本期目录

2017年, 第48卷, 第11期 刊出日期:2017-11-30
  

  • 全选
    |
    热点·关注
  • 胡云睿,李达恒,陈嘉,余学飞,奚廷斐,罗晓梅,陈坤
    功能材料. 2017, 48(11): 11001-11006. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了简单方便地制备出一种柔韧性、吸水能力较好的,并具有一定抑菌特性的薄膜,通过调节溶解在稀醋酸溶液中的壳聚糖-泊洛沙姆溶胶pH值的方法,制备出了具有优良抑菌特性、柔韧性与吸水特性的薄膜。薄膜通过物理交联法制备,并进行了力学测试、薄膜断面SEM测试、吸水能力测试以及抑菌圈试验。测试结果显示,所制备的薄膜的拉伸强度和断裂伸长率与泊洛沙姆和甘油的浓度有关。在薄膜的断面SEM测试中发现,泊洛沙姆的加入,会使凝胶断面出现孔洞,孔洞的最大直径<10 μm。在吸水能力测试中发现,在PBS溶液中,4‰与6‰泊洛沙姆组和2%甘油组具有更好地吸水能力;而在生理盐水溶液中,8‰泊洛沙姆组和2%甘油组具有更好的吸水能力。在抑菌圈试验中,发现不同泊洛沙姆浓度制备出的薄膜基本上均具有明显的抑菌圈。最后,通过综合以上特性,优选出泊洛沙姆和甘油的浓度分别为6‰和2%。由于其制备的方便性、薄膜较好的柔韧性、吸水性,以及有效的抑菌特性,壳聚糖-泊洛沙姆薄膜有望在烧伤治疗、伤口化脓性感染的治疗方面得以应用。
  • 袁菊红,胡绵好,孙秋荣
    功能材料. 2017, 48(11): 11007-11015. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用响应面法优化不同改性芦苇生物炭对水中硒的吸附条件,用Box-Behnken Design实验设计考察初始硒质量浓度、反应时间、吸附剂添加量和pH值等因素对硒去除率的影响。实验结果表明,各因素对芦苇生物炭(PB)去除硒的影响大小顺序依次为初始硒质量浓度、添加量、反应时间、初始溶液pH值;各因素对柠檬酸改性芦苇生物炭(CA-PB)和壳聚糖改性芦苇生物炭(CTS-PB)去除硒的影响大小顺序依次为初始硒质量浓度、反应时间、添加量、初始溶液pH值。PB吸附水中硒的最佳反应条件为初始硒质量浓度500 μg/L,PB添加量为4.69 g/L,初始溶液pH值为2.81,反应时间为2.50 h,此时对硒的去除率达95.46%。CA-PB吸附水中硒的最佳反应条件为初始硒质量浓度479.76 μg/L,CA-PB添加量为4.84 g/L,初始溶液pH值为2.74,反应时间为2.59 h,此时对硒的去除率达99.70%。CTS-PB吸附水中硒的最佳反应条件为初始硒质量浓度500 μg/L,CTS-PB添加量为4.94 g/L,初始溶液pH值为3.0,反应时间为2.50 h,此时对硒的去除率达99.83%。
  • 陈红兵,闫晓丽,褚赛,牛浩宇,栾丹明,李强
    功能材料. 2017, 48(11): 11016-11020. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    制备了5种不同质量浓度的烃类、蜡类相变流体(phase change slurry, PCS),测试了不同质量浓度的两类相变流体的相变温度、相变潜热、粘度及稳定性,分析了相变材料种类、质量浓度、使用温度、剪切速率等对热物性、流动特性及稳定性的影响,总结了不同因素的影响规律,为相变流体的制备及其在太阳能低温集热蓄热领域的应用提供了参考。
  • 张静静,孙杰,李吉刚,周添
    功能材料. 2017, 48(11): 11021-11025. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用沉积-沉淀法制备了2%(质量分数)Au/CeO2催化剂,并用X射线衍射、投射电镜、X射线光电子能谱和程序升温还原等手段研究了纳米金催化剂在室温空气中存放和冰箱冷冻存放失活的机理。结果表明,冰箱冷冻储存更有利于抑制金纳米颗粒的长大,使催化剂保持更高的储存活性。纳米金催化剂储存失活是部分可逆的,导致其失活因素有两方面:(1) 金纳米粒子的长大,导致不可逆失活;(2) 表面吸附二氧化碳和水,可通过高温焙烧来恢复部分活性,属于可逆性失活。
  • 张毅,刘叶,张昊,张转玲
    功能材料. 2017, 48(11): 11026-11031. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以壳聚糖(CS)为基体,在缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl),偶联剂N-羟基-丁二酰亚胺(NHS)的存在下,将L-精氨酸接枝到CS大分子上,制备出一种天然高分子基重金属螯合及抗菌材料,L-精氨酸接枝壳聚糖CS-L-Arginine(CA)。阐述了反应机理,用采用元素分析、拉曼光谱(RAM)、核磁共振谱(13C NMR)以及X射线衍射谱(XRD)分析与表征了产物的结构产物。加入山梨醇作为增塑剂,采用涂膜法制备氨基酸改性壳聚糖膜。实验表明,随着接枝率的提高,改性壳聚糖膜对Ni2+、Cu2+的饱和吸附量的变化趋势先增大再减小,当接枝率为16.85%的改性壳聚糖膜对Ni2+、Cu2+的饱和吸附量达到最优,分别为148.32与198.78 mg/g;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用逐渐提高,当接枝率为16.85%时,抑菌效率最佳,可分别达到了92.06%,93.58%。
  • 综述·进展
  • 韩自强,张树玲,王佩,蒋小霞
    功能材料. 2017, 48(11): 11032-11036. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    基于软磁非晶材料巨磁阻抗(giant magneto impedance, GMI)效应的传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一。GMI磁传感器具有微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗等特点,在微弱磁场检测方面,具有广阔的应用前景。而高灵敏度与低噪音对GMI传感器尤为重要。然而,由于GMI效应及应用是近十几年刚刚发展起来的新领域,人们更多的关注GMI效应的基础理论研究,而GMI传感器相关理论研究相对较少。基于此,一方面介绍了GMI磁传感器灵敏度和噪声的国内外研究现状,同时介绍了GMI传感器的应用情况。
  • 雷东移,郭丽萍,刘加平,缪昌文,孙伟
    功能材料. 2017, 48(11): 11037-11042. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    介绍了泡沫混凝土的主要特性、生产工艺、生产设备以及影响泡沫混凝土性能的主要因素,阐述了泡沫混凝土中泡沫的破坏机理、国内外发泡剂的应用现状、技术指标及测试方法,概括了国内外泡混凝土的应用现状,最后指出了其应用中常见的问题,并展望了发泡剂及泡沫混凝土的发展趋势。
  • 李泓,易忠超,张静,王松,苏小朋,李波,肖文谦,廖晓玲
    功能材料. 2017, 48(11): 11043-11053. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    经过合理化地结构设计与表面修饰之后,磁性微球显示出独特的物理和化学性质,在医学影像、体外检测、药物载体、细菌/细胞筛选等生物医学领域具有广泛的应用前景。梳理了目前发展迅速的多功能磁性微球研究成果,主要介绍了磁性微球的典型结构、制备方法和应用现状,对磁性微球设计与生物医用提供了较系统的参考。
  • 许卫锴,张蒙,王伟
    功能材料. 2017, 48(11): 11054-11059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    声学超表面是基于广义斯涅尔定律,通过控制波前相位从而进行声波调控的新型人工结构,是声学超材料的重要分支,其新颖的调控机制和灵活的结构设计已经展现出广阔的应用前景。阐述了声学超表面的设计原理与相关研究进展,并对声学超表面有待解决的问题和发展趋势进行了探讨,对于波控结构的设计与制备实现具有指导意义。
  • 陈姿,江奇,李欢,邱家欣,刘青青,卢晓英
    功能材料. 2017, 48(11): 11060-11065. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    尖晶石锰酸锂具有优异的安全性、低廉的价格、良好的大电流充放电能力和耐过充放性能以及环境友好等优点,是一种能被广泛应用于锂离子动力电池的正极材料之一。然而,锰酸锂锂离子电池目前仍然存在容量衰减较快以及高温性能较差的问题,这严重制约了其在动力电池方面的应用。为此发展起来的表面包覆改性技术能有效的改善锰酸锂的这些问题。到目前为止,发展出了许多包覆材料,有碳材料、氧化物材料等。就这些包覆材料对锰酸锂材料性能改善的机理来进行分类,详细讨论了表面包覆技术如何来改善锰酸锂的循环性能和高温性能,提出其进一步的发展方向。
  • 毛栋星,刘成宝,陈志刚,钱君超,陈丰,吴正颖
    功能材料. 2017, 48(11): 11066-11074. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)作为无金属的可见光催化剂,因其独特的结构和性能,在太阳能转换和环境治理领域受到广泛的关注。但单一g-C3N4还存在比表面积小、电子空穴复合率高等问题,因此人们提出了新型等离子光催化材料的概念,通过金属表面等离子体效应(SPR)对g-C3N4进行表面修饰,进而提高光催化性能。简要阐述了等离子体型g-C3N4复合光催化剂的结构及反应机理,探讨了影响复合材料光催化性能的因素,综述了最新的研究进展,展望了等离子体型g-C3N4复合材料的发展前景。
  • 鲍梦燕,郭晓潞,施惠生
    功能材料. 2017, 48(11): 11075-11080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    蒸压加气混凝土的主要物相托贝莫来石具有轻质、高强、导热系数低、耐高温等优良性能,水热合成托贝莫来石已成为众学者们研究的热点。介绍了托贝莫来石的微观结构,阐述了水热合成的先驱物、合成条件、外源离子等因素对反应产物托贝莫来石晶须的影响,揭示了晶须状托贝莫来石的存在对材料耐高温性能的改善作用。多尺度系统性研究托贝莫来石的微纳米结构与材料宏观性能上的本质关联具有参考价值,对推动节能环保型保温耐火墙体材料的研发极具意义。
  • 研究·开发
  • 王秀梅,杨勇,舒鑫,冉千平
    功能材料. 2017, 48(11): 11081-11085. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.013
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过自由基热聚合和可逆加成-断裂链转移法合成了不同主链刚柔性、不同序列结构分布的聚羧酸(polycarboxylate superplasticizer, PC)模型分子,系统的考察了PC分子结构与溶液构象、吸附性能以及宏观性能(如分散性能、流变性能)的关系,发现不同结构的PC宏观分散性能的差异主要来自于PC在水泥颗粒表面覆盖面积的差别。而PC的表面覆盖面积由两方面决定,一方面PC在水泥颗粒表面的单分子吸附层厚度;另一方面是PC在水泥颗粒表面的吸附量。单分子吸附层厚度越厚,在水泥颗粒表面的吸附量越大,PC在水泥颗粒表面的覆盖面积越大,对水泥浆体的分散性能越好。
  • 张书彬
    功能材料. 2017, 48(11): 11086-11090. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.014
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用共注射成型和共烧结工艺,制备了耐热钢/软磁不锈钢功能复合材料。利用热膨胀仪对不同粉末装载量的12CrMoV耐热钢、KM-31软磁不锈钢进行烧结收缩和收缩速率测试;利用电子万能试验机、扫描电镜、金相显微镜分别对耐热钢/软磁不锈钢共烧结界面进行抗拉强度、拉伸断口、孔隙分布、金相组织进行测试,结果表明,通过调整粉末装载量,可以有效降低耐热钢与软磁不锈钢之间的烧结收缩率之间的差异,提高2种材料的共烧结匹配度,从而提高共烧结界面结合强度;67%(体积分数)耐热钢/57%(体积分数)软磁不锈钢共烧结试样抗拉强度最高,可以达到309.7 MPa;12CrMoV耐热钢/软磁不锈钢共烧结界面相容性良好,界面过渡组织为珠光体和奥氏体混合相。
  • 马文霞,魏娟娟,慕泾霞,牟青青
    功能材料. 2017, 48(11): 11091-11094. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热法和改良的hummers法,制备了形貌良好的TiO2纳米花和rGO-TiO2复合纳米花材料。利用扫描电镜、透射电镜、XRD衍射、XRS、Raman光谱对复合材料进行形貌、结构分析,并进行磁性能测试研究。结果表明,rGO-TiO2复合材料结构为还原氧化石墨烯附着在锐钛矿相TiO2纳米花表面;内部TiO2为锐钛矿结晶相,其表面氧化石墨烯中有sp2杂化碳原子形成;rGO-TiO2复合纳米花饱和磁化强度可以达到(0.338±0.04) A·m2/kg,这是由于rGO增加了表面缺陷和晶界,以及TiO2纳米花与还原氧化石墨的协同作用造成的。
  • 郑韩雄,孙宇峰,孟凡利,李静静
    功能材料. 2017, 48(11): 11095-11098. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.016
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    金属氧化物半导体气体传感器是目前研究、应用最广泛的气体传感器,氧化物纳米颗粒具有小尺寸效应,可以大幅提高传感器灵敏度,但是容易产生团聚现象。采用湿化学方法原位制备了Au/SnO2/石墨烯三元纳米复合物,并且采用XRD、SEM、TEM和EDS对其进行表征,这种三元复合物结构可以有效阻止SnO2纳米颗粒团聚长大,加上Au纳米颗粒的催化效应能够大幅提高传感器的灵敏度,气敏测试结果显示这种三元纳米复合物对挥发性有机物异丙醇具有很高的响应。
  • 王亚军,于海洋,李泽雪,郭梁
    功能材料. 2017, 48(11): 11099-11102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用溶液沉淀法,以丙酮-水为复合溶剂、正庚烷为油相,在油酸为封端剂的辅助下,在常温常压下高效便捷地合成出了一维α-Bi2O3纳米线。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对产物进行了表征。合成的纳米线直径为50~100 nm,长约10 μm,长径比为100~200,表面清晰光滑。机理分析表明,油酸在纳米线的形成过程中起着至关重要的作用。紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱表明其在小于455 nm的紫外-可见光波段具有明显的光吸收,荧光(PL)光谱表明其在400~600 nm具有宽的发射谱带。
  • 柏乐,张志力,许龙飞,邸楠楠,李德才
    功能材料. 2017, 48(11): 11103-11107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通常情况下硅油的粘度随温度变化非常小,表现出优良的“耐温性”,是其作为工作介质在特殊环境下的突出优点。将硅油的“耐温性”与磁性液体相结合,可以极大地扩宽磁性液体的应用领域。采用化学共沉淀法和正硅酸乙酯水解法制备了Fe3O4@SiO2核壳型磁性颗粒,在制备Fe3O4@SiO2磁性颗粒时,主要针对反应物添加顺序、前驱体溶液pH值、包覆温度、包覆剂用量等影响因素设计实验并优化了实验工艺。然后用硅烷偶联剂A1120对其包覆,采用超声分散与高能球磨振荡相结合的分散方式将包覆后的Fe3O4@SiO2磁性颗粒分散在硅油基载液中,制备了硅油基磁性液体。通过振动样品磁强计(VSM)、红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等多种手段对纳米磁性颗粒进行了表征,并对硅油基磁性液体的流变性能、稳定性等进行了分析。结果表明,核壳型纳米磁性颗粒的粒径为15~20 nm,单分散度高,具有超顺磁性;硅油基磁性液体的饱和磁化强度达2.51×10-2 T,具有优良的稳定性和粘温性能。
  • 刘奉英,余琨,彭朋飞,夏健康,邓魏,侯群
    功能材料. 2017, 48(11): 11108-11112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用模拟与实验相结合的方式,研究了冲孔镀镍钢带的拉伸力学行为。模拟部分采用ABAQUS非线性有限元软件,模拟了2种不同冲孔方式的冲孔镀镍钢带即正模具产品和反模具产品的拉伸过程,得到拉伸力-位移曲线和各项力学性能数据。为了验证模拟的可靠性,同时进行了实际的拉伸实验,得到最大拉力、抗拉强度和延伸率数值。结果显示,正模具产品的变形抗力和塑性比反模具产品好,模拟结果与实验结果的各项数值均比较吻合,说明模拟是预测冲孔镀镍钢带力学性能的有效方法。另外,模拟也为2种冲孔镀镍钢带的力学性能差异提供了辅助性的解释。
  • 李海莹,刘峥,李庆伟,黄秋梅,张淑芬
    功能材料. 2017, 48(11): 11113-11120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.020
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    将离子掺杂TiO2涂层方法和耦合另外一种具有电子储存能力的半导体氧化物方法相结合,在碳钢/Ni-P-SnO2、碳钢/Ni-P-WO3表面制备Ni、S掺杂TiO2涂层,在可见光条件下,对碳钢进行光生阴极保护作用的研究。首先在不锈钢基体上制备不同摩尔比的Ni、S掺杂及其共掺杂薄膜,通过光电测试,最佳提拉层数为3层、Ni、S最佳掺杂摩尔比分别是0.001,0.005。在此基础上,利用镀膜提拉技术,在碳钢/Ni-P-SnO2、碳钢/Ni-P-WO3表面制备Ni、S掺杂TiO2涂层,并对其进行SEM、XRD等表征,研究其对碳钢光生阴极保护作用,结果发现Ni、S最佳掺杂摩尔比及其最佳Ni、S共掺杂摩尔比呈现了最好的光生阴极保护性能。
  • 晏彩先,李杰,姜婧,陈家林,刘伟平,常桥稳
    功能材料. 2017, 48(11): 11121-11126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.021
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以2-氯喹啉和苯硼酸为原料,在四(三苯基膦)钯作催化剂下反应得到主配体2-苯基喹啉(pq),之后pq与水合三氯化铱在乙二醇单乙醚溶剂中反应得到铱的氯桥二聚体(pq)2Ir(μ-Cl2)Ir(pq)2,然后在碱性条件下和乙酰丙酮反应合成出高效磷光红光材料二(2-苯基喹啉-C2,N’)(乙酰丙酮)合铱(Ⅲ)Ir(pq)2(acac)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)、质谱和单晶X射线衍射等表征手段确定了分子结构,利用紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱对其光物理性能进行了测试。结果表明,Ir(pq)2(acac)为电中性八面体配合物,Ir—O键的平均长度为0.21741(18) nm,而Ir—C键的平均长度0.1983(3) nm,Ir—N键的平均长度为0.2079(2) nm,在600 nm处出现了较强的红光发射,其合成产率>95%,该方法适于Ir(pq)2(acac)的小批量制备。
  • 廖贵朗,郑继明,李义兵,刘家辉,陆凤娇,李玉平
    功能材料. 2017, 48(11): 11127-11132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.022
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用β-萘酚改性制备选择性吸附钴的活性炭材料,SEM和FTIR表征测试发现,活性炭改性中受到溶胀作用,颗粒变粗大和疏松,表面结构中官能团和基团增多。并研究了β-萘酚浓度、改性时间、改性温度等改性条件对钴吸附性能的影响。同时探讨了改性活性炭吸附时间、温度、剂量等条件对吸附效率的影响,通过对等温吸附模型进行拟合,研究改性活性炭吸附钴的行为。结果表明,β-萘酚改性活性炭对钴吸附的优化工艺为氢氧化钠溶解β-萘酚后与亚硝酸钠按1∶1摩尔比混合配制α-亚硝基-β-萘酚溶液,浓度为1 mol/L、改性时间1.5 h、温度95~100 ℃、吸附时间1 h、吸附温度25 ℃、溶液中性条件下,钴吸附率达到99%以上,钴吸附平衡浓度下降到1 mg/L以下,最大吸附容量为25.52 mg/g。吸附等温线符合Langmuir等温线模型,拟合系数为0.99995,表明改性活性炭对钴的吸附模式是以单层吸附为主。
  • 刘昌华,刘炜烽,蒋婷,洪静,邓僖,黄进
    功能材料. 2017, 48(11): 11133-11137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    传统的热塑性聚丙烯(PP)拥有优异的机械性能、良好的结晶性、易于加工、价格便宜等优点被广泛应用于诸多领域,但易燃性阻碍其应用。开发阻燃性PP复合材料及对其阻燃机理的认识是解决PP易燃性的关键科学问题之一。采用热失重(TGA)、热重-红外联用(TGA/FT-IR)的方法研究了阻燃PP的热氧化降解行为及阻燃机理。实验结果表明,改性的有机膦酸锆阻燃剂的加入没有对PP的热稳定性产生明显影响,而提高了PP燃烧后残碳层的热稳定性,减少了燃烧过程中可燃性气体的排放速率和释放量,减少了有毒有害气体的释放量和速率,有效地提高了PP复合材料的阻燃性能及安全性能。
  • 矫春健,赵倩,王龙
    功能材料. 2017, 48(11): 11138-11140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    随着人们对掺杂MgB2超导体的不断研究,掺杂元素对MgB2的微观结构和性能的影响具有越来越重要的指导意义。目前对于石墨烯的掺杂研究很多,在此基础上,实验选用石墨烯作为掺杂对象,采用传统烧结法,利用高精度差热分析仪对石墨烯/Mg/B的混合粉末进行同步监控。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对石墨烯掺杂MgB2的微观结构和性能进行表征,同时探究了掺杂石墨烯对MgB2超导体临界电流密度的影响。结果表明,掺杂少量石墨烯的MgB2样品在高磁场下Jc值有很大提高。与其它种类碳掺杂相比,其在高磁场下的临界电流密度有很大提高,起到了很好的磁通钉扎效果。
  • 余慧杰,许亚辉,刘文慧
    功能材料. 2017, 48(11): 11141-11146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    金属橡胶静刚度特性呈现较大的非线性,其刚度大小与金属丝丝径、螺旋卷直径、相对密度等工艺参数紧密相关。针对当前常用的小曲梁模型、多孔材料模型、微元弹簧模型等3种静刚度模型进行比较,分析各个模型的适用范围。通过实验验证微元弹簧模型,并将其与小曲梁模型、多孔材料模型进行实验比较,发现微元弹簧理论模型与实验数据的误差最小。所以微元弹簧理论模型可以较全面地反映金属橡胶静刚度特性,为金属橡胶减振器的设计和工程应用提供理论依据。
  • 范培栋,夏洪坤,嵇天浩
    功能材料. 2017, 48(11): 11147-11152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过室温搅拌混合过程,将前驱物ZnO纳米粒子悬浊液与MoS2纳米片悬浊液按一定比例直接混合,制得ZnO纳米粒子沉积在MoS2纳米片表面上的纳米复合材料。使用各种测试技术对这种复合材料进行了表征,结果表明,ZnO纳米粒子呈六方晶相,形貌由两部分构成,一部分呈纳米棒状,直径主要在2~9 nm之间;另一部分呈近球形,粒径主要在3~10 nm之间;MoS2纳米片是2H型晶相,呈单层或少层。由于在光照下ZnO上的电子传递到MoS2纳米片表面,ZnO在510 nm附近的激子发光带强度明显减弱。对罗丹明B的光催化性能测试结果证实,在可见光照射下,复合材料的光催化活性与纯MoS2纳米片基本相当;而在紫外光照射下,复合材料的光催化活性最高,在光照160 min后,其光降解率可达92%。
  • 姜可茂,吴琪琳
    功能材料. 2017, 48(11): 11153-11156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以核桃壳为生物质原料, KOH作为活化剂,在不同温度下(700,800,900 ℃),制备了低成本、高比表面积的核桃壳基生物质活性炭。通过SEM研究了活性炭的表面形貌;利用XRD、Raman研究了活性炭的石墨化程度;通过N2吸附/解吸附研究了活性炭的孔径结构,实验结果表明,在800 ℃下制备的活性炭AC-3-800,比表面积高达2 149 m2/g,平均孔径在1.93 nm。超级电容器在0.5 A/g电流密度下,比电容高达215 F/g,并且表现出良好的循环稳定性,说明核桃壳基活性炭是一种良好的超级电容器电极材料。
  • 赵雪
    功能材料. 2017, 48(11): 11157-11160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以壳聚糖,三氧化硫脲和盐酸为反应原料,采用微波辐射的方法合成壳聚糖单胍盐酸盐。采用正交实验法通过研究反应温度,壳聚糖和三氧化硫脲的摩尔比以及反应时间对产率和胍取代度的影响确定了最佳合成工艺。采用红外光谱和核磁共振波谱仪对壳聚糖单胍盐的结构进行了表征。测试了产品的最低抑菌浓度。结果表明,采用微波辐射的方式合成壳聚糖单胍盐酸盐较传统的合成方法反应速度提高了6倍,相比于壳聚糖,壳聚糖单胍盐酸盐具有更为优异的抗菌活性。
  • 崔东庆,简玮,余云鹏,林舜辉,王江涌
    功能材料. 2017, 48(11): 11161-11167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    对可形成硅化物的金属铜、镍诱导非晶硅晶化机制进行了研究。利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和磁控溅射制备了Cu/a-Si、Ni/a-Si双层薄膜系列样品,并对制备的样品进行了退火处理,然后利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪对样品进行了表征。结果表明,对2个双层膜体系退火,首先生成金属硅化物,然后当温度升高到一定值时才会发生非晶硅晶化。利用界面热力学解释了铜、镍诱导非晶硅晶化的机制,以及金属硅化物在诱导过程中的作用。
  • 工艺·技术
  • 刘文杰,周建萍,黎永生,王洁,徐杰
    功能材料. 2017, 48(11): 11168-11173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为相容剂,通过熔融共混法制备了PLA(聚乳酸)/PCL(聚己内酯)/ATBC共混物,然后采用微型挤出机制备用于熔融沉积(FDM) 3D打印的共混物线材,研究了ATBC用量对共混物线材的直径、表面粗糙度、极限拉应力以及共混物相容性的影响,以及ATBC用量对3D打印制品的吸水性与力学性能的影响。结果表明,随着ATBC含量的增加,共混物线材的直径、表面粗糙度、极限拉应力逐渐变小,相容性得到改善。打印制品的吸水率降低,拉伸强度降低,但冲击性能得到有效地改善;当ATBC用量为6%时,3D打印共混物的断裂伸长率可达94.6%,冲击强度可达10.5 kJ/m2
  • 陈婷,郑嘉怡,杜琦峰,刘建国,曾晓雁
    功能材料. 2017, 48(11): 11174-11178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为拓宽聚苯硫醚(PPS)的应用范围,选用波长为355 nm的纳秒脉冲紫外激光对其进行表面改性,详细探讨了激光脉冲能量密度和光斑搭接率对PPS表面微观形貌的影响规律,并利用扫描电镜和表面探针轮廓仪对其进行了表征。结果表明,随着激光能量密度的增加(搭接率不变),激光与PPS的相互作用由光化学作用为主转变为光热协同作用,PPS表面由孔洞结构逐渐转变为熔融状结构,且表面粗糙度呈现先增大后减小再持续增加的趋势;在激光能量密度一定时,由于横向与纵向搭接引起的热积累不同,横向搭接率的增加(纵向搭接率保持不变)将导致PPS表面逐渐汽化,产生横向沟槽结构;而纵向搭接的增加(横向搭接率保持不变)主要使PPS表面点阵或沟槽结构逐渐被熔融物覆盖。
  • 李艳青,穆曼,张胜寒,许佩瑶
    功能材料. 2017, 48(11): 11179-11181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过阳极氧化法在金属Ti箔表面制备了TiO2纳米管阵列。以集胞藻(synechocystis sp)、鱼腥藻(anabaena sp)和LKG 3种微藻作为实验藻种,通过控制接种量和培养条件等因素,实现了3种微藻在TiO2纳米管阵列表面的附着生长。将3种微藻附着的TiO2纳米管阵列制备成光电极(简称负载电极),与阴极材料和电解液组装成太阳能电池,测定负载电极的光电流响应。结果显示由于微藻细胞的附着,TiO2负载电极的光电流值均有所增大,最大达3倍以上。
  • 孙莉娟,廖立,李小雨,徐志强,谢克难
    功能材料. 2017, 48(11): 11182-11186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    在外加磁场作用下,以水为溶剂,使用氯铂酸为成核剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用无模板液相还原法制备得到钴纳米线,并探究了不同温度和pH值以及磁场对其形貌的影响,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)和振动样品磁强计(VSM)对其进行表征。SEM结果表明,在磁场辅助下80 ℃、pH值为14和磁感应强度为40 mT时制备得到的钴纳米线线性较好,表面光滑,直径较小且均匀(约为100 nm)。XRD和EDS结果表明钴纳米线纯度较高。在室温下,制备得到的钴纳米线具有铁磁性,其饱和磁感应强度和矫顽力分别为112.00 A·m2/kg和2.8×104 A/m。
  • 杜宝中,张倩岚,王妙娟
    功能材料. 2017, 48(11): 11187-11191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用电化学阳极氧化镍模板和铝片分别提供Ni2+和Al3+,在NH4NO3溶液中原位生长法制备了Ni/Al-NO3-LDHs/Ni薄膜,在弱碱性条件下,通过离子交换将对甲苯磺酸阴离子引入Ni/Al-NO3-LDHs/Ni薄膜层间,制备了对甲苯磺酸/LDHs/Ni复合薄膜,优化了工艺条件;并借助XRD、FT-IR、SEM等手段对薄膜进行了结构和形貌分析。结果表明,对甲苯磺酸阴离子成功插层于LDHs/Ni薄膜层间,层间距由0.701 nm增大至1.216 nm,NO3-离子在1 384 cm-1的特征峰消失,同时出现了对甲苯磺酸阴离子的特征峰。SEM显示,LDHs晶片垂直于Ni基底生长。电化学腐蚀和UV-Vis分析表明,LDHs/Ni薄膜具有良好的耐蚀性和优异的紫外阻隔性能。
  • 张景灿,张春桃,赵社库,詹伟,童仕唐
    功能材料. 2017, 48(11): 11192-11196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以KNO3为氧化剂,经5%~15%(质量分数)KOH常温浸渍,在N2-水蒸气混合气氛下进行控制热分解制备均匀超微孔活性炭。试验选用正交试验法,选择活化温度、活化时间、KOH浸渍浓度、浸渍时间等参数为影响因素,以碘吸附值为考察指标,得到最佳水平组合,活化温度900 ℃,活化时间1 h,KOH浓度15%,浸渍时间24 h。对活性炭表征结果如下:最佳样品碘吸附值达840 mg/g。BET比表面积为725 cm2/g,中值孔径为0.489 nm,其中微孔容积占总孔容的70.8%,氢气最大吸附量达76.85 cm3/g。该样品以超微孔为主,超微孔孔径主要分布在0.45~0.52 nm之间,孔分布比较集中,可用于混合气体分离。
  • 张沁沁,王伟,谢淑红,闫艳慈,彭坤岭
    功能材料. 2017, 48(11): 11197-11203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热法制备Cu2S粉末,研究了合成温度、表面活性剂添加量对Cu2S粉末形貌的影响以及表面活性剂对Cu2S热电性能的影响。采用XRD、SEM和TEM表征Cu2S粉末材料的相组成和微观形貌,之后采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Cu2S块体热电材料,采用激光闪光法和塞贝克系数/电阻测量系统测试了块体材料的热电性能。实验结果表明,水热法成功合成了由纳米晶组成的尺寸为亚微米的Cu2S粉末,其中180 ℃合成的Cu2S粉末的平均粒径比160 ℃合成的小;添加适量的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠可以有效地降低Cu2S粉末的晶粒尺寸,而适量地添加乙二醇促进层片状Cu2S粉末的生成;3种样品的塞贝克系数都为正,说明Cu2S为p型热电材料;180 ℃添加0.5 g十二烷基苯磺酸钠制备的Cu2S粉末的平均晶粒尺寸最小,该样品的热电性能最好,873 K时其热电优值达到0.69。
  • 彭熙,李玉胜,陈秀娟,张娟,张鹏林
    功能材料. 2017, 48(11): 11204-11209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以氯化亚锡(SnCl2·2H2O)、硫代乙酰胺(TAA)和无水乙醇为原料,利用一步溶剂热合成了三维花型多级SnS2纳米结构。XRD、SEM和TEM分析结果表明,所合成的SnS2花型多级纳米结构为六方单相SnS2,该结构为花瓣状纳米片自组装而成,其厚度约为20~30 nm,花型结构直径约为8 μm,SnS2的{100}晶面的晶面间距为0.31 nm;并初步讨论了三维花型多级SnS2纳米结构的形成机制;而电化学性能测试表明表面改性后的样品在0.01~1.2 V电压范围及0.15 C倍率下,首次放电比容量可达1 598 mAh/g,首次可逆比容量为656 mAh/g,循环50次后,可逆比容量为572 mAh/g,容量保持率可达87.2%。
  • 王忠华,高鹏哲,尚根峰,吴杰,羊建高,吕健
    功能材料. 2017, 48(11): 11210-11215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以偏钨酸铵、醋酸钴、有机碳源或炭黑经喷雾干燥后的前驱体粉末为原料,在N2气氛中进行原位还原碳化,制备超细WC-Co复合粉末。采用DSC研究还原碳化过程中的相变过程,并用XRD分析不同工艺下复合粉末的物相组成,利用SEM分析复合粉末经磷酸浸蚀前后的微观形貌,结合纳米测量软件测量浸蚀前后晶粒粒度分布。结果表明:2种碳源的粉末在低于900 ℃的温度下可发生还原反应,以有机碳为碳源的粉末较炭黑的还原温度低。在950 ℃的碳化温度条件下,炭黑为碳源的复合粉末所需要的碳化时间长,制备得到的晶粒大,WC的晶粒度为0.29 μm,WC-Co复合粉末二次颗粒是由金属钴粘结细小的碳化钨晶粒而成。有机碳制备的晶粒细小并且较均匀,WC的晶粒度为0.16 μm,碳化钨晶粒间会形成烧结颈,经过磷酸浸蚀后,其烧结颈结构不会破坏。
  • 华帅,陶庆爽,郭亚鑫,刘小萍,范爱兰,唐宾
    功能材料. 2017, 48(11): 11216-11220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.039
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用电化学沉积技术和水热合成技术在镁合金表面制备出均匀的羟基磷灰石(HA)涂层。运用扫描电镜(SEM)分析涂层的微观形貌、运用能谱(EDS)分析涂层的元素组成、和运用X射线衍射仪(XRD)分析涂层相的组成,并且在人体模拟液(SBF)中考察了其电化学性能。结果表明:与恒电流沉积制备出的HA相比,脉冲电流沉积制备出的涂层更加均匀致密;与镁合金基体的自腐蚀电流密度8.407×10-4 A/cm2比较,恒电流和脉冲电流沉积的涂层自腐蚀电流密度分别为2.780×10-5和5.582×10-7 A/cm2,其耐蚀性明显得到提高。在镁合金表面用电化学沉积法制备的羟基磷灰石涂层可以有效的降低镁合金的降解率,从而使得镁合金进一步应用于生物材料。