本期目录

2019年, 第50卷, 第5期 刊出日期:2019-05-30
  

  • 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)
  • 姜晓彤, 鲁林芝, 谢长生
    功能材料. 2019, 50(5): 5001-5005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.001
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    研究以醋酸镍为Ni源,通过水热方法合成不同浓度Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜,采用XRD、PL以及XPS等测试方法对掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征,通过自制的光电性能平台进行光电导性能的测试。研究结果表明,Ni的掺杂改变了ZnO晶格常数的大小。掺杂后的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度很高,其中醋酸镍浓度为0.05 mol/L的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度最高,可以达到3 112.1,是纯ZnO纳米棒阵列膜的光响应度的38倍。Ni的掺杂使得ZnO纳米棒的耗尽层宽度拓宽,降低了暗电导,从而使得光响应度增大。
  • 王洲航, 苗鹤, 林佩俭, 陈斌, 武旭扬, 李庆峰, 袁金良
    功能材料. 2019, 50(5): 5006-5011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.002
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    近年来,可逆燃料电池因其高效环保而备受关注,然而其进一步发展受到双功能氧催化剂的严重制约。作为一种极具开发前景的双功能氧催化剂,钴基钙钛矿成为该领域的研究热点。然而,其氧催化活性和稳定性尚需进一步改善。采用改性溶胶-凝胶工艺制备了Sr1-xSmxCoO3(SSC,x=0~0.6)系列氧催化剂,并对其氧催化活性与稳定性进行了研究。结果表明,Sm掺杂能有效改善SrCoO3体系的双功能氧催化活性。其中,Sr0.7Sm0.3-CoO3(SSC-30)具有最高的氧还原催化活性,其起始电位和半波电位可达0.798 V和0.638 V(vs RHE)。Sr0.8-Sm0.2CoO3(SSC-20)具有最高的氧析出催化活性,其在10 mA/cm2电流密度下的电位值可达1.692 V,对应的过电位η为462 mV。综合氧还原和氧析出催化活性的测试结果,SSC-30具有最佳的双功能氧催化活性,OER和ORR的电位差ΔE仅为1.071 V。此外,Sm掺杂还能进一步提高SrCoO3的氧催化稳定性,其中SSC-30对氧还原与析出的催化稳定性均高于SrCoO3。研究结果有望为双功能钴基钙钛矿的开发和应用提供理论指导。
  • 徐瑛, 王为旺, 黄云云, 洪若瑜
    功能材料. 2019, 50(5): 5012-5017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.003
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    随着时代发展,传统纯液体传热工质的换热性能表现出明显乏力,新型高导热纳米流体逐渐引起了人们的关注。介绍了纳米技术及纳米流体的发展,重点分析纳米流体的制备方法与性能表征,尤其是稳定性和导热性能。通过纳米流体在几个行业应用的简单介绍,强调纳米流体在换热传热等领域的潜力,提出该研究领域目前存在问题及发展方向。
  • 曾玉婷, 甘章华, 吴传栋, 倪明, 刘静, 卢志红, 陈雨峰, 朱昭峰
    功能材料. 2019, 50(5): 5018-5022. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.004
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    采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe75.5Si12.9B7Cu1Nb1.8V1.4Co0.4非晶合金薄带,分析了合金的晶化保温时间(t)、最终退火温度(Ta)和横磁场强度(H)对纳米晶合金高频软磁性能的影响。结果表明,预选定Ta=550 ℃,当t为150 min时,有效磁导率(μe)最高、铁损P5/20k(测试频率f=20 kHz,设定磁感B=0.5 T)和矫顽力(Hc)最低(f<100 kHz),当f=1 kHz时,μe=80 900,Hc=3.17 A/m,P5/20k=37.64 W/kg,Ta为530~610 ℃,对纳米晶合金进行真空普通退火,当Ta分别为550和610 ℃时,P5/20k有两个谷值,分别为37.64和35.28 W/kg。对于某一特定Ta,随着电流强度I增加,P5/20k呈现先下降再上升的趋势;对于某一特定I,P5/20k在550和610 ℃均具有谷值。实验发现,当t=150 ℃,Ta=610 ℃,I=40 A时,磁芯获得最佳高频软磁性能(P5/20k=20.26 W/kg,Br=0.3 T)。
  • 陈红兵, 龚雨桐, 姚华宁, 张晓坤, 李思琦, 王聪聪
    功能材料. 2019, 50(5): 5023-5027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.005
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    结合太阳能低温集热蓄热,基于前期选定的烃类相变流体,通过热物性和稳定性测试对比,选取了适合的纳米颗粒(TiO2)和分散剂(SDBS),分析了纳米颗粒质量分数、粒径以及分散剂质量分数对相变流体的热物性及稳定性的影响。结果表明,纳米颗粒质量分数越大,颗粒粒径越大,相变流体的热物性及动态稳定性越差,而分散剂质量分数对相变流体的动态稳定性影响不大。烃类相变流体中分别添加质量分数为0.1%的20 nm TiO2纳米颗粒和质量分数为0.1%的SDBS分散剂,其热物性及稳定性最佳。
  • 综述·进展
  • 陈达, 杨晓亮, 赵安中, 唐瑞, 谭军
    功能材料. 2019, 50(5): 5028-5032. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.006
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    以新型功能材料为核心和代表的关键基础材料是核岛设备、航空发动机及燃气轮机等重大技术装备研制、核心技术自主可控和实现进口替代的关键保障和支撑。当前,世界主要国家均愈加重视对关键基础材料研发工作的组织和领导,针对新材料产业发展出台相应的政策。对世界主要国家发展新材料产业的政策、战略和规划等进行了研究,分析国内外新材料产业的发展现状,并基于中国机械工业集团有限公司在推进重大技术装备与关键基础材料协同发展中的探索,提出对产业发展的路径和政策建议,为我国新材料产业发展提供参考。
  • 位海棠, 张洞铭, 吕天平, 张艮林, 柳清菊
    功能材料. 2019, 50(5): 5033-5041. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.007
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    光降解水中有机污染物是解决环境问题非常有前途的策略。主要介绍了近年来光催化降解有机污染物的国内外最新研究进展,重点介绍了钛酸盐光催化剂、钽酸盐光催化剂、铌酸盐光催化剂、无机层状化合物、金属硫化物、Z型光催化反应体系。着重总结了金属硫族化合物催化剂降解有机污染物存在的问题及可行的解决方案,并对以后可见光催化降解有机物的研究发展趋势进行了展望。
  • 张长平, 张宇昊, 马良, 宋尔群, 宋杨
    功能材料. 2019, 50(5): 5042-5047. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.008
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    近年来关于纳米材料与生物体的相互作用的研究快速发展。纳米颗粒可以通过细胞层到细胞液,最后进入血液,发挥其生物学效应(或毒性)。当纳米颗粒与生物体液相互作用形成蛋白冠层,可能对纳米颗粒的生物学效应产生重要影响。对蛋白冠的基本概念及影响因素进行了讨论,总结了目前蛋白冠的分析方法和技术。最后讨论了蛋白冠对纳米颗粒生物效应的影响。通过研究蛋白质与纳米颗粒的相互作用,将深入理解纳米颗粒在人体内的生物效应。同时,有助于通过纳米颗粒的表面改性来调节和增强其有益功能的应用。
  • 梁爽, 黄福祥, 彭成, 钟明君, 吴保安, 唐会毅
    功能材料. 2019, 50(5): 5048-5053. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.009
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    随着电子封装高密度化、高速度化和小型化发展,金键合丝由于成本和性能等问题已不能满足要求。成本更加低廉的铜及银键合丝逐渐成为金丝替代品,但铜键合丝存在硬度高、易氧化、工艺复杂等问题,银键合丝存在抗拉强度低、Ag+迁移和高温抗氧化抗性差等缺点。针对上述问题,广大学者进行了分析和研究,根据相关的文献、专利和产品,综述了铜及银键合丝的性能特点、成分设计、制备工艺、可靠性研究和性能改善方法,并对其发展前景进行了展望。
  • 孔勇, 张嘉月, 沈晓冬
    功能材料. 2019, 50(5): 5054-5063. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.010
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    气凝胶具有纳米颗粒构成的连续三维纳米多孔网络结构,赋予其低密度、高孔隙率、高比表面积、大孔体积等特性,在航空航天、国防军事、工业生产、绿色建筑、新能源和生物医药等领域有良好的应用前景。气凝胶的大孔隙率和相互贯通的纳米级孔可以提供良好的气体扩散能力和吸附质留存空间,高比表面积又有利于气-固接触,是一种理想的室内空气污染物去除材料。介绍了气凝胶材料在固体颗粒、甲醛、发性有机物(VOCs)和CO2等常见室内空气污染物的去除方面的最新研究进展。
  • 游伟国, 徐亦冬, 邹毅松, 陈坚钢, 陆磊, 张国军
    功能材料. 2019, 50(5): 5064-5071. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.011
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    以珊瑚碎屑为粗骨料,珊瑚砂为细骨料拌合而成的全珊瑚混凝土,在解决远海岛礁建设中存在的材料短缺问题起着巨大的作用。从科学计量分析开始,分析了主流期刊、关键词、学者以及活跃于珊瑚骨料混凝土研究的机构,然后对珊瑚混凝土力学性能、耐久性、微观结构等问题进行了总结,并提出了目前珊瑚混凝土研究上的不足。
  • 王苑, 韩凯, 易小艺
    功能材料. 2019, 50(5): 5072-5082. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.012
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    储能技术是解决化石能源短缺的重要途径之一,化学储能具有环境污染少、使用方便和不受地域限制等不可比拟的优势,近年来在学术界和工业界都越来越受到人们的重视。开发高比容量、良好循环稳定性、低成本以及环境友好的高活性电极材料是目前化学储能的当务之急。综述近年来用作化学储能器件的后过渡金属氧化物电极材料的合成、改性,即主要通过碳层包覆、与低维碳材料复合和形貌结构调控等途径,提高化学储能器件的性能。
  • 研究·开发
  • 干庆展, 谢维, 高海燕, 冯路利, 贺跃辉
    功能材料. 2019, 50(5): 5083-5089. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.013
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    研究以Fe、Al、Si元素粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应烧结制备FeAl(Si)多孔材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、多孔性能测试和高温拉伸实验等分析测试手段,研究FeAl(Si)多孔材料在烧结过程中的孔结构演变、显微组织形貌和高温力学性能。结果表明,在烧结过程中,随温度升高,孔隙数量增多,孔径增大,经1 120 ℃保温2 h后得到了具有孔结构丰富,孔隙均匀分布,单一FeAl(Si)相的多孔材料,该材料孔隙度为51.0%,最大孔径为27.3 μm,透气度为373.7 m3/(h·kPa·m2)。随温度由室温升高,FeAl(Si)多孔材料的抗拉强度先升高后降低,500 ℃时,FeAl(Si)多孔材料表现出最大的抗拉强度15.24 MPa,温度进一步升高,抗拉强度急剧下降。低温下FeAl(Si)多孔材料表现为脆性断裂,高温下呈现出一定的塑性断裂特征。
  • 丁永乐, 宋保维, 王鹏
    功能材料. 2019, 50(5): 5090-5094. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.014
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    复合材料因其弯扭耦合效应、自适应等特性常被作为智能材料应用于水下结构以提升其性能。采用CFD/FEM流固耦合数值方法,以水下翼板为例,研究了复合材料铺层角度对其宏观力学性能的影响规律,揭示了材料的弯扭耦合效应以及减阻特性与铺层角度间的内在联系。结果表明,小攻角下,铺层角对复合材料翼板力学性能较小;大攻角下,材料铺层角度对其弯扭耦合效应影响明显,且合适的铺层角度能有效的减少翼板阻力;材料铺层角度方向与应力集中区呈一致性。
  • 吴克楠, 刘丛, 李强, 霍军涛, 孙言飞
    功能材料. 2019, 50(5): 5095-5098. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.015
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    利用Fluxing提纯处理和J-Quenching技术相结合的方法成功制备了最大尺寸为1.2 mm的Fe25Co25-Ni25Cr5P10B10高熵块体非晶态合金,并对它的磁热性能进行的表征和研究,以探讨高熵效应对非晶态合金磁热性能的影响。目前的高熵块体非晶态合金的居里温度为572 K。在外加磁场为1.5 和5 T时,它的最大等温磁熵变和制冷能力的值分别为0.66 J/(kg·K),42.9 J/kg和1.88 J/kg,136.1 J/(kg·K)。与其它非晶态合金磁热性能的对比显示,高熵效应对非晶态合金磁熵变似乎并没有明显影响,但高熵非晶态合金磁熵变随温度变化曲线显示了较大的半高宽温度区间。
  • 宋祥, 庹必阳, 赵徐霞, 陈兵兵, 龙文江
    功能材料. 2019, 50(5): 5099-5105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.016
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    为脱除废水中镉离子,以钠基蒙脱石作基质材料,钛酸四丁酯为钛源,制备了钛柱撑蒙脱石。然后将聚乙烯醇、海藻酸钠、钛柱撑蒙脱石以一定的质量比制备钛柱撑蒙脱石颗粒,并进行颗粒的散失实验及镉离子的吸附实验,同时进行吸附等温线及吸附动力学研究。结果表明,Ti-MMT具有较大的晶面间距(d001=3.43 nm)。当m(聚乙烯醇)∶m(海藻酸钠)∶m(钛柱撑蒙脱石)=0.6∶1.0∶20.0时,投加0.25 g颗粒于pH值=6的100 mg/L的镉离子废水中,在40 ℃下,吸附120 min,颗粒对Cd2+的吸附量达到7.89 mg/g,去除率达到98.63%,且颗粒对Cd2+的吸附符合Langmuir等温线模型,吸附动力学符合拟二级动力学方程。
  • 侯冠宇, 刘玉超
    功能材料. 2019, 50(5): 5106-5109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.017
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    通过不同液相前驱体合成了Cu2ZnSn(SSe)4 ( CZTSSe)薄膜,采用XRD、SEM等手段进行表征,结果表明,前驱体中Zn源的活性直接影响到最终生成CZTSSe晶体材料的性能;通过肼、S粉和Zn粉提供的Zn源不容易形成晶核,发生反应所需反应温度较高,但是容易形成大的晶型,制备的CZTSSe晶体能量转化率为6.21%;而通过干冰、N2H4和Zn粉提供的Zn源容易形成晶核,但其后续晶体长大的反应进行比较困难,不容易形成大的晶型,制备的CZTSSe晶体能量转化率只有5.50%。揭示了不同Zn前驱体对CZTSSe薄膜结构、晶体尺寸以及转化率的影响,并对机理进行了初步探讨。
  • 李旭, 刘志明
    功能材料. 2019, 50(5): 5110-5115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.018
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    通过对精制后的碱木质素进行羟甲基化改性,利用改性后的碱木质素部分代替聚醚多元醇,利用一步发泡法制备碱木质素基聚氨酯泡沫材料,之后将膨胀石墨(EG)作为阻燃剂添加到碱木质素基聚氨酯泡沫材料制备出阻燃型生物质聚氨酯泡沫,通过极限氧指数(LOI)测试分析研究了阻燃型生物质聚氨酯泡沫材料的阻燃性能。通过借助热重分析(TGA)、锥形量热测试(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)测试,分析研究了材料的热降解行为和成炭性能、燃烧行为和充分燃烧后残炭的表面形貌。分析结果表面,当羟甲基化后的碱木质素的添加量为聚醚多元醇的60%(质量分数)时,EG的添加量为30%(质量分数)时,制备出的阻燃型生物质聚氨酯泡沫的LOI值为30.1%,同时EG的加入降低了材料最大热降解速率,热释放速率和总热释放量,促进了材料的成炭,提高了材料的热稳定性,提高了材料的阻燃性能。
  • 余春浩
    功能材料. 2019, 50(5): 5116-5120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.019
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    利用仿生技术制备超疏水表面可以防止或减少金属表面结露结霜,得到了广泛深入地研究。就是利用这一技术采用激光刻蚀和纳米溶液制备超疏水表面分别得到了具有超疏水性能的铝块、硅片。并将这些样品搁置在一定的环境条件下利用高速摄像机观察其表面的抗凝露效果,提出了采用液滴在表面脱落频率和脱落直径来衡量固体表面上的液滴更新频率的快慢,进而衡量固体表面的抗凝效果。通过观察普通铝块与超疏水铝块、不同结构的超疏水硅片之间的表面凝露情况,得出超疏水表面的凝结的水滴与样品的表面接触角大,接触面积较小,以Cassie-Baxter状态悬停在微纳米方柱上,在很小的外力作用下就能离开固体表面,从而达到抗凝露效果。
  • 李艳春, 张鹏会, 王德乾, 胡浩斌, 王九思
    功能材料. 2019, 50(5): 5121-5127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.020
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    以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe3O4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。
  • 胡先海, 李根, 咸玉席, 刘翔, 李明君, 胡鹏威
    功能材料. 2019, 50(5): 5128-5131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.021
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    以多官能团树枝状聚酯多元醇(H3OP)为内核,通过原位聚合形成聚氨酯预聚体为内层,分散重氮黑3BF(3BF,CAS:6232-57-1)原位交联形成外层制备出可自修复的黑色聚氨酯(PU-3BF)。通过吸收光谱表征确定聚氨酯的结构以及分散重氮黑3BF(3BF)接入聚氨酯链。利用DSC和TG分别研究其玻璃化转变温度以及热稳定性。研究表明PU-3BF自修复过程主要通过N—H和CO之间氢键形成来完成的。在室温下可多次重复修复,随着修复次数增加,材料修复效率和性能影响不明显。
  • 袁思成, 谢盼平, 胡立坤, 郑峰
    功能材料. 2019, 50(5): 5132-5137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.022
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    通过共沉淀法制备了掺镨(Pr)的纯相CaTiO3∶Pr纳米荧光粉。采用差热和热重分析(DSC/TG),X射线衍射仪(XRD),荧光光谱仪(PL)研究了前驱体和荧光粉的热动力学行为,晶体结构和光学性能。讨论了前驱体在煅烧过程中所经历的化学反应,研究了pH值和掺杂浓度对CaTiO3结构和性能的影响。结果表明,升高pH值可以明显减少晶体内部缺陷,却不改变晶粒尺寸;当pH值和Pr3+离子掺杂浓度分别为8.5和0.1%(原子分数)时,荧光粉的发光性能最好。光谱分析结果表明,Pr3+离子间的电偶极作用是产生浓度淬灭效应的主要原因。
  • 田林, 李荣兴, 俞小花, 黄俊, 林艳, 庄晓东
    功能材料. 2019, 50(5): 5138-5145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.023
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    基于密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)下的BLYP、PBE泛函,研究了TiCl4、O2在金红石型TiO2 (110)晶胞表面上不同位点的吸附,以及TiCl4和O2分子共吸附后在最稳定吸附构型上的解离过程。结果表明,O2分子在TiO2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为氧空位,O2分子吸附在氧空位后,其中一个O原子与Ti5c原子成键形成桥位氧(Obri);另一个O原子形成O增原子(Oada),吸附能为-11.58 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明O2分子向表面转移了0.12 eV电荷;TiCl4分子在TiO2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为桥氧位,吸附能为-48.64 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明TiCl4分子向晶胞表面转移了0.26 eV电荷;TiCl4与O2在各自最佳的吸附位上吸附后,TiCl4分子在O增原子(Oada)的作用下按—TiCl4→—TiCl3→—TiCl2→—TiCl的主要路径发生解离,在TiCl4分子解离过程中,正反应方向上的活化能垒均小于逆反应方向上的活化能垒,说明TiCl4分子的解离过程为放热反应。
  • 崔丹杰, 黄哲伟, 吉喆, 陈茜, 沈彬
    功能材料. 2019, 50(5): 5146-5151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.024
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    双层石墨烯独特的物理性能和特性使其在电子领域拥有广阔的应用前景,引起了学者的广泛关注。采用热丝化学气相沉积方法(HFCVD)在1 cm×2 cm的铜箔上制备石墨烯薄膜,并通过探究腔内气压、基体温度、沉积时间、碳源浓度对石墨烯层数和质量的影响,开发出制备低缺陷双层石墨烯的工艺。采用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对石墨烯涂层的结构特征、表面形貌和层数进行了表征。实验结果表明,在铜箔上制备出了均匀致密的低缺陷双层石墨烯,厚度为1.5 nm。此外研究结果还表明,降低腔内气压可减少缺陷和层数,增加基体温度可减少层数,沉积时间<4 min或碳源浓度高于1%则无石墨烯生成。因此通过控制腔内气压、基体温度、沉积时间和碳源浓度可实现石墨烯可控生长。
  • 靳钊, 刘洪福, 观姗姗, 观文娜, 蹇锡高
    功能材料. 2019, 50(5): 5152-5154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.025
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    研究了乳化溶剂挥发法制备ABZ-PPENK微球的方法。利用扫描电镜、透射电镜、红外光谱表征了ABZ-PPENK微球的形态及结构,利用光学显微镜计算了微球的粒径分布,并筛分出不同粒径段的ABZ-PPENK微球,计算了微球的载药量与包封率。制备的ABZ-PPENK微球,表面光滑、球形圆整,制得的微球平均粒径为9.9 μm,微球粒径接近正态分布,ABZ药物完全被包裹在PPENK微球之中,且载药量与包封率均较高。
  • 李航, 付海, 班大明, 龚维, 尹晓刚
    功能材料. 2019, 50(5): 5155-5159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.026
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    以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为溴源,硝酸银为银源,过硫酸铵氧化吡咯单体一步合成溴化银(AgBr)/聚吡咯(PPy)复合材料。使用傅里叶转换红外光谱、热重分析仪、X射线衍射仪和扫描电镜对AgBr/PPy复合材料的化学结构、质量比重、晶体结构及形貌特征进行分析。考查了AgBr/PPy复合材料在紫外光下降解罗丹明B的催化性能。结果表明:复合材料在电镜照片下呈现球状形貌,AgBr微球粒径为200~300 nm;XRD图谱衍射峰证明复合材料中存在PPy和AgBr;受二者化学键合的影响,复合材料红外光谱图相比PPy样品发生红移。TG测试表明,复合材料中AgBr含量为29%。在紫外光照射下,复合材料降解罗丹明B,60 min的效率可达86%,降解效果优于AgBr样品,相比物理混合样降解能力提升约10%。
  • 工艺·技术
  • 杜宝中, 陆宁, 张倩岚, 王妙娟
    功能材料. 2019, 50(5): 5160-5165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.027
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    采用模版原位生长技术,以NH3·H2O调节Ni(NO3)2-NH4NO3反应溶液pH值,形成镍氨配离子达到缓慢释放Ni2+,实现了在阳极氧化铁模板(AFO/Fe)上制备Ni/Fe-NO3-LDHs/Fe薄膜前驱体;然后,通过离子交换反应将磺基水杨酸阴离子(SSA)插层制备了Ni/Fe-SSA-LDHs/Fe复合薄膜。借助XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis、TG/DTA及电化学测试等手段对LDHs薄膜结构及性能进行了表征与分析。结果显示,SSA阴离子插入LDHs层间,插层距由0.9051 nm扩至1.1837 nm,水滑石晶片主要以c轴平行于氧化铁模版生长。该薄膜表现出优异的耐蚀性和紫外阻隔性能。
  • 罗芳, 贾亚兰, 刘涛, 张风顺, 罗世凯, 张先龙
    功能材料. 2019, 50(5): 5166-5170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.028
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    采用多层共挤出技术成功制备了3,5,9,17,33,65和129层不同白炭黑含量的软硬交替多层硅橡胶材料,研究了交替多层结构对硅橡胶复合体系力学性能的影响规律。所制备的交替多层硅橡胶具有规则的二维连续层状结构,且随着层数的增加,拉伸强度和断裂伸长率均随之增加,抗压缩性能明显提高;与3层的硅橡胶试样相比,129层的硅橡胶的断裂伸长率和拉伸强度分别提升了42.5%和70.2%。
  • 刘永庆, 程超, 张洪平
    功能材料. 2019, 50(5): 5171-5174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.029
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    研究了区熔定向凝固速度与热处理制度对Fe71.3Ga28.7合金的显微组织、晶体结构与取向规律的影响。结果表明,区熔速度为72 mm/h时,得到的是A2相,而区熔速度为36 mm/h时,得到的是A2+D03相,并发现区熔速度较小时,会在合金棒中形成较强的η-型纤维织构;在680 ℃下淬火处理可以大大提高材料的磁致伸缩性能,不过在580 ℃下淬火处理或在705 ℃下炉冷处理时,会得到L12相,导致磁致伸缩系数为负值。
  • 朱晨, 刘敏, 李小燕, 刘莉, 王芳
    功能材料. 2019, 50(5): 5175-5174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.030
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    用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子,将3D石墨烯包裹在Fe3O4纳米粒子表面,先后分别用正硅酸乙酯(TEOS)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)对其表面进行乙烯基硅烷化改性,最后通过“巯基-烯”点击化学将功能单体3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)聚合在粒子表面制备了一种磁性功能材料Fe3O4@3DG@VTMO@MPS。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、粒径分析(DLS)、红外光谱(FT-IR)及热重分析(TGA)对功能材料的结构、形貌及热稳定性等进行表征,再通过静态吸附实验研究了此功能材料对溶菌酶的吸附性能。结果表明,制备的磁性功能材料具有较高的吸附性能(最大吸附量达162.1 mg/g)和较快的吸附动力学(150 min可达吸附平衡)。拟二级动力学模型适用于描述功能材料对溶菌酶的吸附动力学行为,且功能材料对溶菌酶的吸附过程更符合Langmuir吸附模型,表明功能材料对溶菌酶的吸附为单分子层吸附。以Fe3O4@3DG@VTMO@MPS作为固相萃取材料,分离富集蜂蜜中的溶菌酶,并结合高效液相色谱对实际样品进行检测。
  • 杨小波, 孙志强, 苗镇江, 王华栋, 吴涛
    功能材料. 2019, 50(5): 5185-5189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.031
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    首次采用镁铝尖晶石粉体为反应助剂开展了水溶性磷酸二氢铝溶胶的低温固化作用研究,并制备了石英织物增强磷酸铝基复合材料。通过XRD、TGA-DSC、SEM等分析测试手段,研究了尖晶石粉体对磷酸二氢铝树脂的固化温度、固化产物及最佳计量比,探讨了尖晶石固化磷酸铝复合材料的内部结构、力学强度及抗吸湿性能。结果表明,采用镁铝尖晶石为磷酸铝树脂固化助剂,可以实现酸式磷酸二氢铝树脂在170 ℃附近中低温脱水交联固化,并有利于减少基体内生孔洞缺陷;尖晶石参与反应时固化产物为低温石英型磷酸铝(B-AlPO4)和单斜磷酸镁(Mg3(PO4)2),阻止了低温下Al(H2PO4)3向亲水型多聚磷酸盐的转变,改善了复合材料抗吸湿性能;当尖晶石添加量达到18%时,复合材料力学性能最佳,室温弯曲强度达到165 MPa、800 ℃弯曲强度达到75 MPa,且材料介电性能保持稳定(介电常数3.5~3.6、损耗角正切值<0.01)。
  • 夏路, 解挺
    功能材料. 2019, 50(5): 5190-5193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.032
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    聚四氟乙烯(PTFE)是一种优异的固体自润滑复合材料,具有广泛的工业应用。采用润滑剂:石墨(Gr),二硫化钼(MoS2)和增强相:玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)等多元填料对PTFE进行复合改性。运用正交实验设计,以各填料的体积分数为正交实验设计因子,以磨损率和摩擦系数为目标因子,建立正交实验表。通过正交分析讨论了填料含量不同的PTFE复合材料的摩擦磨损特性。结果表明,影响样品摩擦系数的主次因素依次为C>MoS2>GF>CF,影响样品磨损率主次因素依次为GF>CF>MoS2>Gr,并根据试验结果给出了复合材料的优化配方,以期对于高性能PTFE复合材料摩擦学性能的优化设计提供一定的参考。
  • 张捷, 曾晓飞, 李克训, 马江将, 王东红
    功能材料. 2019, 50(5): 5194-5198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.033
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    高性能电极材料的开发是推广新型储能器件的核心所在。二硫化钼(MoS2)呈现类石墨烯结构,其二维层间具备良好的电荷储存能力。然而MoS2本身导电性能较差,用于电极材料时需要与其它材料复合以提升导电性能。采用水热法,并分别选用抗坏血酸和硫脲作还原剂,制备得到两种不同形貌结构的纳米二硫化钼。以石墨烯为模板,采用水热法在石墨烯表面生长纳米结构MoS2,制备得到二硫化钼-还原氧化石墨烯(MoS2-RGO)纳米复合材料,通过循环伏安测试(CV)和恒电流充放电测试(CP)考察了复合材料的电化学性能。实验结果表明,MoS2-RGO纳米复合材料呈现平面双电层电容性能,电流密度为1 A/g时,其比电容值达136.2 F/g。
  • 侯成敏, 寇艳萍, 李娜, 曹从军
    功能材料. 2019, 50(5): 5199-5203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.034
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    导电银浆是制备电子元器件的关键功能材料。以银和淀粉为做导电填料,按照淀粉/硝酸银质量比分别为2∶1,1∶1,1∶2和1∶3,用氧化还原法制备导电银浆。通过测量电阻研究物理因素(加热烧结、紫外光照照射、泡水、超声波等)对导电银浆导电性能的影响,用显微镜观察导电银浆的形貌。结果表明,淀粉/硝酸银为1∶3时,形成了均匀的淀粉为核、银粒子为壳的导电颗粒。比例为1∶2和1∶3时,在低温加热烧结过程中电阻率降低到初始值的60%~70%。所得银浆能耐受紫外光照、水泡和超声波。其中1∶3导电性最佳。最后,用淀粉/硝酸银比例为1∶3的银浆,分别与30%、45%和60%的墨水混合,涂布纸张,并经低温热烧结后,所得电子纸的电阻率为10 mΩ/cm。
  • 常琦敏, 李颖, 白利忠
    功能材料. 2019, 50(5): 5204-5208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.035
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    采用从褐煤中提取的腐植酸和天然石墨制得的氧化石墨烯为原料,通过水合肼加热还原法合成腐植酸/石墨烯复合材料。利用XRD、Raman、SEM和电化学测试对复合材料的形貌、微观结构和电化学性能进行表征。结果表明腐植酸均匀分散在石墨烯片层间形成夹心多孔骨架结构,可缩短电解质传播和运输路径。复合材料HRGO-0.1在电流密度为50 mA/g时表现出高的比电容(185 F/g),低的电阻率,良好的电容倍率。
  • 苟佳, 申慧滢, 陈超, 秦维, 龚维, 班大明
    功能材料. 2019, 50(5): 5209-5214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP)为阻燃剂,对PC/ABS合金进行阻燃改性。通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL-94)测试、热重分析(TGA)测试、锥形量热(CONE)测试和扫描电镜(SEM)测试等表征方法研究其阻燃性能。结果表明,当阻燃剂添加量为15%时可以达到UL94 V-0级,LOI值为21.1%;最大热释放速率(Pk-HRR)下降41.7%,热释放总量(THR)下降31.1%;TGA和SEM分析显示改性PC/ABS合金具有更好的成炭效果,燃烧后能促进表面生成致密多孔炭层,有效的隔绝氧气提高材料的阻燃性能。
  • 刘珊, 刘丹荣, 孙朝辉, 张悦, 赵春朋, 魏莉
    功能材料. 2019, 50(5): 5215-5220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.05.037
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    利用包埋法制得毫米级海藻酸钠负载HFO凝胶球SA/HFO,探究了其对水中Cu(Ⅱ)的吸附行为。实验结果表明,SA/HFO凝胶球对Cu(Ⅱ)的吸附在pH值=5.5时效果最好;通过动力学研究可知,吸附平衡时间为21 h,拟二级动力学模型能很好的描述该吸附过程;吸附等温线拟合结果揭示了该吸附过程更符合Langmuir吸附等温模型;由温度数据得出,升高温度有利于反应的进行且该热力学过程为自发、吸热、熵增过程;将SA/HFO凝胶球吸附Cu(Ⅱ)后的材料解吸并再次进行吸附实验,仍能保持良好的吸附效果。