本期目录

2019年, 第50卷, 第4期 刊出日期:2019-04-30
  

  • 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)
  • 黄斌, 刘静, 程朝阳, 汪汝武
    功能材料. 2019, 50(4): 4001-4006. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.001
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    研究了脱碳退火后不同还原温度对高温Hi-B钢抑制剂、显微组织、织构、表面氧化层以及成品板磁性能的影响。结果表明,脱碳退火后提高还原温度减弱了表层抑制剂的作用,表层晶粒长大,促使表层的高斯组分进一步增强,使得轧向的(001)位向更为明显,有利于促进高温退火阶段高斯组分的二次再结晶,从而使最终产品形成强烈的高斯织构和完整的晶体组织。此外,提高还原温度,表面氧化膜中Fe含量下降,Si含量上升,使得氧化膜的结构更为致密,有利于发挥氧化膜在高温退火阶段的作用,从而使二次再结晶更完善,磁性能更优。
  • 李承东, 陈照峰, 姚伯龙, 王利魁
    功能材料. 2019, 50(4): 4007-4011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.002
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    SiO2气凝胶因具有超轻、超低热导率和可设计强等优异特性在隔热保温领域具有广阔的应用前景,成为当前的研究热点。然而,SiO2气凝胶强度低、韧性差、易碎和易吸湿等性能缺陷严重地制约了其在航空航天、军事装备和建筑等潜在承载领域中的应用。通过复合改性不仅能提高SiO2气凝胶的力学、绝热和耐温性能,还能实现功能化并降低成本,因而在越来越多的应用领域中取得大量的研究成果。将硅基气凝胶绝热复合材料归纳为掺杂型、涂层型、互穿网络型和组合型4大类,分别阐述了其国内外研究现状,结合其存在的问题及工业技术发展需求展望了其未来发展趋势,以期为制备高性能、低成本的绝热复合材料提供参考。
  • 陈红, 杨春利, 吕强, 马欣宇, 陈喜, 程旭杰
    功能材料. 2019, 50(4): 4012-4016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.003
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    采用改进的柠檬酸盐法制备了In、Tb共掺的BaCeO3基质子导体,分别采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了质子导体的相结构和微观形貌,并采用电化学工作站测试了样品的电导率。由于Tb具有较低的电负性,Tb掺杂的BaCeO3基质子导体具有很高的电导率,并且样品在干燥空气下电导率略高于湿润氢气和湿润氮气。In、Tb共掺的样品具有较好的烧结活性,但其电导率较低。由于Tb较低的电负性,In、Tb共掺杂的样品在CO2和H2O中的化学稳定性较差,需要进一步提高。
  • 郭克星, 夏鹏举
    功能材料. 2019, 50(4): 4017-4022. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.004
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    智能复合材料作为一种新型高技术材料,兼具结构与功能双重特性。根据近几年来智能复合材料的研究现状,介绍了几种主要的智能复合材料,形状记忆复合材料、自修复智能复合材料、压电智能复合材料、电/磁流变智能复合材料及纤维素智能复合材料,简述了智能复合材料领域当前研究热点,介绍了该领域中存在的一些问题,展望了智能复合材料的发展前景。
  • 王婷, 吴鸿业, 邢茹, 孙运斌, 徐宝, 李晓欣, 赵建军
    功能材料. 2019, 50(4): 4023-4029. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.005
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    通过磁化强度随温度变化曲线(M-T)和等温磁化曲线(M-H)可判定随着Ca的掺杂,系统的铁磁性减弱、反铁磁性增强;两样品的磁滞回线和2 K下磁滞回线的放大图可以说明Ca的掺杂对系统反位无序度的影响不大,但会导致系统的反相边界增加,反铁磁耦合增强;磁化率倒数随温度变化曲线χ-1-T向上背离C-W定律,掺Ca后向上背离更明显,说明Ca掺杂增强了长程铁磁有序;最后我们讨论了系统磁熵和电性变化,同时阐述了Ca的掺杂使系统经历了弱一级相变。
  • 综述·进展
  • 胡继粗, 陈明鹏, 荣茜, 张瑾, 柳清菊
    功能材料. 2019, 50(4): 4030-4037. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.006
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    氨气是一种有毒气体,对人体健康具有危害作用,故实时监测其在空气中的浓度非常重要。近年来,出现了众多类型的氨气气敏材料,氨气传感器得到了迅速发展。综述了柔性与非柔性两类不同材料的氨气传感器,并探讨了氨气传感器下一步发展趋势。
  • 徐飞, 李安敏, 程晓鹏, 孔德明
    功能材料. 2019, 50(4): 4038-4048. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.007
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    由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位。其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命长等传统合金材料不具备的优点,但由于低的电导率因而限制了其在热电性能方面的表现。已经有大量研究发现,可以通过元素掺杂,改善氧化物热电材料的热电性能,氧化物热电材料再次受到广大研究者的关注。综述了氧化物热电材料的研究进展与今后的发展方向,着重阐述了以BiCuSeO为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了BiCuSeO材料Bi位、Cu位和O位掺杂研究以及BiCuSeO的结构优化;并简单介绍了NaCo2O4、Ca3Co4O9、SrTiO3、ZnO、In2O3热电材料的研究情况。
  • 田超, 林海霞, 韩春蕊
    功能材料. 2019, 50(4): 4049-4055. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.008
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    多环萜类化合物因含有独特的刚性环骨架、手性结构和多修饰位点,具有优异的自组装功能。由于萜数量和环结构不同,萜类化合物具有多种自组装形态和功能,在材料领域具有广泛的应用而备受关注。结合化合物结构特点和组装原理(电荷作用、亲水疏水作用、π-π堆积、氢键、空间位阻等作用),综述了多环萜类化合物的自组装研究现状及在靶向载药、功能材料和离子识别等领域的应用。并对多环萜类化合物自组装研究进行展望,指出开展萜类衍生物自组装构效关系研究以及理论计算辅助实验进行自组装机理研究的重要意义。
  • 尚咪, 杨玲, 刘丹飞, 钟云飞
    功能材料. 2019, 50(4): 4056-4061. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.009
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    随着市场经济和信息技术的迅猛发展,一些传统的防伪手段不断被不法分子破解,防伪技术的改进与转型成为必然,新兴的防伪技术不断走向绿色化、智能化、大众化。从国内外研究现状出发,将智能材料分为新型纳米材料、刺激响应材料、形状记忆材料和其它智能材料,并重点介绍了新型纳米材料、纳米结构材料、纳米复合材料的研究现状及防伪机理;从光、电、磁等诱导因素出发简述了刺激响应材料的研究进展及其在防伪领域的应用潜力;分析了形状记忆材料与防伪标签结合应用的基本原理;最后介绍了一些其它智能防伪材料——一种新型卡基材料、功能防伪纸张与模塑树脂的防伪机能,拓展了智能材料的应用领域,得出了智能材料在防伪方面应用前景广阔的结论。为促进智能材料在防伪上的进一步应用提供了有力的理论向导。
  • 研究·开发
  • 姚义俊, 齐贵君, 刘斌
    功能材料. 2019, 50(4): 4062-4066. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.010
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    利用复合活性剂对凹土粉末进行改性处理,通过SEM和XRD分析粉末的组分变化,对改性凹土制备的金属表面复合涂层悬浮剂流变性能以及抗氧化性能进行研究。实验结果表明,72 h后悬浮剂的悬浮率达到96%,在剪切速率作用下,悬浮剂具有较好的剪切粘度和应力,能够形成网络状结构,保证悬浮剂稳定性。经过1 000 ℃×2 h热处理,悬浮剂能够在碳钢表面覆盖复合涂层,碳钢的脱碳层深度只有0.05 mm,较好的抑制碳钢高温脱碳氧化的现象。
  • 杨永, 张树青, 荣辉, 张磊, 张颖, 徐蕊, 王雪平, 杨久俊
    功能材料. 2019, 50(4): 4067-4073. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.011
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    针对当前石灰、矿渣、粉煤灰等作为生土改性剂的研究主要是在力学性能及耐久性等宏观性能方面,尝试从上述改性材料对生土改性前后的矿物组成、官能团特征峰、微观结构等微观角度来阐述生土改性的内在作用机制。试验结果表明,(1) 单掺石灰时,生土改性效果随石灰掺量增加而提高,最佳掺量为10%,其28 d抗压强度和软化系数分别达到3.69 MPa和0.80,原因是其板状的Ca(OH)2水化产物填充生土颗粒间的空隙,达到饱和后的Ca(OH)2仅其骨架作用;(2) 当10%石灰分别复掺5%矿渣和5%粉煤灰时,28 d抗压强度分别增长了8.1%和2.4%,软化系数分别达到了0.92和0.90,原因是粉煤灰和矿渣发生二次水化反应,其中Mg—O、Al—O等键断裂,Al3+、Mg2+等阳离子与Ca(OH)2发生置换反应,致使1 436.47 cm-1处的峰位偏移至1 400 cm-1附近,同时出现了1 030 cm-1附近的C-S-H凝胶特征峰以及3 120 cm-1处左右的火山灰反应特征峰;(3) 掺矿渣改性效果优于单掺石灰,而复掺粉煤灰的改性效果不佳。
  • 谢光友, 杨科, 于湘彦, 李衡峰
    功能材料. 2019, 50(4): 4074-4079. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.012
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    采用水热法以硝酸银、PVP和多巴胺为原料分两步制备得到了聚多巴胺包覆改性的银纳米线(Ag@PDA NWs),通过溶液共混以P(VDF-HFP)为基体制备了纳米线含量不同的Ag@PDA/P(VDF-HFP)复合材料。利用XRD、XPS、TEM对Ag@PDA的形貌、结构和化学成分进行了表征,结果证明多巴胺成功聚合并包裹在了银纳米线的表面。利用SEM、FT-IR、TG和阻抗分析仪对复合材料的结构、热稳定性和介电性能进行了表征,结果表明纳米填料与聚合物基体之间的界面结合效果极好。在1 kHz下,当填料的体积分数为7.9%(体积分数)时,复合材料的介电常数高达59,介电损耗只有0.22。以上研究结果表明聚多巴胺层的包覆改性有效改善了纳米填料与聚合物基体的界面相容性,且逾渗体系的成功构建可以在较低的填料体积分数下得到优异的介电性能。
  • 汪楷迪, 刘少光, 史文, 刘沁昱, 姚佳
    功能材料. 2019, 50(4): 4080-4085. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.013
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    采用预制前驱体的方法制备Cu、Ni元素改性的FeMnCeOx-WO3/TiO2低温无毒SCR催化剂,研究Cu、Ni改性对催化剂脱硝效率与抗SO2中毒能力的影响,通过XPS、NH3-TPD、H2-TPR等方法进行表征分析。结果表明,改性后的催化剂还原温度降低85 ℃,酸量增多,氧化还原能力增强;Ni可以提高低温脱硝活性,Cu可以提高催化剂的抗SO2中毒能力。
  • 王超, 张红梅, 李岩, 贾宏斌, 王渐灵, 孟令浩, 姜正义
    功能材料. 2019, 50(4): 4086-4092. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.014
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    利用“冷压成型-真空烧结法”制备了碳化钨/高强钢复合材料。结合光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等分析测试技术对不同烧结温度下获得的复合材料以及界面的显微组织和硬度进行了分析。实验结果表明,烧结温度高于1 300 ℃时,碳化钨/高强钢复合界面存在明显的过渡层,且Fe、Co、Cr元素发生了明显的扩散,W元素在1 340 ℃时有微量扩散;随着烧结温度的升高,WC孔隙逐渐减少并趋于致密化;同时WC晶粒尺寸逐渐变大,且WC晶粒形状逐渐规则化。烧结温度为1 300和1 320 ℃时,WC晶粒尺寸均匀; WC的硬度随着烧结温度的升高而呈增大趋势,烧结温度为1 340 ℃时WC的硬度达到1 575 Hv0.1;在靠近结合界面处WC硬度明显高于碳化钨基体;在不同温度下,心部的高速钢材料硬度都在500 Hv0.1左右。
  • 蒋果, 张梦迪, 余立, 汪峰
    功能材料. 2019, 50(4): 4093-4097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.015
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    采用挤出吹塑成型制备PPC/PHB复合材料薄膜,研究薄膜的微观形态与力学性能和阻隔性能之间的关系。结果表明,薄膜的拉伸强度随着PHB含量的增大逐渐增大,薄膜的纵向拉伸强度比横向拉伸强度高,横向直角撕裂强度比纵向略高,这与薄膜沿拉伸方向发生了一定的取向有关;薄膜的水蒸气渗透系数和氧气渗透系数均随着PHB含量的增大而不断减小,表明其阻水及阻氧性能得到提高;当PHB含量为30%(质量分数)时,与纯PPC相比,复合材料薄膜的氧气阻隔性能提升了约5倍。分别采用Fricke和Nielsen理论模型预测PPC/PHB复合材料薄膜的阻隔性能,探究影响PPC/PHB共混薄膜阻隔性能的作用机制,可为高阻隔性能的PPC/PHB复合材料制备提供理论指导。
  • 邱明坤, 张树玲, 陈炜晔, 于永川, 田宇, 郜雪楠, 卞东伟, 朱学军, JavadMostaghimi
    功能材料. 2019, 50(4): 4098-4103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.016
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    借助双丝电弧喷涂技术在316L不锈钢基体表面成功制备了高硬度、高强度的FeNi(WC)复合涂层,并对涂层显微组织结构及性能进行了分析研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层截面显微组织形貌,并用其配置的X射线能谱(EDS)对涂层不同区域进行能谱分析,确定涂层中元素组成及分布情况,通过X射线衍射仪(XRD)对涂层进行相组成分析,并使用ImageJ图像处理软件测定涂层的孔隙率,采用维氏显微硬度计分别测定了基体和涂层显微硬度。实验结果表明, 双丝电弧喷涂技术所制备的FeNi(WC)复合涂层与基体结合良好,组织均匀致密,涂层中含有部分孔洞和裂纹,但对基体的整体性能影响不大。FeNi(WC)复合涂层中主要物相为Fe和Ni组成的金属固溶体化合物FeNi、Fe3Ni2和硬质相WC、W2C。基体平均显微硬度为213 Hv0.1,涂层平均显微硬度高达714 Hv0.1,约为基体硬度的3~4倍。涂层EDS面扫描得出涂层中元素均匀混合分布,C和W均匀分布在Fe和Ni元素之间,O元素的存在是喷涂过程中氧化所致。FeNi(WC)复合涂层是由Fe、Ni、C和W等主要元素组成的粘结相和硬质相交叉分布形成的典型层状结构,粘结相中弥散分布的硬质相使得涂层的硬度及整体性能得到明显提高。
  • 于文艳, 王慧娟, 田瑞
    功能材料. 2019, 50(4): 4104-4107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.017
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    由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。
  • 乔宏霞, 温少勇, 郭向柯, 王鹏辉, 尚明刚
    功能材料. 2019, 50(4): 4108-4113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.018
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    为了解决钢筋氯氧镁水泥混凝土的锈蚀问题,根据西部盐渍土地区的自然环境,对涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土进行了溶液浸泡加速锈蚀试验;通过电化学试验测得了表征裸露钢筋和涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土锈蚀的极化曲线,对钢筋的开路电位和腐蚀电流密度在不同阶段的锈蚀程度进行分析,并且利用SEM和XRD微观试验对其产物进行分析。最终得出:在不同环境下,涂层可以很好的保护氯氧镁水泥混凝土中的钢筋免受腐蚀。在最后腐蚀达到稳定后,涂层钢筋的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/25,且裸露钢筋表面存在疏松颗粒状的腐蚀产物和大小不一的空洞,涂层钢筋表面只存在点蚀,从而得出涂层对钢筋氯氧镁水泥混凝土有很好的防腐效果。
  • 孙龙, 张会丰, 罗明超, 廖双泉
    功能材料. 2019, 50(4): 4114-4120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.019
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    天甲胶乳(MG)是甲基丙烯酸甲酯与天然胶乳的接枝共聚产物,主要用于粘合表面性质不同的材料。在湿法混炼工艺的基础上,以天甲胶乳作为增容剂对天然橡胶/白炭黑复合材料进行增容。研究了MG对复合材料中白炭黑分散性、硫化特性、Payne效应、物理机械性能、动态力学性能的影响。结果表明,采用MG增容天然橡胶/白炭黑复合材料时,白炭黑含量为10 phr时平均粒径最小,分散等级最高,分别为7.6 μm和9.9。NR/SiO2-MG的正硫化时间有所下降,白炭黑为40 phr时T90缩短最明显,从17.2 min降低到13.9 min。在白炭黑含量10 phr时,NR/SiO2-MG的Payne效应明显降低,白炭黑在NR基体中分散性能提高,胶料加工性能改善。加入增容剂的NR/SiO2-MG的拉伸强度和撕裂强度都比未添加增容剂样品好。 NR/SiO2-MG的抗湿滑性在白炭黑为20 phr时明显提高,同时NR/SiO2-MG的滚动阻力明显降低。
  • 徐双梦, 魏延, 苏慧, 李涵勤, 胡银春, 杜晶晶, 连小洁, 王楷群, 黄棣
    功能材料. 2019, 50(4): 4121-4125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.020
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    纳米氧化锌具有良好的电化学、荧光以及抗菌性能,但较高的细胞毒性限制了其在生物医学领域的应用。为降低其细胞毒性,用丝素蛋白对纳米氧化锌进行改性。采用X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜等研究丝素蛋白改性前后纳米氧化锌的结构和形貌;使用抑菌环法检测改性前后纳米氧化锌的抗菌性能;采用CCK-8试剂盒检测改性前后纳米氧化锌的细胞毒性。结果表明,改性后,丝素蛋白改变了纳米氧化锌结晶过程,晶体结构明显弱化,呈无定型结构,形貌结构由球状晶体演化为片状、针状构成的花瓣状晶体。改性后纳米氧化锌具有良好的抗菌性能。细胞实验结果表明,改性后纳米氧化锌细胞毒性降低,且呈明显的剂量依赖效应。
  • 陈含笑, 盛苏
    功能材料. 2019, 50(4): 4126-4129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.021
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    利用射频磁控溅射法和快速热退火处理,在高电阻Si基片上制备了具有较低介电损耗的MgO 掺杂Ba0.25Sr0.75TiO3(BST)铁电薄膜。通过XRD和SEM,分别对BST铁电薄膜的微结构和表面形貌进行了分析。利用铁电分析仪和低频阻抗分析仪分别测试了BST薄膜样品的铁电特性和介电性能。研究表明,MgO掺杂的BST薄膜的介电损耗要低于纯的BST薄膜,并且在掺杂浓度为5%(摩尔分数)时,获得最佳的实验结果。在室温和250 Hz的条件下,测得700 ℃退火的BST铁电薄膜样品的矫顽电场强度(EC)和剩余极化强(Pr)分别为1.15 V/cm和4.06 μC/cm2,介电常数和介电损耗因子分别为370和0.005。
  • 季东, 赵红冉, 丁纪恒, 徐蓓玉, 余海斌
    功能材料. 2019, 50(4): 4130-4135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.022
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    高性能石墨烯增强环氧(G/EP)复合涂层制备的主要挑战是G纳米片在水性EP基体中的均匀分散,通过石墨烯量子点(GQDs)非共价键功能化成功地制备出了具有良好分散能力的G纳米片。该石墨烯(G)纳米片可用作水性EP涂层的屏蔽增强剂,并能显著改善水性EP涂层的防腐性能。在3.5%NaCl水溶液中浸泡96 h后,纯EP涂层的阻抗从106 Ω·cm2急剧下降105 Ω·cm2,而G/EP涂层的阻抗模量仅从107 Ω·cm2下降到106 Ω·cm2,其阻抗约提高到了近两个数量级。另外,极化曲线测试表明,G/EP涂层的防腐效率从纯EP涂层的92.3%提升至99.1%。
  • 郑继明, 梁淑媚, 熊泽威, 朱杰, 李义兵, 肖超
    功能材料. 2019, 50(4): 4136-4141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.023
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    为了改善活性炭吸附性能,利用硫脲溶液在超声波辅助条件下对活性炭进行改性,探究了不同改性及吸附条件下的吸附金的效果,利用场发射扫描电镜(SEM)及傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对改性前后的活性炭孔结构和表面特性进行表征。结果表明,最佳改性条件为3 mol/L的硫脲溶液,温度为95~100 ℃,时间为3 h;吸附环境适宜pH值为2~2.5,投入0.5 g改性炭,吸附时间为1.5 h,吸附率达到97%。表征发现,改性后活性炭孔结构明显,比表面积增大。硫脲的加入改变了原有基团的波谱峰,同时产生了新基团,如—NH2、CO、C—H、CS等,增强炭的吸附。改性炭的吸附等温线符合Langmuir与Freundlich等温线模型,表明改性炭的吸附模式是以单分子层吸附为主与多层吸附共同作用的吸附模式,拟合后得到的饱和吸附容量为0.208 mmol/g,实际得到的饱和吸附容量为(0.194 mmol/g),吸附效果较好。
  • 翟晴晴, 李伟, 刘平, 张柯, 马凤仓, 刘新宽, 陈小红, 何代华
    功能材料. 2019, 50(4): 4142-4147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.024
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    采用多靶磁控溅射系统,使用AlCrTiZrNb合金靶和Si靶制备了不同Si3N4厚度的(AlCrTiZrNb)N/Si3N4纳米多层膜,样品基底为单晶硅。通过X射线衍射仪(XRD)、高透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪对样品进行微观组织的表征和力学性能的测量。实验结果表明,随着Si3N4层厚度的增加,样品的结晶度和力学性能均先增加后减小,XRD图谱中出现面心立方相结构。在Si3N4层厚度为0.5 nm时,(111)衍射峰强度达到最大值。说明薄膜结晶度最强,薄膜的硬度和弹性模量也达到最高值,分别为30.6,298 GPa。通过对样品的横截面的形貌观察,发现当Si3N4层厚度为0.5 nm时,多层膜的多层结构生长良好。在(AlCrTiZrNb)N层的模板作用下,Si3N4层从非晶态转变为面心立方结构,与(AlCrTiZrNb)N层之间形成共格外延生长结构,(AlCrTiZrNb)N/Si3N4纳米多层膜的强化可归因于两调制层之间形成的共格界面。
  • 张上达, 韩金城, 历照鑫, 高亮
    功能材料. 2019, 50(4): 4148-4153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.025
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    借助钉扎的方法制备了一种掺杂铜柱的三相碳纤维增强聚合物复合材料,以提高其厚度方向的导热性能。在传统混合定律模型的基础上,考虑钉扎铜柱的特征长度与排布形式的影响,提出了一种改进的理论模型来预报该新型三相复合材料的导热性能,并探讨了导热改性对其力学性能的影响。结果表明,改进的理论预报模型对这种三相复合材料导热性能的预报更为准确,尤其是在钉扎铜柱体积分数较小时。在研究范围内,这种钉扎方法导热改性效果明显,力-热综合性能较好。复合材料导热性能随着钉扎铜柱体积分数的提高而增加,且增加速率不断提高,这主要源于铜柱间热影响区的产生;复合材料拉伸性能及层间剪切性能随着钉扎铜柱体积分数的增加而降低,且降低速率不断减小。当钉扎铜柱体积分数相同时,钉扎铜柱的特征长度与排布形式对复合材料导热性能与拉伸性能及层间剪切性能的影响不大。材料失效主要以钉扎孔位置挤压开裂破坏占主导,钉扎体与基体界面间的自然连接性能较弱,预计通过金属镀铜法加以改善,并可进一步提升复合材料力-热一体化特性。
  • 王可微, 田超, 蒋建新, 韩春蕊
    功能材料. 2019, 50(4): 4154-4159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.026
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    靶向载药材料是实现靶向治疗癌症的有效途径之一,新型靶向载药材料的制备和性能提高具有重要研究价值。以四水合硝酸钙、磷酸二氢铵为原料,野皂荚多糖为修饰剂,采用乙醇-水混合溶剂热法,制备得到羟基磷灰石(HAP)材料。用红外(IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行结构形貌表征,采用四唑盐(MTT)比色法评价材料细胞毒性,并进行体外载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)性能研究。IR和XRD表征均表明野皂荚多糖修饰剂将多糖有机官能团引入到HAP材料中,野皂荚多糖的结晶成核作用使材料有自组装为棒状花球趋势,所得HAP材料结晶度高,HAP材料对hela细胞基本无毒且对DOX的载药量可高达142.37μg/mg;且所得材料对DOX具有pH响应释放性能,在pH值为7.4和5.0的体外环境下,释放差异15%左右,表明野皂荚多糖修饰的HAP材料具有一定靶向载药的潜在应用价值。
  • 戴嘉诚, 王宜, 胡健
    功能材料. 2019, 50(4): 4160-4163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.027
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    天丝纤维作为一种可再生纤维,具有多重原纤结构的特点,通过原纤化处理制备的微纳米级别的天丝纤维可广泛应用于超级电容器、电池隔膜等材料领域。本文选取高度原纤化的天丝纤维,探讨了天丝纤维纸基复合材料结构对其介电常数及击穿电压的影响规律。结果表明,天丝纤维纸基复合材料的相对介电常数实测值与按照体积比经验理论公式模拟计算值有较好对应性;采用具有微纳米直径的天丝纤维制备的定量40 g/m2的电解电容器纸,压光后介电强度可达到18.27 kV/mm;参考复合介质串联电容模型,可根据单层纸参数计算双层天丝纤维纸基复合材料的击穿电压,从而指导双层电容器隔膜的结构配方设计。
  • 工艺·技术
  • 张世龙, 李东林, 李童心, 周俊祥, 曹婷, 孔祥泽, 樊小勇, 苟蕾
    功能材料. 2019, 50(4): 4164-4169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.028
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    针对富锂锰基层状材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M为Mn、Co、Ni)存在着充放电循环性能差的缺点,采用溶胶-凝胶法制备氟掺杂Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2-xFx正极材料,以提高这种材料的长循环充放电性能。研究结果表明,氟掺杂材料的晶体结构与未掺杂材料相似,但氟掺杂明显改善了充放电长循环性能的稳定性。在125 mA/g电流密度下电池循环500次,掺杂5%F的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O1.95F0.05材料比容量保持率为79.2%,并且极大地抑制了放电平台电位的衰减,而未掺杂的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的比容量保持率仅为16%,其放电电位平台已经消失。这些结果表明氟掺杂能有效地抑制富锂锰基层状结构正极材料充放电过程中比容量和放电平台的衰减。
  • 张冰冰, 韦燕婵, 罗明超, 廖双泉
    功能材料. 2019, 50(4): 4170-4173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.029
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    天然胶乳(NRL)中主要成分为橡胶烃、水和蛋白质、类脂物、无机盐等非胶组分,其中蛋白质对天然胶乳橡胶粒子形态和稳定性有重要影响。对天然胶乳进行离心及酶解处理,得到蛋白质含量不同的脱蛋白胶乳(DPNR)。研究蛋白质对胶乳粒径、zeta电位、胶膜凝胶含量和交联密度的影响。通过对比分析,离心及酶处理后,蛋白质含量降低,平均粒径增大,zeta电位降低,凝胶含量和交联密度均降低。结果表明随着蛋白质含量的降低,橡胶粒子发生团聚,粒子表面保护层完整性和分子网络结构被破坏,分子链间交联点减少,稳定性降低。
  • 常鸿, 赵莎, 刘春海
    功能材料. 2019, 50(4): 4174-4179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.030
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    采用多靶磁控共溅射技术的单靶功率可调特点,在Zr-4合金基底上,通过调节O2流量制备出(AlCrMoNbZr)1-x-yNyOx高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米压痕仪(nanoindentation)以及电化学工作站等对不同O2流量下制备的(AlCrMoNbZr)1-x-yNyOx高熵合金涂层,进行了微观结构、形貌、纳米硬度以及耐腐蚀性能进行了表征与测试。结果表明,在O2氛围作用下,涂层相结构由fcc完全转变为bcc结构;随O2流量由0 mL/min增至15 mL/min,涂层纳米硬度由22 GPa快速降低至7 GPa;O2流量为10 mL/min的(AlCrMoNbZr)1-x-yNyOx高熵合金涂层表现出优异的耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度较O2流量为0 mL/min的(AlCrMoNbZr)N涂层降低约6倍。
  • 柳向阳, 崔静磊, 柳丹丹, 郭彦霞, 程芳琴
    功能材料. 2019, 50(4): 4180-4186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.031
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    以粉煤灰为原料、EO20PO70EO20 (P123)为模板剂,采用碱溶-水热法制备出高度有序的介孔分子筛SBA-15;以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为修饰剂对SBA-15进行表面氨基化。再用膦酰基乙酸(PAA)、二乙烯三胺五乙酸二酐(DTPADA)对其进一步功能化,合成材料PAA-SBA-15和DTPADA-SBA-15。通过小角XRD衍射、全反射红外、和氮气吸附对材料进行了分析和表征,并研究了材料对稀土元素Yb、Ho的吸附性能。结果表明,经过不同官能团修饰的材料依然具有良好的介孔结构;此外吸附结果表明,在pH值为6时,PAA-SBA-15对Ho、Yb的吸附效率分别为89.8%,94.4%;在pH值为2时,DTPADA-SBA-15对Ho、Yb的吸附效率为92.6%,89.0%。
  • 周闯, 李普旺, 李思东, 焦静, 王超, 何祖宇, 杨子明
    功能材料. 2019, 50(4): 4187-4191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.032
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    桐油作为一种重要的战略生物材料和可再生生物质资源,由于其较高的研究和应用价值,得到了广泛的关注。首先通过酯交换反应将桐油酸甘油酯(桐油的主要成分)转化为桐酸甲酯,然后以SO3H功能化离子液体作为催化剂,通过与邻苯二酚的傅-克烷基化反应,制备桐油基漆酚类似物,最后通过红外光谱,紫外可见光谱,核磁共振谱和液相色谱-质谱联用仪等表征鉴定桐油基漆酚类似物的结构。
  • 王新科, 强西怀, 丁志文, 张悦
    功能材料. 2019, 50(4): 4192-4196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.033
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    用2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚丙二醇1000(PPG-1000)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)合成聚氨酯聚合体,再用酸性红B染料进行封端,制备了一种聚氨酯型高分子染料。通过傅立叶红外光谱对其结构进行了表征,并测定了这种聚氨酯型染料分散乳液的粒径分布,最后对坯革进行着色涂饰实验。结果表明,用含单羟基活性基团的酸性红B染料对端异氰酸酯大分子进行封端处理,能够实现染料与聚氨酯大分子的结合,可以衍生制得聚氨酯型高分子染料;在制备反应过程中,预聚反应最佳R比值为3∶1,聚合反应体系总R值为1.1,这种聚氨酯型大分子染料乳液分散体系的粒径主要分布在80~160 μm之间;采用聚氨酯染料作为着色材料对坯革表面进行涂饰操作,其坯革涂层耐干湿擦色牢度、耐洗色牢度和耐色迁移性的色牢度极佳,均达到了5级,均明显高于酸性红B染料的着色涂层。
  • 李雪, 刁海鹏, 王浩江, 李丽红, 董岸杰
    功能材料. 2019, 50(4): 4197-4200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.034
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    层状双氢氧化物LDH作为拥有特殊层状结构的纳米药物载体,具有低毒性、可降解性以及药物缓释的性能。因此,设计合成了具有可降解的低毒性靶向药物缓释系统LDH/HA-PEG/5-FU。为了使药物递送系统LDH/HA-PEG/5-FU获得最大载药量,采用控制变量法测定了在不同的反应时间、反应温度以及不同的HA-PEG投放浓度下LDH/HA-PEG/5-FU的药物包封率、zeta电位及粒径,最终得出一步法合成LDH/HA-PEG/5-FU的最优反应条件为,恒温水浴70 ℃,反应时间24 h,加入浓度为1 mg/mL的HA-PEG分散液,在上述条件下合成的药物递送体系LDH/HA-PEG/5-FU可获得最高载药量。
  • 周泉竹, 徐海波, 杜敏, 芦永红
    功能材料. 2019, 50(4): 4201-4206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.035
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    对碳纳米管进行表面改性,能够显著提高碳纳米管的表面活性、分散稳定性及与基材的结合性,提高其在复合材料中的增强效果。以电化学制备石墨烯量子点(GQDs)作为分散剂和交联剂,对多壁碳纳米管表面(MWCNTs)进行非共价键改性得到MWCNTs/GQDs复合材料。并将改性后的MWCNTs/GQDs复合材料与商品化超细铜粉进行复合,得到具有良好导电性和抗氧化性的铜基复合材料(MWCNTs/GQDs/Cu)。结果表明,水溶液中,GQDs通过π-π键吸附在MWCNTs表面,使MWCNTs的稳定浓度高达1.0 g/L。3.0%(质量分数)的MWCNTs/GQDs复合材料与商品化超细铜粉复合后,其电导率提高5.67%IACS,抗氧化温度提高53.0 ℃。
  • 张兰, 陈润丰, 马会中, 阮新伟
    功能材料. 2019, 50(4): 4207-4210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.036
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    采用AlCl3+LiAlH4+MnCl2的四氢呋喃-苯有机溶剂体系,在7075铝合金基底上制备铝-锰-石墨烯复合镀层。通过正交试验设计的方法,利用极差分析法研究了石墨烯浓度、电流密度、电镀时间、搅拌速度对镀层显微硬度和摩擦系数的影响,并对石墨烯浓度影响显著的因子进行单因素优化实验,对复合镀层的显微硬度、摩擦系数、表面形貌、结构、成分进行了研究,并遴选出显微硬度和摩擦系数的最佳石墨烯浓度。
  • 李雪连, 杨乐, 邢欣欣
    功能材料. 2019, 50(4): 4211-4216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为保证超薄罩面在达到预防性养护目的同时又具有降温功效,通过在胶结料中掺入水性环氧树脂和在集料中掺入氧化铁红,并用耐磨性更好的金刚砂替代细集料,制备彩色超薄罩面。通过降温试验确定水性环氧树脂和氧化铁红掺量;根据湿轮磨耗试验和负荷轮粘附砂试验确定最佳胶结料用量;并通过室外降温试验和路用性能试验综合评价彩色超薄罩面的性能。结果表明,水性环氧树脂可以降低路面温度,水性环氧树脂也可以降低磨耗值和粘附砂量,氧化铁红可以增大降温幅度,三者的最佳掺量依次为40%,6.5%和3%。另外,水性环氧树脂能提高彩色超薄罩面的路用性能,但氧化铁红则略有不利影响。总之,彩色超薄罩面可以降温、密水并提高路用性能,可用于公路预防性养护工程。
  • 胥腾屯
    功能材料. 2019, 50(4): 4217-4220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.04.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用共沉淀法制备了NiO/TiO2复合催化剂,通过XRD、XPS和SEM等手段对催化剂的物质组成及形貌进行了表征。结果表明,NiO/TiO2复合催化剂中含有锐钛矿型TiO2和NiO两相,形貌为纳米花球,微球的大小在1 μm左右;NiO 以纳米颗粒的形式附着在TiO2纳米花表面,这种结构有利于NiO/TiO2复合催化剂比表面积的增大,以及催化活性的增强。以城市垃圾为生物质原料,NiO/TiO2复合催化剂和ICI46-1型催化剂为催化剂,进行了催化生物质气化实验,比较了两种催化剂的催化活性和使用寿命。结果表明,NiO/TiO2复合催化剂的催化活性明显优于ICI46-1型催化剂。当NiO/TiO2复合催化剂的使用寿命为300 min时,城市生活垃圾气化的燃气产率为1.70 m3/kg(MSW),而燃气中的焦油含量仅0.27 g/m3,催化剂活性仍保持在98%以上。