功能材料

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石墨烯材料在水处理方面的研究进展

胡忠良,李雪锋, 席柳江,黄志,陈宪宏,丁燕鸿

功能材料. 2016, 47(S1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).001

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石墨烯具有独特的结构和优异的物理、化学性能,其作为水处理材料的应用前景值得期待。本文介绍了石墨烯、氧化石墨烯及还原氧化石墨烯材料与水处理相关的主要性能,对石墨烯及其衍生物吸附重金属离子及有机物的研究及进展进行了综述,分析了相关的研究机理及主要影响因素;对各种石墨烯复合材料在水处理方面的研究逐一进行了介绍,包括磁性及非磁性石墨烯复合材料、石墨烯光催化复合材料;最后对该研究领域存在的问题及面临的挑战进行了分析,并对该领域研究发展趋势进行了展望。

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Al表面化学镀Ni-P合金及Al/Ni-P/Cu复合材料电性能的研究

陈国宏,张健,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明

功能材料. 2016, 47(S1): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).002

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化学镀Ni-P合金中间层可提高Al材表面Cu镀覆性能。采用化学镀工艺,在Al表面沉积均匀连续的Ni-P合金层,再电镀Cu,形成Al/Ni-P/Cu复合材料。研究化学镀Ni-P合金层的表面形貌,成分及其成膜机理,以及Al/Ni-P/Cu复合材料的结构与电性能。结果表明,Al材经碱蚀前处理后,在其表面形成腐蚀坑或凸起,Ni-P合金在此位置优先沉积,逐渐成膜。碱性镀5 min,酸性镀25 min后,在Al材表面形成厚约5 μm均匀致密的Ni-P合金镀层,再在其表面电镀140 μm厚Cu层制备的Al/Cu复合材料的电阻率为2.92×10^-8 Ω·m,经过150 ℃,360 h热处理后,未发生Al、Cu相互扩散,复合材料的电阻率为3.04×10^-8 Ω·m,结构与性能十分稳定。

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超疏水铜表面的制备及其抑冰性能研究

袁志庆,黄娟,彭超义,陈昱,王宪,王梦蕾,宾吉平

功能材料. 2016, 47(S1): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).003

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通过在铜片表面沉积蜡烛灰涂层成功构建了纳米结构超疏水表面,该表面在室温(23±2) ℃下与水滴的接触角为160°,滚动角为1°。研究了超疏水铜表面在低温条件下的抑冰性能,结果表明,在(-40±10) ℃时将50 μL水滴从5 cm的高处滴至普通的铜表面2 s开始结冰,而滴至超疏水铜试样(3 cm×3 cm×0.2 mm)表面的水滴可以快速滚动,从滚动直至滚落超疏水铜试样表面所需的时间比水滴开始结冰所需的时间(50 s)短,水滴未在超疏水铜试样表面结冰。通过测试冰与材料的黏附力,发现普通铜表面与冰的黏附力是超疏水铜表面与冰的黏附力的4.9倍。此外,在融冰的过程中发现,结冰的水滴在常温下稍微融化,在微风的作用下或稍微倾斜6°就能从超疏水铜表面滑落下来,表明超疏水铜表面比普通铜表面具有更好的抑冰性能。

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水热法制备TiO₂/ZnO纳米花光阳极及其光电性能

耿魁伟,罗龙,王静,郑祥忠

功能材料. 2016, 47(S1): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).004

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采用水热法在TiO₂薄膜上制备ZnO纳米花,通过研究氢氧化钠溶度对ZnO纳米花生长形貌的影响,并调整工艺以优化ZnO纳米花形貌;同时把TiO₂/ZnO复合薄膜光阳极组装成染料敏化太阳能电池,通过测试得出J-V、EIS曲线。结果表明,基于TiO₂/ZnO复合薄膜染料敏化太阳能电池开路电压0.80 V,短路电流4.65 mA/cm²,转化效率2.32%;其性能优于单一的TiO₂染料敏化太阳能电池。

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等离子喷涂纳米粉体制备技术及涂层性能研究现状

周羊羊,王海斗,马国政,李国禄,陈书赢,王海军,刘明

功能材料. 2016, 47(S1): 23-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).005

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与传统涂层相比,采用纳米粉体制备的等离子喷涂层在强度、韧性、耐磨、热障和热震性能等方面存在显著优势。本文首先介绍了纳米粉体制备等离子喷涂层的应用前景,阐述了液相法、气相法和固相法三类等离子喷涂纳米粉体制备方法以及喷雾干燥法等纳米粉体的喂料方式。然后对纳米粉体制备的等离子喷涂层优越的耐磨损性、耐腐蚀性以及热震热障性能进行了较为详细的论述,并对所存在的问题及今后的发展方向进行了探讨。

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胶原基复合型组织工程化皮肤制备中的关键科学技术问题

刘婷,但卫华,但年华

功能材料. 2016, 47(S1): 31-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).006

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胶原基复合型组织工程化皮肤是未来发展的方向和研究热点。本文在介绍组织工程化皮肤的基础上,简要地综述和探讨了胶原改性的原理与方法、胶原基复合支架材料的造孔方法及其与孔结构之间的关系、种子细胞的选择、细胞与支架材料的复合培养、血管化及其影响因素、及其它皮肤附属器官的再生等关键科学技术问题,并阐明了解决这些科学技术问题的思路和方法,为组织工程化皮肤的研发提供了有益的借鉴。

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PTFE中空纤维膜微孔结构调控技术研究进展

刘国昌,高从堦,郭春刚,李晓明,陈江荣,刘铮,吕经烈

功能材料. 2016, 47(S1): 38-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).007

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从原料、工艺和后处理三方面,综述了近年来基于推压成型-拉伸法制备聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜微孔结构调控技术的研究进展。认为树脂原料是基础,压缩比决定膜内外径,分子量与膜微孔结构关系密切;工艺调节是最基本、最主要的手段,预成型、推压成型、热处理、拉伸致孔和烧结定型各工序及其参数能够直接影响膜微孔结构;后处理是有益补充,涂覆、物理气相沉积和包缠能够对膜表层微孔结构做进一步修饰,达到减小膜分离层孔径并最大限度保持膜的高孔隙率的目的。最后,对PTFE中空纤维膜微孔结构调控技术的发展趋势进行分析展望。

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吸波材料复合化的研究进展

李泽,许宝才,王建江,蔡旭东,高海涛

功能材料. 2016, 47(S1): 49-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).008

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雷达吸波材料的应用极大提升了武器装备的作战效能及生存能力。将吸波材料进行复合化处理,能够充分利用多种吸波材料组合的可设计性,集中不同吸波材料的优点并克服单一材料存在的问题,有望获得具有“薄、宽、轻、强”特性的理想吸波材料。本文主要综述了吸波材料复合化的基本形式及共混型、表面改性型复合吸波材料的制备工艺,并对今后研究提出展望。

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电沉积铁基非晶态磁性涂层的研究进展

卢冰文,崔秀芳,金国,王海斗,徐滨士

功能材料. 2016, 47(S1): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).009

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铁基非晶态磁性涂层是一种新型的材料,拥有优异的软磁性能、耐蚀性与耐磨性,已成为金属功能材料领域的热点。本文总结了铁基非晶磁性涂层具备的特殊性能,讨论了电沉积工艺参数对于铁基非晶态涂层成分、结构与磁学性能的影响,并对铁基非晶态磁性涂层存在的问题、改进途径与未来的发展趋势进行了探讨。

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手性拆分膜的拆分原理及制备方法

王雪,梁晓桐,张强,谷梦鑫,赵义平,冯霞,陈莉

功能材料. 2016, 47(S1): 61-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).010

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实现手性化合物的有效分离是当前制药、化工、食品等领域急需解决的技术难题。作为手性拆分的重要方法之一,手性拆分膜的研究开发具有重要的学术和应用价值。对近年来国内外手性拆分膜的研究进展进行了综述,重点分析了其手性拆分原理、制备方法、国内外最新研究进展,以及目前存在的问题等,并且对手性拆分膜的未来发展方向进行了展望。

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稀土改性高密度W-Ni-Fe合金的研究现状及发展趋势稀土改性高密度W-Ni-Fe合金的研究现状及发展趋势

张雪辉, 李晓闲, 章标, 王成, 朱太恒

功能材料. 2016, 47(S1): 66-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).011

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高密度W-Ni-Fe合金因其具备许多优异性能,作为一种重要的军民两用合金材料,广泛应用于国防军工、航空航天、先进制造业等众多领域。稀土元素作为工业的“维生素”,因其独特的性质及活性,添加在合金中,能有效的抑制晶粒长大、细化晶粒组织和提高合金力学性能,已成为制备高强韧、超细晶钨合金的重要途径和研究热点。综述了国内外采用稀土元素及其氧化物强化细晶钨合金的研究进展,分析了目前存在的问题,并对未来进一步提高合金的性能提出了展望。

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有机复合水凝胶的研究进展

高婷婷,常丹,刘凤岐,高歌

功能材料. 2016, 47(S1): 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).012

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有机复合水凝胶由于具有许多独特的性能而得到广泛应用。但由于传统水凝胶在力学性能、热性能、响应速率和生物相容性等方面存在缺陷,限制了它作为新材料的应用前景。使用有机分子对水凝胶进行复合改性已成为近年来水凝胶研究领域的热点课题之一。本文综述了近年来有机复合水凝胶的研究进展,从材料的制备、性能和潜在的应用领域进行了阐述,并对其未来发展进行了展望。

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叶酸靶向聚合物载药微粒的研究进展

李姝婷,王卫京,陈淑花,王景昌,李鸣明,詹世平

功能材料. 2016, 47(S1): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).013

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介绍了叶酸靶向载药微粒的特性及其作用机制,本节就叶酸靶向药物的高分子载体进行了简要综述。重点阐述了叶酸靶向药物微粒的不同聚合物载体以及制备方法。其中针对传统方法中存在的有机溶剂残留、粒径和形貌难控制等缺点,介绍了一种绿色有效的方法—超临界抗溶剂法(SAS),并对该方法制备载药微粒的原理以及应用进行了简要概括。最后对超临界抗溶剂法制备新型叶酸-聚合物靶向载药微粒进行了展望。

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基于不同稀土荧光基质的磁性荧光复合材料的研究进展

吴拓,潘桦滟,罗东,陈如标,张宏,沈晔,李旸晖,王乐

功能材料. 2016, 47(S1): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).014

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近年来,磁性纳米粒子和镧系稀土荧光材料因其独特的荧光性能和磁学性能而引起广大研究者的兴趣。然而,随着生物科技的发展与进步,单一功能的材料已经不能满足实验研究的需求。因此,兼具磁性荧光双功能的复合材料备受关注。综述了不同稀土荧光基质的磁性荧光纳米复合材料的研究进展,主要总结了以Fe₃O₄纳米粒子为磁性核,镧系稀土离子掺杂化合物为荧光壳的磁性荧光纳米复合材料的制备方法,复合方式以及性能特点等。通过对磁性荧光双功能材料的研究,对于促进生物,医学等科学领域的发展具有重大意义。

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一种铁镍铬合金的热变形行为及其本构模型的修正

罗锐,程晓农,徐桂芳,李冬升,郑琦,唐桢丁,姚永泉,张琰琰

功能材料. 2016, 47(S1): 89-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).015

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在Gleeble3500热力模拟试验机上对800H合金进行高温单道次压缩实验,结合OM和TEM等表征手段,研究了该合金在变形温度1 000～1 150 ℃和应变速率0.01～1 s^-1条件下的热变形行为。结果表明,动态再结晶行为更易发生在较低应变速率和高变形温度条件下,变形过程中动态再结晶形核机制主要包含晶粒碎化、晶界迁移及亚结构合并;考虑应变量因素,建立应变量耦合的双曲正弦本构方程,利用此模型预测合金的流变应力。本构模型预测值与实验测得值之间的线性关系达至0.99648,且平均相对误差仅2.019%,说明这种应变量耦合型本构方程能较好的预测800H合金在实验条件内的流变应力。

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摩擦电喷镀nano-Al₂O₃/Ni复合镀层的制备及表征

陈晓磊,吴斌,郑翔玉,梁志杰

功能材料. 2016, 47(S1): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).016

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利用新型的摩擦电喷镀系统在45钢基体上制备nano-Al₂O₃/Ni复合镀层。运用SEM、XRD、EDS、TEM等分析方法对复合镀层的表面形貌、微观结构和组织成分进行表征及分析;并分别利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对复合镀层的力学性能和摩擦磨损性能进行表征。实验结果表明,nano-Al₂O₃/Ni复合镀层表面平整均匀,晶粒细小,XRD主峰的晶面指数为(111)和(200),平均晶粒大小为20.8 nm,复合镀层截面组织致密,与基质镍结合紧密,EDS结果显示出复合镀层在共沉积过程中,只有极少部分镍发生氧化。由于摩擦,喷射和纳米颗粒的协同作用,复合镀层产生了硬质颗粒弥散强化,细晶强化和高密度位错强化,导致截面平均硬度达676 Hv;油润滑条件下,复合镀层的主要磨损机制为粘着磨损并伴有微切削。

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柔性气凝胶的制备与应用

雷萍,郑绪东,尚善斋,袁大林,韩敬美,王晋,陈永宽,汤建国

功能材料. 2016, 47(S1): 101-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).017

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气凝胶是目前世界上密度最低、热导率最小的固体材料。针对其存在的强度低、韧性差、纳米孔结构在外力作用下易破坏等缺点,国内外研究人员开始致力于柔性气凝胶的研制。本文综述了近几年国内外制备柔性气凝胶的最新研究进展,系统介绍了几种新型的制备方法如衍生法、纤维增强法和聚合物复合法等,所制备得到的柔性气凝胶被成功地应用于隔热、太阳能电池、锂离子电池等领域。最后,对柔性气凝胶的发展前景进行了展望。

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空间近紫外辐照聚酰亚胺薄膜力学性能演化模型

沈自才,代巍,马子良

功能材料. 2016, 47(S1): 107-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).018

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利用空间综合辐照地面模拟试验装置和热重分析、XPS分析等对空间近紫外辐射环境下均苯型聚酰亚胺(PI)薄膜力学性能演化的数学模型和物理模型进行了研究。研究发现,均苯型PI薄膜抗拉强度和断裂伸长率随着近紫外曝辐量的增加先降低而后呈现指数增加,最后趋于稳定。由热重分析和XPS分析可知,在近紫外辐照初期,C—O、C—C、C—N等价键的断裂是的导致其力学性能降低的主要原因,而后随着近紫外曝辐量的增加,不同分子链之间的交联是PI薄膜力学性能增加的主要原因。

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纳米多孔PtNiMo合金的制备及其对甲醇电催化氧化性能的研究

周魁元,李强,刘旭燕,潘登

功能材料. 2016, 47(S1): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).019

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利用脱合金的方法制备了纳米多孔铂镍钼(NP-PtNiMo)合金纳米催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测试的方法对NP-PtNiMo合金纳米催化剂的表面形貌、成分、物相和电催化性能进行了表征。运用循环伏安法(CV)和恒电位极化评价了NP-PtNiMo合金纳米催化剂在室温下对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,NP-PtNiMo合金纳米催化剂比商业Pt/C催化剂具有更好的电催化氧化甲醇的性能,更好的电催化稳定性以及更好的抗CO中毒的能力。

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基于硅藻壳的羰基铁热分解约束成形工艺研究

张文强,张德远

功能材料. 2016, 47(S1): 119-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).020

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盘形硅藻壳的非晶二氧化硅多孔结构具有大比表面积和轻质等属性,将其与高磁导率纯铁材料结合有可能制备出优质磁性功能微粒。利用五羰基铁溶液高温受热分解为金属铁原子和一氧化碳的原理,采用直接滴加和蒸汽载带两种方法,探究金属铁在硅藻壳微粒表面的沉积的可行性。利用SEM、EDS、XRD、VSM分别对制备的磁性复合微粒的形貌、成分以及静磁特性进行表征。实验结果证实采用五羰基铁热分解约束成形方法可以实现硅藻壳微粒的磁性功能化。蒸汽法成形工艺可以制备出均匀包覆的磁性微粒,其饱和磁化强度达到118 A·m²/kg,矫顽力2.39×10⁴ A/m 。

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连续氮化硅陶瓷纤维的组成结构与性能研究

胡暄,纪小宇,邵长伟,王军,王浩

功能材料. 2016, 47(S1): 123-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).021

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连续氮化硅陶瓷纤维是透波/承载一体化陶瓷基复合材料的关键原材料,也是制约复合材料耐高温性能与力学性能的关键因素。系统研究了国防科技大学研制的连续氮化硅纤维的组成结构及其力学性能和介电性能,分析了纤维在氮气中高温处理后组成结构与单丝强度变化规律。结果表明,氮化硅纤维主要以Si₃N₄结构存在,组成上接近化学计量比,介电常数为68,介电损耗为0.01～0.08,室温单丝强度约1.5 GPa,弹性模量140 GPa,在1 350 ℃以下纤维强度保留率超过90%,在1 400和1 450 ℃氮气中处理1 h仍保持了非晶结构,强度保留率分别为75%和30%,综合性能满足了高温透波复合材料的基本要求。

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新型聚酰胺复合正渗透膜的制备与表征

肖维溢,管盼盼,王铎

功能材料. 2016, 47(S1): 127-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).022

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以聚砜为支撑基膜,以间苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)为复合单体,经界面聚合反应制备聚酰胺复合正渗透膜。研究了聚酰胺复合正渗透膜的制备条件对膜性能的影响,并考察其耐氯性和抗污染能力。实验结果表明,选择合适的制备参数,16%PSf、6%PVP、60 s挥发时间、40 ℃水浴、0.5% m-XDA、0.05%TMC、反应时间120 s,制备出的复合正渗透膜性能优良。以去离子水为原料液,1 mol/L NaCl为汲取液时的水通量最高达到17.5L/(m²·h),反向扩散通量基本上在1.7 mol/(m²·h),对NaCl截留率为90%以上。
在HA模拟溶液中,复合正渗透膜的水通量较正常情况下明显下降,再进一步比较pH值=5.5和8.0时可见,pH值较低时污染更为严重。对复合正渗透膜的耐氯性能进行考察,结果表明,复合正渗透膜的耐氯性在2 000 ppmh左右。

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烧结助剂对Nd∶YAG透明陶瓷微观结构和激光性能的影响

吉祥波,敬畏,康彬,祝明水

功能材料. 2016, 47(S1): 134-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).023

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通过烧结Y₂O₃,Al₂O₃和Nd₂O₃粉体注浆的陶瓷胚体制备了Nd∶Y₃Al₅O₁₂(Nd∶YAG)透明陶瓷,研究了MgO和TEOS烧结助剂对陶瓷微观结构的影响和助烧结机理,分析了微观结构对陶瓷激光性能的影响。研究结果表明不加入烧结助剂,烧结后的样品晶界处存在大量的气孔,加入0.1%的MgO后,气孔数量减少,晶粒粒径变小,能够抑制晶界出现杂相,TEOS在陶瓷烧结过程形成的液相有助于气孔的排除。通过调节烧结助剂和烧结时间,制备出透光性达到83.1%的Nd∶YAG透明陶瓷,实现了1.4 W的激光输出。

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木器用新型不饱和聚酯UV胶衣树脂的合成及其UV-LED下光固化行为研究

陈富强,黄鸿,苏嘉辉,刘晓暄

功能材料. 2016, 47(S1): 138-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).024

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用新型多元醇部分代替传统不饱和聚酯当中二元醇,用二步加料法,合成出具有体型结构的预聚物,再用带有不饱和双键的丙烯酸酯类进行封端,得出能紫外光固化的不饱和聚酯。同时,为了制备出性能最好的树脂,对其成分进行了正交实验,最终得出了附着力良好,硬度较高的,可用于木器表面涂膜的光固化(UV)胶衣树脂。并且研究其分别在高压汞灯和主波长为375 nm的LED光源下,UV胶衣树脂体系的光固化动力学行为。

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氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与性能

唐梦龙,于思荣,孙伟松,李景达,张善保

功能材料. 2016, 47(S1): 143-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).025

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以氧化石墨烯为增强体,环氧树脂为基体,酚醛胺T-31为固化剂,制备了氧化石墨烯/环氧树脂复合材料。对该复合材料进行了FT-IR和热失重分析,测定了其邵氏硬度。结果表明,复合材料中产生了酯键,但该键的强度较弱,氧化石墨烯与环氧树脂间的结合强度不高;与纯环氧树脂相比,复合材料的热稳定性有所提高,随氧化石墨烯含量增加,T_max先增大后减小,并在0.5%处达最大值;与纯环氧树脂相比,复合材料的邵氏硬度有所提高,随氧化石墨烯含量增加,邵氏硬度先增大后减小,并在0.3%处达最大值。

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微观结构对FeCo/TiO₂纳米复合材料微波共振的影响

徐志洁,郭杰,杜宝盛,杜胜杰,孙乃坤

功能材料. 2016, 47(S1): 148-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).026

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采用机械化学法合成了FeCo/TiO₂纳米复合材料,该材料与石蜡的复合物在13.5 GHz处复介电常数的实部ε′值具有较大的波动,复介电常数的虚部ε″产生强烈的介电共振峰, ε′-ε″ 的复平面上Cole-Cole图呈现一个全圆。制备态样品经500 ℃退火后,退火样品中FeCo纳米粒子的衍射峰明显变窄,表明晶粒尺寸增加,晶格缺陷减少,微观应力得到释放;同时,退火导致饱和磁化强度增加,矫顽力减小,介电共振行为消失。制备态样品的厚度为8.15 mm时,反射损耗在12.6 GHz处取得最大值-38.3 dB,且当厚度为7.5 mm时,超过-10 dB的频宽为12~16.5 GHz,几乎覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。该体系良好的电磁波吸收性能归功于FeCo/TiO₂纳米复合物特殊的微结构带来的非线性介电共振、强烈的自然共振和良好的电磁匹配。

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meso-酯类卟啉化合物的合成及光电性能研究

王坤,林君,申烦,张智勇,关金涛,张开诚,戴志群

功能材料. 2016, 47(S1): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).027

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采用Adler-Longo法,设计合成了两种系列共8种具有对称结构的中位四取代酯类卟啉化合物,通过¹H NMR,¹³C NMR,IR对其分子结构进行了表征,通过紫外-可见光谱法(UV)、荧光光谱法(PL)和循环伏安法(CV)对这些化合物的光电性能进行了研究;结果表明,所合成的中位四取代酯类卟啉化合物结构正确,并均具有较高的荧光量子效率、较低的轨道能隙,是一类较好的光致电材料,在有机半导体材料、有机太阳能电池等方面具有潜在的应用前景。

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非晶合金的热稳定性与热加工窗口研究

尤俊华,马理,邱克强,曲迎东,李荣德

功能材料. 2016, 47(S1): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).028

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采用铜模喷铸法制备了Mg₆₈Zn₂₈Ca₄、Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈和Zr₆₀Nb₅Cu₂₀Fe₅Al₁₀ 3种非晶合金,通过X射线衍射仪(XRD),差热分析仪(DSC)研究了非晶合金的热加工稳定性,并建立了三维热加工窗口。结果表明,Mg₆₈Zn₂₈Ca₄的过冷液相区没有明显随着加热速率的增大向高温区移动,Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈和Zr₆₀Nb₅Cu₂₀Fe₅Al₁₀非晶合金的过冷液相区随着加热速率的增大向高温区移动。用Kissinger方法计算出3种非晶的晶化激活能分别为177.26,288.98和288.75 kJ/mol。根据建立的三维热加工窗口中可以直接制定非晶合金的加工工艺,确定加工温度及最大加热时间。

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带电粒子注入硅的辐照损伤模拟研究

郑贤利,刘敏,夏艳芳,程品晶,张泊丽

功能材料. 2016, 47(S1): 164-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).029

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利用SRIM软件计算模拟不同质量的带电粒子射入硅的射程、能量损失、硅损伤情况。结果表明,入射带电粒子在硅中分布的最大浓度位置位于其投影射程处,且随粒子质量的增加而减少;入射带电粒子的质量与硅的质量比近似小于1.8时,入射带电粒子损失给电子的能量与反冲硅原子损失给电子的能量之比＞1,否则小于1;电离能损随入射带电粒子质量的增加而减少;声子能损随入射带电粒子质量的增加而增加;入射带电粒子在硅中产生的移位和空穴随入射离子质量的增加而增加较快,而替位碰撞增加缓慢。

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片状La_0.9Ce_0.1Fe_11.7-xMn_xSi_1.3氢化物的高气压合成及磁热效应研究

孙乃坤,郭杰,任增鑫

功能材料. 2016, 47(S1): 169-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).030

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La(Fe,Si)₁₃氢化物被认为是最具有应用前景的室温磁制冷工质之一,主动磁蓄冷样机上使用的理想磁制冷工质通常要求为片状块体。本工作在高达40 MPa的高压氢气气氛下烧结制备了片状La_0.9Ce_0.1Fe_11.7-xMn_xSi_1.3 (x=0,0.29,0.35,0.41)氢化物块体。X射线衍射分析表明,片状氢化物由具有立方NaZn₁₃结构的La(Fe,Si)₁₃相及少量α-Fe相构成,其晶格常数比母合金明显增加。Mn的掺杂有利于抑制烧结过程中α-Fe的析出,并且使样品的居里温度降低至室温附近。在0~2 T的外磁场下,片状La_0.9Ce_0.1Fe_11.35Mn_0.35Si_1.3氢化物块体的磁熵变ΔS_m在289 K时达到最大值4.3 J/(kg·K)。

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CMC取代度对水溶性SA/CMC复合膜结构与性能的影响

邓丰林, 颜超, 崔莉, 刘云, 朱平, 张传杰

功能材料. 2016, 47(S1): 174-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).031

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以4种不同取代度的CMC和SA为原料,采用溶液共混法制备SA/CMC复合膜,并通过红外、XRD、SEM及其它化学方法,研究CMC的取代度对其溶解性能、SA与CMC的相容性、以及SA/CMC复合膜的红外光谱、结晶结构、透光率、力学性能、阻氧性和水溶性等的影响。结果表明,SA与CMC之间具有范德华力和氢键等相互作用,4种取代度的CMC与SA均具有良好的相容性。随着CMC取代度的增加,溶液中的未溶解片段逐渐减少,复合膜的截面趋向于光滑、平整,且结晶度和透光率逐渐增加。随着CMC的取代度从0.4提高到0.9,复合膜的断裂强度从6.25 MPa提高到37.27 MPa,水溶时间从162 s缩短至70 s,而且复合膜的阻氧性能提高,油脂的过氧化值从4.2 g/100 g下降至1.9 g/100 g。

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粉煤灰吸附处理废润滑油中水的动力学研究

欧阳平,范洪勇,张贤明,陈凌,刘先斌

功能材料. 2016, 47(S1): 179-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).032

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为探索用于废润滑油再生吸附的廉价高效吸附剂,用粉煤灰作为吸附剂对废润滑油进行吸附处理。预处理原状粉煤灰并配制一定浓度以水为单一吸附质的废润滑油,探究其优化的均匀实验条件,考察粉煤灰对废润滑油中水的吸附动力学特性。结果表明,预处理后粉煤灰具备较好吸附特性的物质和结构基础;反应55 min时,吸附达到平衡,水的去除率达到91.15%,单位吸附量达到279.745 μg/g;动力学数据拟合吸附过程符合准二级吸附速率方程;孔道扩散过程分为初始的快速扩散过程和随后的缓慢内扩散过程,B_N=101.629,吸附过程由孔道内扩散主要控制。

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3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的合成及热分解机理研究

冯晓琴,曹端林,崔建兰,安富强

功能材料. 2016, 47(S1): 185-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).033

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以4-氯吡唑为原料,经过硝硫混酸硝化制得4-氯-3,5-二硝基吡唑,再以硝酸根为亲核试剂进行亲核取代反应得到一种新型的含能化合物3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯,并采用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物结构进行了表征。计算了爆轰性能并与常规含能化合物进行了比较。采用TG-DSC-MS联用方法对其热分解机理进行了研究。结果表明,3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的爆轰性能接近于黑索金与奥克托金而优于梯恩梯。DNPN的热分解机理可能是,首先O—NO₂键断裂,接着硝基吡唑发生硝基自由基或者亚硝基自由基断裂,最后吡唑环开环生成N₂、NO、N₂O以及CO₂等产物。

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磁性分子印迹微球的合成及其对二苯并噻吩的选择性吸附研究

司汇通,王兵,单娟娟,皇甫风云,孙智纯

功能材料. 2016, 47(S1): 188-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).034

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运用溶剂热法制得四氧化三铁微粒作为内核,在其上嫁接二氧化硅层,继续通过3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对表面改性,使之可发生聚合;最后以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二苯并噻吩(DBT)为模板分子,通过蒸馏沉淀法制备了磁性核-壳分子印迹聚合物微球(Fe₃O₄/SiO₂@MIPs)。运用傅立叶红外光谱(FT-IR),振动样品磁力测定(VSM),热重分析(TGA),紫外可见分光光度计测试其性能。并通过与非印迹聚合微球(Fe₃O₄/SiO₂@NIPs)对比印证其所具有的特异性吸附。

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NaCl-Na₂CO₃熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔材料的气孔分形特征

宋云飞,彭玮科,祝洪喜,邓承继,张小军

功能材料. 2016, 47(S1): 193-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).035

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以NaCl-Na₂CO₃为熔盐介质制备了镁橄榄石多孔材料,采用压汞法研究了材料内部气孔的结构特征,利用SEM表征了材料的显微结构;采用综合热分析仪分析孔的形成机理,并在Menger海绵体构造模型的基础上,用分形理论对材料的孔径参数进行表征;研究了烧成温度与原料中盐配比对气孔分形维数的影响,探讨了气孔的分形维数与孔径分布的关系。结果表明,制备的镁橄榄石多孔材料内部气孔以6.6和66 μm为界点,具有三重分形特征,其原因是材料内部气孔的成孔机理不同。原料配比中NaCl和Na₂CO₃的含量都为20%,经1 100 ℃烧后材料内部气孔的体积分形维数最小,为2.16895;此时材料内部孔径集中分布于6.6～66 μm。

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易水解聚酯的合成及其水解性能研究

王桂容,陈栋平,冯学鹏,张嵘

功能材料. 2016, 47(S1): 198-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).036

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采用酯交换-缩合聚合法合成了一种以聚乙二醇(PEG)或三缩四乙二醇(TTEG)为第四单体的易水解聚酯(EHDPET),考察了单体配比对聚合物的结构、热性能、分子量及水解性的影响。结果表明提高第四单体的组分含量可提高易水解聚酯的水解性能;并且水解温度越高,水解溶液浓度越大,其水解速率越快;第四单体为PEG的样品水解性优于第四单体为TTEG的样品。

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新型螺环化合物的合成及膨胀性能研究

朱思巧,王长松,梁兵

功能材料. 2016, 47(S1): 203-207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).037

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首先将甲醛和丁醛在碱性催化剂的条件下,反应生成2,2-二羟甲基丁醛(DMB),其次将DMB与DOPO反应生成DOPO三元醇,最后用DOPO三元醇与二正丁基氧化锡反应生成新型的螺环化合物,并通过FT-IR和NMR对中间体和最终产物进行结构表征,结果表明成功制备了中间体和最终产物。同时还考察了螺环化合物开环聚合过程中体积膨胀率以及对环氧树脂体积膨胀率的变化,实验结果表明,开环聚合过程体积膨胀率为3.46%,当螺环化合物的添加量为20%时,环氧树脂的体积膨胀率为2.67%。

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玻璃粉基空心微珠多孔材料的吸声性能研究

李阳,苏振国,刘炜,王珏,杨金龙

功能材料. 2016, 47(S1): 208-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).038

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采用低成本的通过废玻璃制备的空心微珠坯体为原料,经过低温烧结制备一种超轻高强多孔材料,研究了烧结温度、保温时间对样品孔结构和吸声性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,样品的平均孔径尺寸逐渐增大,保温时间越长,样品的开孔气孔率越大;开孔气孔率越大,样品吸声性能越好;样品平均孔径尺寸的变化显著影响在中高频段的吸声性能,平均孔径尺寸为2.51 mm的样品,对于频率为1 000 Hz的声波,吸声系数可达0.84。空心微珠多孔材料的平均吸声系数随着流阻的增大先增大后减小,当流阻值达到4.805×10⁵ Pa·s/m³时,样品吸声性能最佳。

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超声波辅助Ag纳米粒子的制备及其表征

张火利,王敏,刘肖杰

功能材料. 2016, 47(S1): 214-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).039

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利用化学还原法及在超声波辅助条件下,以AgNO₃为反应原料,选用羧甲基纤维素钠为稳定剂,柠檬酸钠为还原剂,通过超声波辅助控制反应条件,制备出了分散性好、粒径较窄的银纳米粒子。利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征手段对银纳米粒子进行分析,结果表明,超声波辅助条件下制备的Ag纳米粒子形貌为均一球形,其粒径范围在10～20 nm之间。

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ZnO纳米片的室温绿色法制备及光催化性能研究

刘哲,李庆,林华,覃礼钊,李元,聂明,解国猛

功能材料. 2016, 47(S1): 217-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).040

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以聚乙二醇为表面活性剂,在室温下采用简便、高效、环保的均匀沉淀法制得ZnO纳米片,并用XRD、SEM、TEM、UV-Vis等方法对产物进行了表征。研究表明,ZnO纳米片平均直径为300 nm,平均厚度约为40 nm,产物形貌规则且分散均匀,结晶性良好。通过对ZnO纳米片形成机理和实验条件进行系统探讨,提出了三步反应机理。发现聚乙二醇对产物的形貌和尺寸起着关键作用,反应温度对其也有着重要影响。通过甲基橙光催化实验,发现ZnO纳米片具有优良的光催化性能,在日光照射2 h下对甲基橙溶液的脱色率可达99.3%。该法简便、绿色、快捷,具有良好的工业化生产前景,并可推广于其它纳米功能材料的制备。

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RAFT聚合制备嵌段聚合物对PP基材涂料附着力的改善

熊成晶,杨妍,沈刚林,张柳,崔艳艳,刘晓暄

功能材料. 2016, 47(S1): 223-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).041

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合成了RAFT试剂S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(DDAATB),并以此种RAFT试剂为链转移剂制备聚丙烯酸均聚物,再以此均聚物为大分子链转移剂,制备了聚丙烯酸-b-聚丙烯酸异冰片酯嵌段共聚物(PAA-b-PIBOA)。以制备的丙烯酸酯嵌段共聚物作为附着力促进剂,与UV树脂复配成UV涂料,考察了添加不同质量分数嵌段共聚物的涂料对PP基材的附着能力的改善,并与CPP进行了比较。研究结果表明,制备的丙烯酸酯嵌段共聚物可有效提高涂层对PP基材的粘附性,PIBOA链段分子量越大,效果越明显;将制备的PAA-b-PIBOA为附着力促进剂,分别添加至以聚酯丙烯酸酯、氯化聚醚为主体树脂的涂料配方中,通过附着力性能测试,发现合成的嵌段共聚物PAA-b-PIBOA能有效提高涂层对PP基材的附着力。

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一种新型橡塑合金沥青改性剂的研制及其改性效果的研究

李晶,张春华,侯典浩,姜宇钊

功能材料. 2016, 47(S1): 228-233. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).042

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运用熔融共混工艺,将废旧胶粉与废旧聚乙烯(PE)以及少量SBS、助剂混炼得到热塑性弹性体沥青改性剂(TPE),对其进行荧光显微(FM)与红外光谱(IR)分析发现,熔融共混过程以物理作用为主;将所得沥青改性剂加入基质沥青进行改性,常规技术指标测试结果表明,沥青的性能均有大幅提高;利用原子力显微镜对基质沥青、TPE改性沥青进行对比分析,TPE合金的加入造成的沥青质聚集是沥青性能得以改善的重要原因。

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自乳化法制备光致变色微球

张婷,符柳娃,陈志康,崔艳艳,刘晓暄

功能材料. 2016, 47(S1): 234-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).043

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以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸等为单体,二丙烯酸-1,6-己二醇酯为交联剂,采用自乳化法制备了丙烯酸酯乳液。乳液的平均粒径为249 nm,具有较好的单分散性。用该乳液对自制的光致变色材料螺吡喃进行包裹,获得了光致变色微球。在常温下,采用紫外-可见光谱对光致变色微球的变色性质及抗疲劳性进行了检测,并通过建立半数吸光度可逆变色循环次数参数Z₅₀,将包裹了螺吡喃的微球与未包裹的螺吡喃溶液进行对比,发现包裹后的微球除了具备良好的光致变色性质外,其抗疲劳性亦远高于其溶液。

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有机硅改性多臂型水性聚氨酯的制备及性能研究

高旭瑞,姚伯龙,姜峻,王利魁,邓丽朵

功能材料. 2016, 47(S1): 238-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).044

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以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,制备了有机硅改性多臂型水性聚氨酯(TWPU-Si)。采用纳米粒度仪、光学接触角仪、电子拉力机等对膜的结构与性能进行了测试。研究了THPDMS用量对TWPU-Si膜的耐水性、力学性能、硬度、水接触角、热稳定性的影响。结果表明,随着有机硅含量增加乳液粒径逐渐增大、分布变宽,胶膜耐水性和热稳定性增强。拉伸强度先减小再增大后降低。

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2016年, 第47卷, 第S1期　刊出日期：2016-11-20

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