,放大型生物滴滤床的短期停置、甲苯/苯混合废气间降解关系以及不同床层微生物的群落结构。结果表明,当气体流量为8 m3/h,苯浓度低于0.4 g/m3时,苯净化效率高于80%。第一床层降解苯的效率占总床层的90%以上。放大型生物滴滤床的短期停置,1,2和4 d对净化性能没有严重影响。甲苯浓度为0.3 g/m3时,对苯的净化性能有一定抑制作用,苯的净化效率最终稳定在70%左右,火山岩填料上活性微生物的种类较多。
  • 李晓东, 刘渊溢, 李雅楠, 吉春明
    功能材料. 2016, 47(6): 6006-6009. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.002
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    以高纯稀土氧化物为原料,采用高温固相法合成了 [(Y0.5Gd0.5-x-0.005)BixCe0.005]3Al5O12高亮黄色荧光粉(x=0~0.01),并通过XRD、SEM、PL-PLE和FL等方法对该荧光粉进行了表征。结果表明,在1 400 ℃下煅烧4 h可得到纯石榴石相的(Y,Gd)AG。煅烧所得的[(Y0.5Gd0.5-x-0.005)BixCe0.005]3Al5O12荧光粉具有良好的分散性和均一性。在469 nm激发下于563 nm附近呈现黄光发射,且Bi3+掺杂浓度为0.001 mol时,样品的发射峰强度达到最大值,提高了近56%,归因于Bi3+→Ce3+能量传递和粉体结晶性能的改善。样品的荧光寿命随着Bi3+掺杂浓度的增加,先增大后减小。
  • 裴继诚, 殷允北, 胡稳, 卜鑫, 申正会, 张方东
    功能材料. 2016, 47(6): 6010-6015. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.003
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    利用漆酶-TEMPO体系选择性地氧化壳聚糖C-6伯羟基,对氧化产物分别进行红外光谱、13C NMR、离子色谱和热失重分析,确定产物结构的变化,并进一步对其抗氧化性进行研究。结果表明,经漆酶-TEMPO体系氧化后,壳聚糖分子结构中的C-6伯羟基被选择性地氧化成羧基,其它结构基本不变,其产物为氧化壳聚糖钠盐;壳聚糖氧化产物与原样相比,热稳定性得到了提高;壳聚糖经漆酶-TEMPO体系氧化后的ABTS自由基清除率5 min后达到66.36%,抗氧化性能得到改善。
  • 朱科, 李小瑞, 李菁熠, 费贵强, 王佼
    功能材料. 2016, 47(6): 6016-6021. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.004
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    通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98 g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。
  • 李超, 邬迪, 王子豪, 王岚
    功能材料. 2016, 47(6): 6022-6028. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.005
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    通过沥青3大指标实验、动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR),研究不同掺量多聚磷酸(PPA)单独改性沥青的高低温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比。结果表明,随PPA掺量的增加,PPA改性沥青软化点升高,针入度降低,PPA对沥青高温性能改善较为明显;DSR实验证明,可以用1%的PPA代替4%的SBS来改善沥青的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高一个等级;对于PPA单独改性沥青低温性能,在正温区内得到的趋势不能外延到负温区内,延度实验表明,在正温区内,随PPA掺量增加,PPA改性沥青低温性能负面影响增大,SBS改性沥青的低温性能优于不同掺量的PPA改性沥青;BBR实验证明了在负温区内,不同掺量的PPA改性沥青和SBS改性沥青在不同温度区间内表现出的低温抵抗变形能力不同。
  • 综述·进展
  • 曹越, 孙寒, 陈韵致, 陈旭涛, 冯雷雨
    功能材料. 2016, 47(6): 6029-6036. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.006
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    近年来,碳纳米材料由于具有独特的电子、光学和机械性能,引起了持续而广泛的关注。在碳纳米材料制备过程中,研究者一直致力于寻求可再生的碳源前驱体和绿色可持续的制备途径。随着研究的不断发展和深入,以有机废弃物为原料制备功能碳纳米材料的方法应运而生。该方法可以有效利用有机废弃物富含的N、P等杂原子以及特殊结构改善碳纳米材料的理化性质,使得制备的碳纳米材料在电化学领域表现出优异的特性。本文综述了近年来利用有机废弃物制备功能碳纳米材料的研究进展,总结了有机废弃物性质、制备条件等对功能碳材料性质的影响,介绍和归纳了合成的碳纳米材料在电化学催化和储能方向的应用,最后指出了目前研究存在的问题,展望了利用有机废物合成功能碳纳米材料的研究方向。
  • 李嘉辉, 姚若河, 熊超, 刘玉荣
    功能材料. 2016, 47(6): 6037-6042. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.007
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    直接溶液涂膜法制备铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜具有元素配比易于控制、高材料利用率以及易于大面积制备等潜在优点,是一种极具应用前景的非真空制备方法。综述了铜锌锡硫硒薄膜直接溶液涂膜法的特点,从形貌、杂质残留以及物相等方面回顾了近年来浆料法、溶胶-凝胶法、有机溶液法以及联氨溶液法的薄膜制备现状,分析了不同溶液体系的各自反应机制,讨论了溶液体系对薄膜制备的影响。对于浆料法,由于是通过纳米颗粒原料高温烧结制备薄膜,存在着致密性和晶粒尺寸难以改善以及杂相难以抑制等问题;溶胶-凝胶法和有机溶液法所使用的有机物会妨碍物相转化并导致杂质残留。
  • 郑志林, 何小伟, 赵佳伟, 姬婷, 耿旺昌
    功能材料. 2016, 47(6): 6043-6051. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.008
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    总结了近年来金属氧化物形貌控制上取得的成就,从气敏材料、锂离子电池、超级电容器、生物传感材料、催化剂等方面的应用阐述了金属氧化物形貌对其性能的影响,说明了金属氧化物形貌控制的重要性。同时,还介绍了不同形貌材料的制备方法如物理法、模板法、无模板法等,总结了几种典型形貌的制备过程和形成机理,并概述了一般的形貌调控手段。
  • 刘先军, 崔宝臣, 刘淑芝, 马庆, 王宝辉
    功能材料. 2016, 47(6): 6052-6055. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.009
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    石墨烯具有独特的性质和广泛的潜在应用前景,近年来受到广泛的关注。石墨烯材料的制备是研究其性能和探索其应用的前提和基础。液相剥离石墨是一种最可能批量生产石墨烯的方法之一。我们介绍了当前从以原始的石墨为原料直接液相剥离制备石墨烯的发展现状和存在的问题。我们重点讨论有机溶剂辅助剥离和表面活性剂辅助剥离两个比较成熟的液相剥离方法的研究进展,为宏量可控制备高质量石墨烯提供参考。
  • 任逸哲, 顾悦言, 杨心怡, 陈锦祥
    功能材料. 2016, 47(6): 6056-6062. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.010
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    首先简述了发展秸秆建材的必要性、生产工艺,接着重点阐述了秸秆建材的特点和优势:(1) 秸秆建材保温隔热性能良好,其建筑物保温性好节能效果显著,并具有抗震防火隔音和有害挥发物少的特色;(2) 秸秆产量大、生产周期短,生产成本低,同时秸秆建材具有应用广泛施工便捷的特点,因此推广秸秆建材不仅环保护林而且具有很好的社会和经济效益。最后指出了发展秸秆建材的瓶颈所在,提出了利用仿生手法加强研发,开发隔热和环保功能材料,通过完善收购和建立产品标准、加强民众普及和政府宣传促进秸秆建材发展的若干具体措施。
  • 苏艳秋, 于晓飞, 李兰兰, 赵建玲
    功能材料. 2016, 47(6): 6063-6070. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.011
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    由于其独特的结构、优异的性能以及广阔的应用前景, 金属空心纳米结构成为了纳米材料研究和开发的热门领域之一。目前,制备金属空心纳米结构的方法已有不少, 并且已制备出具有特殊物理、化学性能的单质或者合金的空心结构。虽然这些制备方法都具有自身的优势,但也都存在一定的不足之处。并且,在金属空心纳米结构的合成领域,还存在一些函待解决的难题和挑战。回顾了近年来金属空心纳米结构研究的最新进展, 包括各种制备方法及其原理、优缺点和适用范围等, 并且简单介绍了金属空心纳米结构材料在电催化领域的应用。
  • 研究·开发
  • 倪楠楠, 温月芳, 贺德龙, 益小苏, 许亚洪
    功能材料. 2016, 47(6): 6071-6075. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.012
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    纳米碳材料以其优越的力学性能,高的电热传导特性引起人们极大的关注,首先将纳米碳材料VGCF加入聚偏二氟乙烯(PVDF)中,然后将其负载到尼龙无纺布上采用共固化工艺制备碳纤维增强环氧树脂基结构阻尼复合材料。通过DMA实验,单悬臂强迫共振实验、电阻率测试、摆锤冲击实验和扫描电子显微镜下的断口形貌观察,测试并分析了复合材料层合板的储能模量和损耗因子的温度谱,共振频率及模态损耗因子、3个方向上电阻率和冲击断裂韧性。分析结果表明,通过在复合材料体系中添加VGCF可进一步提高层合板的损耗因子和储能模量,同时明显改善复合材料在3个方向上导电性能且不明显降低其冲击断裂韧性。
  • 王梦宁, 李志雄, 唐伟, 聂耀庄, 郭光华
    功能材料. 2016, 47(6): 6076-6080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.013
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    采用微磁学模拟的方法研究了自旋波在磁化强度周期变化的圆柱形纳米线中的传播特性。结果显示,频谱和色散关系图中均能看到明显的自旋波通带和禁带。带隙是由自旋波在布里渊区边界处的布拉格反射引起的。通过改变磁子晶体的周期长度、磁化强度比值可以有效的调制自旋波带隙结构。当周期长度增大时,带隙数目增加,带隙频率位置降低,带隙宽度变窄。随着磁化强度调制的增强,带隙位置逐渐降低,而带隙宽度表现出复杂的变化形式,有些带隙表现出振荡行为。这些结果对研制纳米线磁子晶体器件具有参考意义。
  • 张增志, 陈兴龙, 张琪
    功能材料. 2016, 47(6): 6081-6085. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.014
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    解决甲烷吸附问题是控制瓦斯爆炸的核心,研究了一种由单一表面活性剂体系与不同种类不同浓度的稀土盐进行复配的甲烷吸附剂。将阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)水溶液与5种浓度下的不同可溶性稀土盐复配,利用静态顶空萃取气相色谱分析法测定不同配比的吸附材料吸附甲烷气体的体积分数。甲烷的吸附实验结果表明,稀土盐能够促进AES溶液增溶甲烷,一定浓度范围内随着稀土盐浓度的增高吸附效果趋于明显,在达到较大峰值后,继续添加则会降低吸附效果,并且对比得到添加不同稀土盐对AES溶液增溶甲烷的影响。
  • 崔晓晨, 于美杰, 王成国, 毛琼
    功能材料. 2016, 47(6): 6086-6092. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.015
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    目前已有很多学者对聚丙烯腈(PAN)静电纺丝进行了研究,但对其工艺的研究存在不同看法,同时关于电纺PAN纤维有序结构分布的研究较少。针对以上,系统研究了较宽范围内静电纺丝参数对PAN纤维形貌和直径的影响。经过对比,喷丝液浓度对所制备PAN纤维直径影响最大,随着喷丝液浓度从6%(质量分数)升高至18%(质量分数),纤维平均直径由288 nm增大至3 469 nm。将超声刻蚀法、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)结合X射线衍射技术(XRD)对电纺PAN纤维内部结构进行研究。结果表明,电纺PAN纤维表面存在相互平行的横向沟槽,其中凸起部分为相对有序区域,宽度约为40~190 nm,凹陷部分为无序区域,宽度约为20~35 nm。
  • 吴佳翼, 杨仕清, 唐明君, 梁桃华, 黄照华
    功能材料. 2016, 47(6): 6093-6097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.016
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    基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,采用全势线性缀加平面波 (FP-LAPW)以及广义梯度近似(GGA)方法,计算了Fe2CrAl和FeCrAlSi的电子态密度、磁矩和磁晶各向异性能等参数。研究分析表明,Fe2CrAl和FeCrAlSi合金的阻尼都属于铁磁性阻尼,铁磁性阻尼主要来源于过渡金属原子之间的自旋轨道相互作用及其d轨道之间的杂化作用。掺入Si后,材料总磁矩增大,矫顽力减小,FeCrAlSi比Fe2CrAl具有更高的铁磁性阻尼。
  • 何浏, 马宇皓, 黄磊, 张松柏, 陈元维, 罗祥林
    功能材料. 2016, 47(6): 6098-6102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.017
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    通过表面原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)得到具有不同接枝密度的聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱改性的聚己内酯薄片(PCL-g-PMPC)。用衰减全反射红外、扫描电镜及接触角直接或间接地证明表面接枝反应成功;并通过蛋白吸附、血小板粘附及凝血时间对其血液相容性进行了评价。结果表明,利用SI-ATRP法在PCL表面接枝一层具有仿细胞外层膜结构的PMPC能不同程度地提高PCL薄片的血液相容性。
  • 丁丁, 晏华, 杨健健, 胡志德, 王雪梅, 张寒松, 廖梓珺
    功能材料. 2016, 47(6): 6103-6107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.018
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    以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。
  • 刘帅, 孙富华, 江依柔, 谢兴益
    功能材料. 2016, 47(6): 6108-6112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.019
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    氨烷基磷酸钠(AAP-n-Na, n=2~6,为氨烷基的碳原子数)可用于制备羟基磷灰石(HA)胶体,是新型的HA表面改性剂,我们的前期研究已证实其无细胞毒性。进一步研究APP-n-Na及其改性HA(Cn-HA)对成骨样细胞MG63功能的影响。研究结果表明,在0.1%浓度下,n=3,4,5的APP-n-Na对MG63细胞的碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCP)的表达无不良影响,和阴性对照(空白培养基)的表达水平一致;所有APP-n-Na对矿化结节的形成无不良影响。Cn-HA的浸提液(0.1 g/mL,以培养基为浸提介质)对ALP的表达和生物矿化均无不良影响,和对照样(未改性HA和空白培养基)相比无显著差异。研究预示APP-n-Na及其改性的HA用于骨修复材料是安全的。
  • 张秀芝, 张国栋, 周志亮, 周宗辉, 程新
    功能材料. 2016, 47(6): 6113-6118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.020
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    以膨胀珍珠岩作为阻抗匹配层,以碳纳米管和铁氧体作为吸波剂制备双层水泥基吸波体,采用RCS法(radar cross section)研究水泥基吸波材料的吸波性能。实验结果表明,匹配层的透波率随着膨胀珍珠岩掺量的增加而增大,在8~18 GHz频率范围内,掺有20%膨胀珍珠岩试样透波率介于20%~60%之间;以膨胀珍珠岩的水泥浆体作为匹配层制备的双层水泥基材料,其吸波性能要优于相同厚度单层吸波材料;当匹配层中膨胀珍珠岩掺量增加时,吸波性能也随着增加;以0.15%碳纳米管和10%FP型铁氧体作为复合吸波剂制备吸波层,具有优异的吸波性能,并且匹配层与吸波层的最佳厚度比为3:1;而当吸波层复掺0.75%碳纳米管和30%FP型铁氧体时,双层吸波材料的吸波性能比相同厚度单层吸波材料要差,匹配层与吸波层的最佳厚度比为1:3,试样反射率的峰值为-31.0 dB,低于-7 dB的带宽达10.6 GHz。
  • 张春艳, 李盼妮, 杨明波, 徐超玲
    功能材料. 2016, 47(6): 6119-6124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.021
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    利用电化学测试技术和浸泡试验研究了几种电压下的阳极氧化工艺对镁合金在Hank’s仿生溶液中降解性能的影响, 同时对Hank’s溶液浸泡前后的氧化膜的形貌和成分进行了比较分析, 以探讨氧化膜在仿生溶液中的降解行为。研究表明,随阳极氧化电压增大,阳极氧化膜表面的孔隙增大,电压升至110 V时,试样表面烧蚀,阳极氧化膜疏松,平整度较差。阳极氧化提高了镁合金的耐蚀性,100 V下的阳极氧化试样具有最大的涂层电阻,90 V下阳极氧化试样具有最大电荷转移电阻和极化电阻。阳极氧化处理后的试样在Hank’s仿生溶液中可延缓镁合金降解1周左右,随后析氢速率有所增高。其中110 V电压下生成的阳极氧化试样自腐蚀电位降低,浸泡1周后的析氢量明显高于其它试样。浸泡过程中,随着阳极氧化层的溶解,Hank’s溶液中的磷酸根和钙离子沉积在氧化层表面形成磷酸钙盐,其产物进入氧化膜的小孔内,形成无孔表面。
  • 覃贻琳, 董发勤, 聂小琴, 张伟, 周娴, 谢敬宜
    功能材料. 2016, 47(6): 6125-6129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.022
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    研究采用海藻酸钠(SA)为固定化载体包埋固定活体耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans),旨在探讨固定化活体耐辐射奇球菌颗粒对铀的吸附性能、减量化效果及减量后灰分中铀的赋存形态。结果表明, 25 ℃、pH值=3.5、投加量25 g/L、初始铀浓度为50 mg/L时,1 h左右可达吸附平衡,吸附率达95%以上,吸附过程符合准二级动力学方程。当初始铀浓度为100 mg/L时,最大吸附量达103.82 mg/g(DW)。通过HCl解吸复吸3次仍可保持与原有的吸附量相当的水平;固定化颗粒经灰化处理后有较好的减量化效果,湿重和干重减重比分别为17.56和254.37。灰化前后经SEM-EDS、XRD分析,表明铀主要与固定化耐辐射奇球菌细胞中的磷结合成团簇的絮状物质,灰化后结晶成铀的磷酸盐,灰分主要成分为CaCO3、Ca(UO2)(PO4)·3H2O和(Ca,U)(PO4)·2H2O。
  • 连峰, 项秋宽, 臧路苹, 张会臣
    功能材料. 2016, 47(6): 6130-6135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.023
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    采用低表面能修饰和涂覆SiO2,制备具有不同润湿性的Ti6Al4V表面。采用HSR-2M高速往复摩擦试验机探讨其在水(蒸馏水)、海水(人工配制)和油(十六烷)介质中的摩擦学行为。结果表明,低表面能修饰或涂覆SiO2均使Ti6Al4V表面由亲水变为疏水,但涂覆SiO2可获得更大的接触角和小的滚动角,且更加显著地减小摩擦系数和磨损量(体积)。水、海水和油介质中,摩擦系数分别减小13%,14%和23%,磨损量分别减小65%,24%和76%。试样在油中的摩擦系数和磨损量最小,在海水中的摩擦系数小于水,磨损量大于水。增大摩擦速度可减小摩擦系数和磨损量。
  • 罗德春, 芮执元, 曹卉, 陈文科, 剡昌锋
    功能材料. 2016, 47(6): 6136-6141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.024
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    运用分子动力学方法对单晶γ-TiAl合金的裂纹扩展过程进行了研究,分析了不同孔洞位置对裂纹扩展的影响,得到相应的原子轨迹、能量演化以及应力-应变关系。结果表明无孔洞时,裂纹以脆性解理方式快速扩展至材料断裂,能量曲线只有一个波峰;L=1.6 nm时裂纹先以脆性解理的方式扩展,孔洞抑制裂纹扩展,孔洞周围发射位错,裂纹以尖端空洞形核、长大成微裂纹,最终微裂纹与主裂纹连接的方式扩展,能量曲线有多个峰值;L=4.8 nm时,裂纹初始扩展过程与L=1.6 nm时相似,后期未出现空洞形核、长大成微裂纹并与主裂纹结合的现象;另外孔洞距裂尖距离不同,发射第一个位错的方向不同。
  • 万迪庆, 利助民, 叶舒婷
    功能材料. 2016, 47(6): 6142-6145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.025
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    采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射及能谱分析,研究了铸态、固溶处理及在不同温度下时效处理的Mg93Zn6Y1合金的显微组织。发现铸态Mg93Zn6Y1合金显微组织主要由α-Mg和I相组成。经过固溶处理后,晶界处准晶相发生熔断,由铸态下的连续网状结构变为颗粒状。在不同的时效温度下,晶界处颗粒状准晶相长大且α-Mg晶内出现颗粒状准晶相。随着时效温度的升高,颗粒状准晶相发生长大,逐渐变为多边形状或鱼骨状。时效温度为300 ℃时,合金中准晶相大部分以颗粒状均匀分布在基体上。通过硬度及耐腐蚀性能测试,发现时效处理可大幅提高合金的硬度及耐腐蚀性能。其中,时效温度为300 ℃时效果最佳。
  • 张明伟, 辛乐
    功能材料. 2016, 47(6): 6146-6151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.026
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    采用传统的固相反应法制备得到MgO掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3陶瓷,并对其相结构、微结构以及介电性能进行了系统的研究。随着MgO含量的增加,陶瓷样品的居里峰被明显的抑制和展宽,同时居里温度向低温方向移动,表明一定量的Mg2+进入BST晶格。探明了当加入少量MgO时导致在微波频段损耗因子增加的原因;而随着MgO含量的进一步增加,微波频段的介电损耗降低主要是由于介电相MgO的“复合”作用。结合拉曼光谱明显地观察到Mg2+进入BST晶格破坏材料的微波性能,这来源于Mg2+破坏了钙钛矿结构中B位有序度。在钙钛矿结构中,Q值强烈的依赖于A1(TO)延展模式的拉曼峰宽。同时,氧八面体对材料微波性能的影响起到了非常重要的作用。
  • 程军, 邹勇进, 向翠丽, 郑良军, 孙立贤, 徐芬, 刘淑生
    功能材料. 2016, 47(6): 6152-6157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.027
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    首次通过化学还原法制备了纳米多孔Co-Ni-B/Cu-BTC复合材料,在Co-Ni-B合金中掺入金属框架化合物Cu-BTC后有效地提高了复合材料的比表面积,其形貌由团聚的纳米粒子变成纳米多孔结构,复合材料的催化性能也得到显著的提高,用于催化氨硼烷的水解,表现出良好的催化活性。在30 ℃时,催化水解氨硼烷制氢的反应速率到达2 670 mL/(min·g),其水解反应的活化能为22.4 kJ/mol,与文献相比,表现出较大的优势。所制备的复合材料还具有良好的化学稳定性,表现出重要的应用前景。
  • 汪宏涛, 张时豪, 丁建华, 戴丰乐, 姜自超
    功能材料. 2016, 47(6): 6158-6162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.028
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    采用膨润土等量取代磷酸镁水泥的方法,研究了膨润土对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、强度、水化热和早期收缩的影响,并对水化产物进行了分析与讨论。结果表明,膨润土降低了磷酸镁水泥的流动度、凝结时间和强度,为保证施工的可操作性,其掺量应控制在10%以内;膨润土有效降低了磷酸镁水泥的放热速率和放热量,减少了其早期收缩;掺有膨润土的磷酸镁水泥的水化产物中存在膨润土的主要成分蒙脱石和石英;膨润土影响了磷酸镁水泥的水化过程、水化产物的数量及其结晶程度。
  • 柳召刚, 张蕊, 李梅, 胡艳宏, 王觅堂, 张晓伟
    功能材料. 2016, 47(6): 6163-6166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用改进共沉淀法制备铁铈复合氧化物催化剂,通过L16(45)正交实验确定最佳工艺条件。研究了不同煅烧温度对催化剂脱硝效率的影响,同时通过XRD、SEM、粒度和比表面积等方法对催化剂进行表征。结果表明,反应终点pH值是碳酸氢铵-氨水沉淀法制备铁铈催化剂最重要的影响因素,反应温度次之。脱硝实验表明,经400 ℃焙烧5 h所制备的催化剂,其粒径较小,分布较宽,比表面积较大,SCR脱硝活性最高,在250 ℃脱硝活性为93.8%。
  • 郑必举, 蒋业华, 胡文, 刘洪喜
    功能材料. 2016, 47(6): 6167-6172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.030
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    采用CO2激光熔覆技术在AISI 1045钢基底上制备了AlxCrFeCoCuNi涂层。通过改变Al的含量来研究其对显微组织和耐磨性能的影响。涂层的微观结构、化学成分和相结构分别通过扫描电镜、能谱和X射线衍射进行了分析。研究结果表明,AlxCrFeCoCuNi高熵合金涂层主要包括熔覆层、结合区和热影响区。熔覆层和基底具有很好的冶金结合。熔覆层主要由等轴晶和柱状晶组成。XRD分析可知,由于高熵效应使得AlxCrFeCoCuNi高熵合金涂层相结构主要为简单面心和体心立方结构。AlxCrFeCoCuNi的表面硬度最高可以达到758 Hv,是基底的3倍,而且显微硬度随着Al含量的增加而升高。Al含量高的涂层具有高的硬度,从而提高了耐磨性能。
  • 工艺·技术
  • 封贝贝, 陈大融, 刘志勇, 姜胜耀
    功能材料. 2016, 47(6): 6173-6175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.031
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    为了提高仿飞羽/尾羽沟槽薄膜的减阻性能,通过计算流体力学(CFD)研究沟槽形貌构型参数(d、α、γ)对壁面压力分布、压差阻力系数以及摩擦力的影响。研究结果表明,当Ma<1时,沟槽形貌构型参数对壁面受力有显著的影响;特别是,对高压区和低压区中心压力以及随之产生的压差阻力的影响最为明显。当外部流场速度Ma恒定时,存在最优的沟槽形貌构型(d0、α0、γ0)使仿生沟槽薄膜减阻率最大。
  • 李根, 李丽梅, 蒋佳兴, 李炯炯, 左奕, 李玉宝, 邹琴, 张利, 李吉东
    功能材料. 2016, 47(6): 6176-6180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.032
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    与植入骨修复材料相关的感染仍是临床面临的难题,能控释或缓释抗菌剂的骨修复材料在易感染骨缺损修复领域越来越受到青睐。在具有良好生物相容性和成骨作用的纳米羟基磷灰石/聚氨酯(nHA/PU)复合材料中添加磷酸银作为抗菌剂,复合磷酸氢钙结晶水合物(DCPD)作为发泡剂水的来源,通过释放DCPD中结晶水与PU中异氰酸根反应产生CO2气体实现了复合材料均相发泡成型。实验结果显示,85 ℃条件下自发泡制备的载磷酸银羟基磷灰石/磷酸氢钙/聚氨酯(Ag3PO4-nHA/DCPD/PU)复合支架的孔隙率高达80%,抗压强度可达2.83 MPa;制备的抗菌支架能有效抑制细菌在材料表面黏附,与细菌接触24 h后抑菌率可达95.45%。该方法简便易行,制备的孔隙分布均匀、贯通性好、孔隙率高和力学性能佳的抗菌复合支架在骨修复领域有较大的应用潜力。
  • 徐安厚, 郭杰, 赵孔银, 张新新
    功能材料. 2016, 47(6): 6181-6184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.033
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    制备了海藻酸钙/羧基化多壁碳纳米管(CaAlg/CMWCNT)复合水凝胶纳滤膜,测试了其力学性能、抗污染及染料截留性能。随着CMWCNT含量的增加,湿态CaAlg/CMWCNT过滤膜的拉伸断裂强度先增大后减小,在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%(质量分数)时达到最大值1.83 MPa。CaAlg/CMWCNT过滤膜具有良好的抗污染性能,对染料亮蓝和刚果红的截留率达到99%以上,通量为19.56 L/(m2·h)。
  • 王刚, 陈静, 黄仲佳, 朱协彬
    功能材料. 2016, 47(6): 6185-6189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用超音速火焰喷涂技术在45钢基体上制备Fe基合金涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学腐蚀等测试技术研究了喷涂距离对涂层表面形貌、结构及腐蚀性能的影响。结果表明,喷涂距离对于涂层形貌和结构有较大的影响,喷涂距离过长或者过短都不利于非晶涂层的获得。耐腐蚀试验表明,Fe基非晶涂层具有良好的耐腐蚀性能。表面形貌观察表明,合金涂层的腐蚀产物随喷涂距离的增加而增多,并伴有大量腐蚀坑和脱落现象的出现。
  • 李哲, 张伟强, 孙日伟, 付华萌
    功能材料. 2016, 47(6): 6190-6193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.035
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    采用固体渗碳法,对CuCoCrNiFe高熵合金进行850 ℃/5 h的渗碳处理。采用SEM、EDS、EPMA、XRD分析了渗碳后试样的显微组织和相组成,并测量了试样的显微硬度。结果表明,经过渗碳处理后,合金上析出了大量碳化物。在表面附近,碳化物细小,十分密集。距离表面距离增加,碳化物分布密度下降,尺寸增大。试样表层硬度达到240 HV,与基体相比有明显增加。
  • 钟新仙, 林有铖, 曾建强, 彭艳, 黄玉凤, 赵海源, 冯崎鹏, 李庆余
    功能材料. 2016, 47(6): 6194-6199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.036
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    以碳纳米管为基底,在混酸中氧化碳纳米管,进一步接枝L-色氨酸(Trp)、磷酸(P),制备水溶性良好的L-色氨酸改性碳纳米管(Trp-ox-CNTs)和磷酸、L-色氨酸共改性碳纳米管(Trp-P-ox-CNTs);再分别与厚朴酚(M)、和厚朴酚(HK)复合,制备改性碳纳米管载药材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)对其形貌和结构进行表征;快速循环伏安法(CV)对复合材料进行测试,用MTT法考察载药材料体外抗肿瘤活性和细胞毒性情况。结果表明,改性碳纳米管都具有良好的水溶性;CNTs共价键合磷酸、L-色氨酸后,对正常细胞的毒性明显降低,生物相容性显著提高,复合药物载体材料表现出较好的抗肿瘤活性。
  • 王滌非, 王路明
    功能材料. 2016, 47(6): 6200-6204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.037
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    采用丁苯乳液、苯丙乳液、硅灰、粉煤灰和橡胶粉等外加剂分别对物理发泡水泥混凝土的性能进行单一和复合改进试验。结果表明,复掺硅灰和丁苯乳液可显著提高泡沫混凝土早期强度,并降低吸水率,改善混凝土性能,当硅灰掺量4%,丁苯乳液掺量12%时,混凝土吸水率降低17%,7 d抗压强度增加0.5 MPa;丁苯乳液对降低泡沫混凝土吸水率有一定促进作用;苯丙乳液对混凝土强度影响较大;硅灰与粉煤灰降低吸水率效果不佳;橡胶粉不能作为混凝土外加改性材料。
  • 邓海文, 檀柏梅, 张燕, 高宝红, 王辰伟, 顾张冰
    功能材料. 2016, 47(6): 6205-6208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.038
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    在化学机械抛光(CMP)过程中,加入苯并三氮唑(BTA)抑制Cu界面和布线条的腐蚀。但同时,会与Cu发生化学反应生成的Cu-BTA钝化膜是CMP后主要的清洗对象之一。采用FA/OⅡ型螯合剂作为清洗液的主要成分,采用接触角测试仪及原子力显微镜来表征BTA的去除效果。通过改变FA/OⅡ型螯合剂的浓度完成一系列对比实验,确定最佳的清洗效果。通过对比实验得知,当清洗液中螯合剂的浓度为1.50×10-4~200×10-4时,此时清洗液的pH值>10,能有效去除Cu-BTA钝化膜以及其它残留的有机物,接触角下降到29°,表面的粗糙度较低。
  • 李红伟, 贾念念, 贺佩, 逯攀岩
    功能材料. 2016, 47(6): 6209-6213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.039
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    研究了滴落法制备毫米级SiO2气凝胶球的性能。将SiO2气凝胶粉末(疏水角约为126°)平铺在平面上预制为载台,将水玻璃(模数n=1.8~2.3)离子交换制备出溶胶,调节pH值后分散滴落于载台上,可保持为毫米级溶胶球;凝胶化处理后,将其转移乙醇溶液老化,经溶剂交换和表面改性,常压干燥制备出毫米级疏水性SiO2气凝胶球。SiO2气凝胶球较好保持直径为1~2 mm球状形貌,具有滚动性;BET分析表明其比表面积约为730 m2/g,其介孔为近圆柱形细长孔道,平均孔径为7~10 nm;SEM显示其呈连续网络纳米孔;FT-IR表明在其制备过程枝接了—CH3,并具有良好的疏水性;DSC-TGA分析表明其在1 000 ℃以内热稳定性良好。
  • 李萍, 周志平, 马伟伟
    功能材料. 2016, 47(6): 6214-6218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用自制的固体酸催化剂S2O2-8/ZrO2-SiO2合成反应性乳化剂马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠,比较S2O2-8/ZrO2-SiO2、乙酸钠和对甲苯磺酸三者的催化效果,探究其最佳用量,将制得的反应性乳化剂应用到苯丙微乳液聚合中,与传统乳化剂十二烷基硫酸钠和反应性乳化剂DNS-86进行了性能对比。结果表明,固体酸催化剂S2O2-8/ZrO2-SiO2的催化效果最好,其最佳用量为0.6%(质量分数)。制得的反应性乳化剂的乳化能力优于十二烷基硫酸钠和DNS-86,并且可以有效降低表面张力,将其应用于微乳液聚合,最佳用量为4.5%(质量分数),所得乳液具有较大的粒径和较高的电解质稳定性。对原纸进行施胶,施胶度由5 s提高到78 s,其应用领域可拓展到纺织、涂料和汽车等行业。
  • 董延茂, 刘娟, 周兴
    功能材料. 2016, 47(6): 6219-6224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    聚噻吩衍生物/纳米半导体复合材料由于协同了有机、无机材料的优势,具有显著的三阶非线性光学(NLO)性质。采用原位复合法制备磁性聚(3-已基噻吩)-Fe3O4/CdS (P3HT-Fe3O4/CdS)纳米复合物。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、 透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM-EDAX)和激光散射法粒度测试仪(HPPS)等方法对产物进行了表征。结果表明,P3HT-Fe3O4/CdS具有良好的顺磁性,其中的Fe3O4 和 CdS的粒径约为2~4 nm。分别用紫外可见(UV-Vis)、荧光光谱(PL)和Z-扫描方法检测复合材料的光学性质。P3HT-Fe3O4/CdS的n2约为1.36×10-9 esu,χ(3)约为9.76×10-12 m2/W,具有良好的三阶NLO性质。该磁性纳米复合材料有助于在磁场、电场中构建有序微纳结构,在光电磁复合材料领域具有潜在的应用价值。
  • 徐杰, 高丽, 马骏驰, 宋秋红, 王皓辉
    功能材料. 2016, 47(6): 6225-6227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.042
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用射频磁控溅射方法在Si(100)衬底沉积Ni-Mn-In磁性形状记忆合金薄膜。系统研究了退火温度对Ni51.33Mn33.23In15.43薄膜显微组织结构和磁性能的影响。研究表明,退火温度为873 K时薄膜已完全结晶,随退火温度增加,薄膜表层颗粒细化。退火后薄膜的X射线衍射图表明,Ni51.33Mn33.23In15.43薄膜均由立方L21奥氏体母相和14M调制马氏体相组成。Ni51.33Mn33.23In15.43薄膜母相晶格常数、马氏体相的晶胞体积和薄膜平均晶粒尺寸均随退火温度增加而增大。Ni51.33Mn33.23In15.43磁性记忆合金薄膜室温初始磁化曲线表明,在1.8 T磁场下,薄膜均未达到磁饱和。随退火温度增加,薄膜的初始磁化强度先增加后减小,在退火温度为973 K时达到最大。室温磁滞回线结果表明,Ni51.33Mn33.23In15.43薄膜的矫顽力较小,呈现出典型的软磁性。
  • 张俊, 杜官本, 梁坚坤, 席雪冬
    功能材料. 2016, 47(6): 6228-6234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.043
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过单宁、糠醇与异氰酸酯共缩聚树脂(TFI)为基质,氧化铝颗粒为研磨材料制备新型天然可回收砂轮片,研究了树脂的热性能及砂轮片的力学性能。结果表明,单宁、糠醇与异氰酸酯共缩聚树脂具有很高的玻璃转化温度,并且固化后硬度大。用其制备的砂轮片抗压强度较实验室制备酚醛树脂砂轮片高,同时与商业砂轮片(taber calibrate wheel H-18)相比,单宁-糠醇-异氰酸酯砂轮片具有更好的耐磨性能。因此未来采用TFI为基质制备的砂轮片替代酚醛树脂基砂轮片是可行的。
  • 赵燕茹, 马建中, 刘俊莉, 鲍艳, 张永辉
    功能材料. 2016, 47(6): 6235-6240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.044
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用晶种诱导法,以硝酸锌为前驱体在金属网表面成功制备ZnO纳米棒光催化材料,用XRD、SEM等进行表征,并采用甲基橙溶液模拟废水,研究该材料的光催化降解性能。探讨了水浴合成ZnO纳米棒时,生长液浓度、反应温度等因素对光催化性能的影响。结果表明,80 ℃水浴反应4 h,生长溶液浓度为100 mmol/L,制备得到的ZnO纳米棒光催化活性较佳,光催化反应2 h甲基橙溶液的降解率可达99%。
  • 孙立, 宋伟明, 江艳, 陈文龙, 李颖, 冯建, 邓启刚
    功能材料. 2016, 47(6): 6241-6246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.045
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为得到高电容特性的超级电容器电极材料,以廉价的可溶性淀粉为碳源采用配位-热解法制备了纳米级多孔石墨化碳电极材料。分别利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和N2吸附-脱附(BET)等测试手段对材料的微观结构进行表征,结果表明,合成材料具有较大的比表面积(1 187 m2/g)和高的石墨化程度。并对合成材料进行了电化学性能测试,测试结果说明,该材料展示了优异的电容特性,在1 A/g时,其电容高达249 F/g,5 000次循环后,其比电容仍为初始电容的99.97%。当以此材料为电极组装成电容器器件时,在功率密度为10 500 W/kg下其能量密度仍为46.79 Wh/kg。因此,这种方法制备的纳米级多孔石墨化碳是一种有潜力的超电材料。