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2019年, 第50卷, 第1期 刊出日期:2019-01-31
  

  • 全选
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    热点·关注(2018年度重庆市出版专项资金资助项目)
  • 黄志强 ,沈彦宇 ,顾宇杰 ,马雪涛
    功能材料. 2019, 50(1): 1001-1005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.001
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    提出了一种新型SOI绝缘硅材料及其制备方法。通过高温工艺制备SiO2-Ta2O5-B2O3-RO复合粉体,以其为中间层,将上下两层单晶硅片在700~800 ℃熔凝从而获得Si-insulator-Si 3层结构体。结果表明该样品层间结合紧密、分布均匀,具有良好的高压绝缘性能和介电性能。其绝缘层厚度、深度和性能参数可调,是一种新型的厚膜SOI绝缘硅复合材料。
  • 曹如水 ,高中亮 ,崔梦其 ,刘文健 ,郑宇鹏 ,罗佑楠 ,陈雷 ,李英峰 ,李美成
    功能材料. 2019, 50(1): 1006-1017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.002
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    硅有机/无机杂化太阳能电池结合了硅材料载流子迁移率高的优势,以及有机物的材料易合成、光电特性可调的特点,具有制备工艺简单、成本低以及柔性等适合未来应用发展的潜力特征。在介绍硅基杂化太阳能电池的基本结构和工作原理的基础上,从硅基材料的优化、有机导电聚合物PEDOT∶PSS改性、硅与PEDOT∶PSS界面修饰和结构优化,以及杂化太阳能电池的稳定性4个方面概况了近期的研究进展,重点针对Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池结构优化及性能改进方面的最新研究热点,分析了当前硅基杂化电池发展的问题,指出了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的发展方向。
  • 黄微薇 ,赵倩玉 ,杨鑫 ,姚磊 ,赵海田
    功能材料. 2019, 50(1): 1018-1025. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.003
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    为强化红松松皮中多糖的提取和识别,以磁响应性的Fe3O4@SiO2功能性微球为载体,4-乙烯基苯硼酸(VPBA)和丙基酰胺基(AM)为功能单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,制备了能够特异性吸附淀粉多糖的乙烯基双功能单体分子印迹聚合微球(Fe3O4@SiO2—CC@MIPs)。通过扫描电镜、透射电镜及红外光谱确定分子印迹聚合微球性质。试验结果显示,成功嫁接了APBA在其表面,同时淀粉吸附量达到12.48 mg/g,印迹因子IF达到3.029。MIPs的吸附更符合动力学二级模型和Langmuir吸附曲线。硼酸衍生物(APBA)与多糖分子的共价键结合和酰胺类化合物(AMPS)与多糖分子的氢键结合提高分子印迹的吸附量和特异性吸附。Fe3O4@SiO2—CC能够特性吸附松皮粗多糖中的G10000多糖。
  • 汪汝武 ,莫健 ,刘辛 ,熊祖钊
    功能材料. 2019, 50(1): 1026-1030. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.004
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    采用Fe-6.5%Si粉末复合Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉末制备了复合磁粉芯,并讨论了Fe-6.5%Si粉末复合量对复合磁粉芯磁性能的影响。结果表明,随着Fe-6.5%Si粉末的添加量从20%增加到80%,复合磁粉芯的密度几乎从5.46 g/cm3线性增加到6.01 g/cm3。复合磁粉芯的有效磁导率在20~500 kHz的频率范围内具有良好的稳定性。随着Fe-6.5%Si粉末添加量从20%增加到80%,复合磁粉芯的有效磁导率几乎从33.7线性增加到38.3。复合磁粉芯的损耗随着Fe-6.5%Si粉末添加量的增加而增加。复合磁粉芯的直流偏置性能随着Fe-6.5%Si粉末添加量的增加而逐渐降低。当直流偏置场为7.96 kA/m时,随着Fe-6.5%Si粉末添加量从0增加到80%,复合磁粉芯直流偏置性能从79.6%逐渐下降到62.2%。
  • 张晓梦 ,刘延辉 ,李忠 ,刘腾飞 ,张法明 ,沈军 ,谭晓华 ,徐晖
    功能材料. 2019, 50(1): 1031-1034. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.005
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    铁粉芯是一种具有良好软磁特性和频率特性的材料。采用放电等离子烧结(SPS)的方法制备了镍锌铁氧体包覆还原铁粉的铁粉芯,研究了铁氧体含量对铁粉芯的包覆效果和磁性能的影响。结果表明,适量的铁氧体含量有利于Fe/NiZnFe2O4铁粉芯的包覆和磁性能,铁氧体含量为8%时,可较好的包覆在铁粉颗粒表面,制得的磁粉芯性能最佳,具有较高的振幅磁导率μa,较低的矫顽力Hc、视在功率Ss和损耗Ps。对其损耗进一步分析发现,当频率f≤30 kHz时,涡流损耗Pe占总损耗的比例<40%,磁滞损耗Ph是总损耗的主要来源;当频率f>70 kHz时,Pe所占的比例>60%,这一结果对于指导磁粉芯的应用提供了理论基础,也为进一步降低铁粉芯的损耗指明了努力的方向。
  • 综述·进展
  • 赵文金, 侯慧杰, 刘萍, 蔡伽怡, 韩仪
    功能材料. 2019, 50(1): 1035-1046. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.006
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    近年来,各地水污染事件频发,用水安全问题得不到保障,水污染治理形势严峻,人们的健康受到了严重的威胁。常规的水处理工艺处理对成分复杂、生化性差的污水处理效果不佳,严重影响了人们用水的安全性。TiO2光催化技术作为一种绿色节能的技术,在水处理方面得到广泛的研究,但是悬浮态的TiO2具有易流失、难以回收、易团聚等缺点,因此负载型的TiO2催化系统已成为当前光催化剂研究的热点方向。对TiO2负载载体的类型及其优缺点、负载方法进行了总结,简要阐述了负载型TiO2在水处理的应用,并展望了负载型TiO2的发展前景。
  • 池家晟, 郑威, 王振, 廖雯琪, 何贵伟, 孙琦, 田蒙奎, 杨万亮
    功能材料. 2019, 50(1): 1047-1055. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.007
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    气凝胶是一种以气体代替凝胶中液体组分的合成多孔材料,具有优良的物理和化学特性,如半透明结构、低密度、低导热系数等。因此,被广泛应用于航空航天、汽车、电子设备、服装等领域,同时也被认为是建筑领域最有发展前景的高性能隔热材料。尽管目前气凝胶隔热材料的成本仍高于传统的隔热材料,但科学家们正在努力降低其制造成本,使其在世界范围内得到广泛应用。主要综述了气凝胶隔热材料用于建筑行业的研究进展,包括介绍了气凝胶隔热材料的隔热机理、制备方法、特性和改性以及在建筑行业的应用,并对气凝胶隔热材料进行了展望。
  • 张宇迪, 章学来, 纪珺, 韩兴超
    功能材料. 2019, 50(1): 1056-1066. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.008
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    相变材料以其高蓄能密度成为蓄能领域的研究热点,但由于相变材料导热系数较低其应用受到很大的限制。针对此类现象,综述了微胶囊、金属材料、碳材料及热管技术强化相变材料传热性能的研究,并通过分析总结各种强化相变材料传热的方法的优点及缺陷。研究发现,发现热管与相变材料耦合的优势及潜力,但目前该研究处于初级阶段,仍需大量的研究工作以完善其耦合体系及其强化传热机理。
  • 魏立学, 覃爱苗, 郭胜, 黄海源
    功能材料. 2019, 50(1): 1067-1074. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.009
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    二维材料通常具有层状、片状、或是条带状的独特微观结构,由于这种特殊的结构,使二维材料具有优异的光学、力学、电学等性能。生物质炭材料因其具有高导电性、大的比表面积且环保、廉价等优点成为储能器件研究方向的热点。基于生物质二维炭材料在锂离子电池以及超级电容器领域的应用,综述了其研究进展,并对生物质二维炭材料的研究前景进行展望。
  • 研究·开发
  • 赵浩婷 ,杨如霞 ,卢玉明 ,李冠男
    功能材料. 2019, 50(1): 1075-1080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.010
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    采用固相烧结法合成Bi0.9Sm0.1Fe1-xZrxO3(BSFZO, x=0~0.08)陶瓷样品。X射线衍射图谱表明所有样品均为三方结构,空间群为R3c。Rietveld精修表明,随着Zr含量的增加,晶胞参数逐渐增大。利用扫描电镜对样品表面形貌分析可知,Zr元素的掺杂减缓了晶胞的生长速度,晶粒尺寸变小。Bi0.9Sm0.1Fe1-xZrxO3样品的剩余极化随着x的增加先增大而后减小。当x=0.04时达到最大值。Bi0.9Sm0.1Fe1-xZrxO3的介电常数随着x增加逐渐降低,而漏电流几乎没有变化。Zr4+离子的引入,增强了样品的铁磁特性,当x=0.06时,剩余磁化强度达到最大值。
  • 罗云, 安秋凤, 董敏瑶, 王笑鸽
    功能材料. 2019, 50(1): 1081-1085. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.011
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    以苯基三乙氧基硅烷(PTES)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、四甲基二硅氧烷(D2H)为主要原料,在酸性条件下共水解缩聚得到部分含有Si—H键的PhH-POSS,并与烯丙基缩水甘油醚(AGE)进行硅氢化加成反应,制得环氧基POSS(EP-POSS),利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行表征。并将POSS与水性环氧树脂、丙烯酸树脂复配进行改性,采用粒度分析仪、zeta电位分析仪对乳液粒径及电位进行测试,利用TGA及多功能试验机对漆膜热稳定性及力学性能进行测试。结果表明,POSS的加入,对乳液的粒径及zeta电位影响不大;当POSS的添加量为3%时,漆膜的力学性能较好,在热失重为5%及50%时,漆膜的热分解温度为289,329 ℃,拉伸强度为33.99 MPa,断裂伸长率为51.6%。
  • 李孟星 ,张士宪 ,李慧蓉 ,马涛 ,李欣 ,张宏博 ,王丛 ,李运刚
    功能材料. 2019, 50(1): 1086-1090. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.012
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    通过熔盐电解扩散方法研究电流波形、电流密度对NaCl-KCl-NaF-Cr2O3熔盐体系制备铬不锈钢/碳钢梯度材料工艺的影响,并利用SEM和EDS分析试样的表面形貌以及成分,辉光放电光谱仪分析镀层中各个元素的含量沿碳钢板深度的变化情况。结果表明,熔盐电解扩散法在铬板为阳极,碳钢板为阴极,x(NaCl)∶x(KCl)∶x(NaF)=2∶2∶1,t=60 min,T=700 ℃的实验条件下,最佳的工艺条件为电流密度分别为200 mA/cm2,电流波形为双向脉冲,脉冲周期为1 000 ms,i/i=6∶1,t/t=3∶1。
  • 黄清华 ,郑霞 ,高歌 ,贺正国 ,谢向荣 ,李新功
    功能材料. 2019, 50(1): 1091-1097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.013
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    以木材加工剩余物碎料和自制无机胶粘剂为原料,通过热压工艺制备木基免拆保温建筑模板。研究了施胶量、热压时间、热压温度及板材密度对其性能的影响。结果表明,试验范围内,随着施胶量、密度的增大,木基免拆保温建筑模板的抗折强度、弹性模量、软化系数、导热系数逐渐增大,抗冻性能增强;随着热压温度、热压时间的增加,木基免拆建筑模板的抗折强度、弹性模量、软化系数先增大后减少,导热系数逐渐下降,抗冻性能先上升后下降。通过分析获得木基免拆保温建筑模板优化制板工艺参数:密度为0.9 g/cm3,施胶量为65%,热压温度为120 ℃,热压时间为12 min。
  • 赵伟, 张柯, 刘平, 马凤仓, 陈小红, 刘新宽
    功能材料. 2019, 50(1): 1098-1103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.014
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    通过激光熔覆的方法在Cu-Cr-Zr三元铜合金表面制备Ni60添加不同含量WC颗粒的合金熔覆层。熔覆层的微观组织结构、化学成分、物相组成分别由SEM、EDS、XRD进行表征;显微硬度、耐磨性和耐蚀性也分别由硬度试验机、干滑动摩擦磨损试验机以及电化学工作站进行测试。结果显示,在合适的工艺参数下,可以得到冶金结合良好,没有缺陷,组织均匀且致密的激光熔覆层。含WC的熔覆层组织中,主要含有Cr7C3、Cr23C6、CrB、NiSi3、γ(Ni,Fe)、W2C、Cr2W4C、WC等相。熔覆层平均硬度可达基体的7倍以上,并且随WC含量增加逐渐增加。熔覆层耐磨性随WC含量增加也逐渐提高,摩擦系数和磨损量均下降明显。熔覆层的耐蚀性随WC含量的增加先提高,后降低,其中WC含量为15%时熔覆层的耐蚀性最好。
  • 王捷琳 ,杨润 ,谢瑞士
    功能材料. 2019, 50(1): 1104-1109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.015
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    采用绿色合成工艺,通过在核壳量子点中掺杂不同的金属离子,在水溶液中合成了CdSe∶X/ZnS掺杂型核壳量子点。并利用多种分析测试手段对合成产物的结构以及光谱性质进行了详细地研究。XRD分析表明,核壳结构的量子点的衍射峰相对内层CdSe量子点向高角度方向移动,掺杂型核壳量子点的衍射峰较未掺杂量子点有向高角度移动趋势,合成量子点的平均晶粒尺寸约为2.3 nm。SEM结果表明,合成的核壳量子点近似为球形。量子点的吸收峰与体材料相比,产生明显的蓝移,表现出明显的量子限域效应。样品具有很好的亲水性,在红外光线照射下出现丁达尔效应,样品的FT-IR结果表明配体MPA成功包覆在量子点的表面。
  • 齐鹏远 ,刘伟杰 ,马伟民
    功能材料. 2019, 50(1): 1110-1113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.016
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    储能电源是太阳能光伏系统中的重要部件,其电化学性能直接影响整个光伏系统的可靠性。通过利用不同充放电循环方式对铅酸蓄电池和锂离子电池的充放电性能进行了实验分析。结果表明,利用太阳能电池板充电时,由于受光强的影响,铅酸蓄电池和锂离子电池充电前期,充电电流趋势基本一致;充电后期,锂离子电池充电效果明显优于铅酸蓄电池;不同储能电源在光伏系统负载条件下过放电保护电压存在差异性,进而确定了光伏系统中储能电源的过放电最佳保护电压值。
  • 乔宏霞 ,李江川 ,朱飞飞 ,彭宽
    功能材料. 2019, 50(1): 1114-1119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.017
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    为研究冻融循环条件下纤维混凝土抗冻性能,采取快速冻融试验对不同掺加方式下钢纤维、聚丙烯纤维混凝土性能进行研究。并通过SEM分析了其微观结构。试验结果表明,在纤维掺量固定时,不同纤维掺加方式的混凝土性能有显著不同。随冻融循环次数的增加,其质量损失、动弹性模量、抗压、抗折强度都有显著不同变化,混杂纤维混凝土性能较单一纤维混凝土好,层布式纤维混凝土性能较整体式纤维混凝土好。
  • 姬艳露, 吕海峰, 刘继宾
    功能材料. 2019, 50(1): 1120-1125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.018
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    目前许多对于薄膜型声学超材料隔声性能的研究仅限于数值方法,其结构参数可以很方便的调节,但缺乏必要的实验验证。因此,从有限元仿真和实验验证两个角度出发,主要研究了弹性薄膜的表面张力对由它和质量块组合而成的薄膜型声学超材料的隔声性能的影响。采用COMSOL Multiphysics软件对薄膜型声学超材料进行声学仿真研究,通过所得到的传递损失曲线能够更直观和方便地分析声波通过薄膜型声学超材料后对声音衰减的效果,并采用驻波管法对薄膜型声学超材料的隔声性能进行实验验证。结果表明,随着薄膜表面张力的增大,其传递损失峰值所对应频率向高频移动,且吸声系数峰值增多,所对应的频率范围增大。
  • 宝冬梅, 王建航, 龙高喊, 敖富佳, 方丽, 文竹, 王环江
    功能材料. 2019, 50(1): 1126-1130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.019
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    六(4-硝基苯氧基)环三磷腈(HNCTP)是一种环境友好型阻燃剂,因具有良好的耐热性和阻燃性而备受关注。以六氯环三磷腈(HCCP)、对硝基苯酚为原料合成了HNCTP,经傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、元素分析(EA)、热重-差示扫描量热分析(TGA-DSC)等分析手段对产物的结构和热稳定性进行了表征,并考察了反应溶剂、投料比例和反应时间3个因素对HNCTP收率的影响。结果表明,以丙酮为溶剂,n(对硝基苯酚)∶n(HCCP)=9∶1,56 ℃回流反应18 h,HNCTP的收率为90.5%。热稳定性研究表明,HNCTP的热稳定性较好,在N2气氛下的初始分解温度为371.5 ℃,可作为添加型阻燃剂应用于聚合物基材中,而且适用于加工温度较高的体系。
  • 刘霞 ,张中勋 ,伍铭慧 ,毛渊泽 ,刘杨 ,邓林红
    功能材料. 2019, 50(1): 1131-1137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.020
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    为了评价不同哺乳动物源胶原蛋白理化性能和生物学性能,采用酶法提取从常见哺乳动物猪、鼠、牛中提取胶原蛋白,并对其提取的胶原蛋白氨基酸组成、理化性能和生物相容性进行评价。结果表明,不同来源胶原蛋白氨基酸组成及含量不同;FT-IR图谱显示所提取3种胶原蛋白都较好地维持其三螺旋结构;TG结果表明3种胶原蛋白具有较为相似的热行为,其中猪皮胶原(pig skin collagen,PS-col)对热降解具有更高的稳定性;SEM照片显示鼠尾胶原膜(rat tail collagen,RT-col)具有微粗糙结构表面,猪皮胶原膜表面较为光滑,牛跟腱胶原膜(bovine tendon collagen,BT-col)适中;AFM观察到3种胶原蛋白都呈现胶原纤维束状结构,但不同来源胶原蛋白形成胶原纤维存在差异性;力学性能测试表明牛跟腱胶原能够较好抵抗外界作用力且材料柔性好,猪皮胶原杨氏模量最大,较其它二者不易发生形变,鼠尾胶原力学性能介于二者之间。体外细胞实验结果表明,3种胶原蛋白都具有良好的生物相容性。为优选以胶原基为生物材料满足不同需求匹配提供更多参考。
  • 刘彦秀, 刘青龙, 王晓宇, 金立国
    功能材料. 2019, 50(1): 1138-1142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.021
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    通过水热法成功制备复合材料SnO2/CNT ,将其首次用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极,加速I3-到I-的还原。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析,证明SnO2纳米颗粒附着在CNT表面,形成了均匀的多孔网络结构。循环伏安测试(CV)测试表明,SnO2/CNT复合对电极的活性表面积最大,比SnO2、CNT和Pt电极有更高的阴极电流密度。同时,SnO2/CNT对电极对I3-还原有较小的电荷传输电阻(6.13 Ω·cm2)。最后,由SnO2/CNT对电极组装的DSSC的能量转换效率(4.44%)与Pt电极组装的DSSC的效率(5.27%)相当。
  • 顾康平, 杨晓红
    功能材料. 2019, 50(1): 1143-1148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.022
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    采用水热法制备了正交相的WO3·0.33H2O纳米粉末,通过对水热产物在不同温度下进行真空退火1 h后得到不同晶相的WO3纳米粉末。对退火所得的不同的WO3纳米粉末用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱仪进行了晶相分析,微观形貌表征,化学键的表征。并且在紫外灯光照下,测试了通过退火所得不同晶相的WO3纳米粉末对亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解效果,并通过脱色率公式对光催化降解效果进行了定量分析。结果表明,不同晶相的WO3纳米粉末对MB溶液的光催化降解性能存在差异,其中不同晶相的WO3纳米粉末对MB溶液的光催化降解效果由低至高为六方相<正交相<四方相,文中从晶体结构角度对此光催化降解的结果进行了分析。
  • 张新毅 ,刘守军 ,霍晓伟 ,吴振江
    功能材料. 2019, 50(1): 1149-1154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.023
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    中性墨水的润滑性能是高档墨水研发中一个至关重要的性能指标,流动的墨水在笔芯中起着类似于润滑剂的作用。实验从中性墨水的成膜性能和流变性能两个角度出发,借助书写润滑度检测仪,首次考查了影响书写润滑度的主要因素,并对其进行了关联与优化,结果表明,当颜基比为7∶1、色浆研磨时间为60 min和色浆含量为30%时所制备的中性墨水润滑性能可以达到最佳。
  • 敖庆波, 王建忠, 马军, 汤慧萍
    功能材料. 2019, 50(1): 1155-1157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.024
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    以不锈钢纤维毡为原料,通过配料及高温烧结得到不锈钢纤维多孔材料。对不同孔结构的不锈钢纤维多孔材料进行压缩性能测试,经计算得到能量吸收值。结果表明,随着烧结结点数量的增加,不锈钢纤维多孔材料的能量吸收能力有所提高;在丝径为8~28 μm之间,改变材料的丝径,对改变纤维多孔材料的能量吸收能力影响不大;随着孔隙度的降低,纤维多孔材料的能量吸收性能有明显提高。
  • 戴亚杰 ,苗田 ,张文龙 ,单毓玲
    功能材料. 2019, 50(1): 1158-1163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.025
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    针对硅烷交联无卤阻燃聚烯烃电缆料易吸潮,产生预交联导致挤出性差的问题,将氢氧化镁(MH)与氢氧化铝(ATH)阻燃剂复配后硅烷偶联处理,采用熔融共混的方式制备了硅烷交联LLDPE/LDPE/POE无卤阻燃材料。重点研究了阻燃剂硅烷处理前后对其加工性能的影响以及MH与ATH不同配比对其力学性能、氧指数、热延伸性能的影响。结果表明氢氧化物阻燃剂经硅烷偶联处理的比未处理的挤出的复合材料片材表面平整光滑,流变性能好,没有预交联。此时,平衡扭矩下降了24.8%,熔体流动速率提高了23.5%。随着MH/ATH配比的增加,复合材料的氧指数、拉伸强度呈现出先升高后降低的趋势,热延伸率、永久变形率、断裂伸长率呈现出先降低后升高的趋势。当MH/ATH配比为2/1时,经过8 d耐水实验,复合材料性能最佳,此时的拉伸强度为17.5 MPa、断裂伸长率为349%、氧指数为34.2%、热延伸率为17%和永久变形率为3.3%。
  • 马立杰 ,杨春风
    功能材料. 2019, 50(1): 1164-1173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.026
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    为了评价单纤维及交织化复合纤维对BRA改性高模量沥青混合料性能的增强作用,并揭示纤维对高模量沥青混合料的增柔增韧改性机理。采用半圆针入度试验、直接拉伸试验和直接剪切试验研究了纤维对高模量沥青柔韧性和剪切性能的影响,通过电子显微镜(SEM)分析了纤维BRA高模量沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、冻融劈裂、浸水马歇尔试验、间接拉伸疲劳试验和MMLS1/3加速加载试验评价了纤维高模量沥青混合料的各项性能。结果表明,掺加单纤维及交织化复合纤维能显著提高BRA高模量沥青的蠕变柔量和抗剪切强度;纤维的微观形貌差异决定了不同纤维原材料对高模量沥青及其混合料性能改善效果有一定侧重点,采用交织化纤维复配方案恰好实现了不同纤维对BRA改性沥青性能改善效果的叠加作用;m(木质素纤维)∶m(聚酯纤维)∶m(玄武岩纤维)=1∶2∶2组成的交织化纤维,其对高模量沥青混合料各项路用性能有较大提升并且更加均衡,改性效果更佳明显;交织化纤维方案对改善高模量沥青混合料低温抗裂性能、长期高温稳定性和抗疲劳耐久性方面有较好技术优越性。
  • 工艺·技术
  • 罗清威, 焦菲, 邹祥宇, 王玉梅
    功能材料. 2019, 50(1): 1174-1177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.027
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    液相法以成本低、制备工艺简单等特点成为制备非晶碳膜的热点。然而适合工业化生产的制备工艺参数尚不明确。以Si单晶为基底,通过液相沉积法在Si表面制备非晶碳膜,并研究了沉积电压与其摩擦学性能之间的关系。研究结果表明,在1 800 V下所制备的非晶碳膜表面光滑平整、硬度最高。此时非晶碳膜的干摩擦系数最小,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能。
  • 李振龙 ,任玮 ,高汉阳 ,蒋弟勇 ,王远亮 ,罗彦凤
    功能材料. 2019, 50(1): 1178-1182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.028
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    首先设计合成了一种末端带羟基的新型嘧啶衍生物UPy-OH,然后利用二环己基碳二亚胺/二甲氨基吡啶催化体系将UPy-OH共价接枝到侧链带—COOH的反应性聚氨酯PU-COOH上,制得一种新的线性聚氨酯材料PU-g-UPy。理论上,侧链UPy间可形成类似共价键的四重氢键体系,促使线性PU-g-UPy形成网络状超分子结构,从而使PU-g-UPy兼具线性聚氨酯良好加工性和交联聚氨酯良好力学性能的优点。建立了UPy-OH和PU-g-UPy的合成方法,并采用所建合成方法成功制得了UPy-OH(FT-IR、1H NMR、13C NMR表征)和PU-g-UPy(FT-IR表征),这为后续进一步研究PU-g-UPy的加工性、力学性能和生物学性能等奠定了材料基础。
  • 刘宇宁 ,彭冬冬 ,张辉 ,甘春雷
    功能材料. 2019, 50(1): 1183-1187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.029
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    烧结压力是粉末冶金制备材料过程中重要工艺参数之一,通过在石墨烯/铜中添加钛粉以改善二者润湿性,使用超声分散和球磨法进行混粉,用放电等离子烧结(SPS)的方式制备石墨烯铜基复合材料,在5,15,25,30 MPa 4种不同压力下进行烧结。用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对石墨烯增强铜基复合材料显微结构进行观察,测量试样密度,并采用硬度计、导电率测试仪对力学性能和导电性能进行测试。结果表明,随着烧结压力的升高,复合材料晶粒尺寸不断减小,导电率先上升后下降。当烧结压力达到25 MPa时,导电率最大为51.2%IACS;复合材料的密度和硬度值不断增大。
  • 陈余, 邢永明
    功能材料. 2019, 50(1): 1188-1191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.030
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    基于密度泛函理论计算了单轴应变对CuO吸收谱的影响。在可见光范围内,施加负应变时,吸收峰呈现出蓝移现象;施加正应变时,吸收峰呈现出红移现象;εz增加到6%以后,吸收谱不存在吸收峰。在红外光范围内:施加负应变时,εx造成吸收峰呈现红移现象,εz造成吸收峰呈现蓝移现象;施加正应变时,εy造成吸收峰呈现红移现象,εz造成吸收峰呈现蓝移现象;εx增加到4%以后,吸收谱不存在吸收峰。
  • 孙东亚 ,林健荣 ,陈荣强 ,何丽雯 ,孙婧婧 ,廉冀琼
    功能材料. 2019, 50(1): 1192-1198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.031
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    采用一步水热法在不同反应时间下制得了系列氢氧化镍与氮还原氧化石墨烯复合材料(简称NG)。用XRD、FT-IR、Raman、XPS、SEM和N2-BET方法表征材料的结构和物化性能。结果表明,所制备材料中Ni(OH)2晶粒随着反应时间的增加而变大,且复合材料具有介孔特征。三电极体系下循环伏安、充放电和寿命测试结果表明,反应2 h的NG-2样品具有最大电容量(1 280 F/g)。且复合材料的电容量随反应时间呈先增大后减小的趋势,这与复合材料的孔特性、Ni(OH)2晶粒大小和N原子掺杂有关。
  • 张佳敏, 罗丹, 杨璐, 张妍, 刘丹凤, 杨静晖
    功能材料. 2019, 50(1): 1199-1202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.032
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    通过静电纺丝制备疏水性PVDF/PBS纤维膜,并利用PVDF对PBS进行疏水改性。研究表明,PVDF的引入能使纤维膜的水接触角从86.5°转变至137.4°,表明PVDF能够有效改善PBS的疏水性。并且,PVDF的引入能够显著提高纤维膜的成膜性能与油水分离效率,并使纤维膜的油通量最高可达582 L/(m2·h)。
  • 张富青 ,汪花丽 ,何漩 ,赵雷 ,李薇馨
    功能材料. 2019, 50(1): 1203-1209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.033
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    将碳量子点(CQDs)引入钛基金属有机框架材料MIL-125中,旨在将MOFs的高比表面积、多催化位点的优势与CQDs优异的光学特性有机结合,发生协同效应,以期有效提高催化剂的光吸收效率和催化效率。对复合光催化剂的形貌与结构及光电性能进行了测试表征,系统研究了其在可见光催化降解有机染料的催化性能,探索了CQDs的引入方式对复合催化剂结构与性能的影响。
  • 李强 ,杨永明 ,刘洪宇 ,张龙隆
    功能材料. 2019, 50(1): 1210-1214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.034
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    建立了肿瘤和正常生物组织的双球模型,采用了赫尔姆兹线圈产生磁性液体热疗的均匀磁场,利用有限元方法计算自形成CoFe2O4磁性液体热疗的电磁感应热及生物热传递,得出肿瘤组织和健康组织的温度均随时间上升后趋于稳定;肿瘤组织中心的稳定温度最高,温度随着与中心的距离增大而不断减小后趋于稳定;在合适参数下,健康组织的温度处于安全温度范围,磁性液体热疗达到了预期效果。肿瘤组织半径越大,温度下降越慢,稳定温度也越高;在肿瘤组织的区域内,温度变化较小,在健康组织范围内,温度下降后趋于稳定。磁性液体体积分数越大,肿瘤组织中心温度越高。
  • 杨雪 ,杨洋 ,田冬 ,卢肖永 ,丁岩芝 ,林彬 ,陈永红
    功能材料. 2019, 50(1): 1215-1220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.01.035
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    采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了Sm0.9Pr0.1FeO3-δ(SPF)粉体。以YSZ为电解质,SPF同时作为阴极和阳极,构建了对称固体氧化物燃料电池 SPF|YSZ|SPF。利用X射线衍射法研究材料的成相以及相互间的化学稳定性,交流阻抗法记录界面极化行为,热膨胀仪评估材料的热膨胀系数,用扫描电子显微镜观察电池的断面微观结构,用自组装的测试系统评价电池输出性能。结果表明,合成的SPF粉体呈钙钛矿结构,且在还原条件下仍保持不变,与电解质YSZ间有良好的化学及热稳定性;800 ℃时空气及氢气气氛下的电解质|电极间的极化阻抗分别为0.15和15.80 Ω·cm2;以加湿H2(含体积分数3%的水蒸气)为燃料气, 空气为氧化气时,单电池SPF|YSZ|SPF输出功率密度为168 mW/cm2。结果显示SPF是对称固体氧化物燃料电池良好的候选电极材料。