本期目录

2018年, 第49卷, 第2期　刊出日期：2018-02-28
  

  • 全选
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    热点·关注 (2017年度重庆市出版专项资金资助项目)
  • 多孔连续致密ZnO薄膜的大面积合成及其光电化学特性
    王海威, 刘浩广, 曾慧平, 胡彬彬, 杜祖亮
    功能材料. 2018, 49(2): 2001-2005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.001
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    结合仿生矿化的方法,利用牛血清白蛋白LB膜为模板经过低温退火后在FTO(SnO2∶F)导电玻璃上制备了大面积连续致密的多孔ZnO薄膜。经SEM、XRD、荧光光谱仪和紫外可见吸收光谱仪等测量手段,分析了ZnO薄膜样品的表面形貌、结晶性能以及光致发光特性。实验证明该方法简单快捷,适于大面积生产,且制备的薄膜样品的生长具有高比表面积和在近紫外范围的宽带发光特性。
  • 碱处理对竹纤维/聚乳酸可降解复合材料性能影响研究
    左迎峰, 李萍, 刘文杰, 李新功, 江萍, 吴义强
    功能材料. 2018, 49(2): 2006-2012. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.002
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    以NaOH溶液为改性剂对竹纤维进行碱处理,再与聚乳酸(PLA)熔融共混制备竹纤维/PLA可降解复合材料。探讨了NaOH溶液浓度、碱处理时间和碱处理温度对复合材料拉伸强度、抗弯强度和耐水性能的影响规律,并采用扫描电子显微镜(SEM)对碱处理竹纤维的表面形貌进行了观测。结果表明,碱处理使竹纤维表面粗糙度增大,单纤维的强度提高,有效提高了与PLA基体的机械黏接力。但碱浓度过大、处理时间过长或处理温度过高时,纤维素分子链排列致密程度降低,整体纤维的力学性能下降。NaOH溶液浓度为3%,处理时间为4 h,处理温度为60 ℃时,所制得竹纤维/PLA复合材料拉伸性能、弯曲性能和耐水性能均最佳。
  • 杂萘联苯聚芳醚酮含量对钒电池用离子交换膜性能的影响
    陈宇宁, 张守海, 刘乾, 薛仁东, 蹇锡高
    功能材料. 2018, 49(2): 2013-2017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.003
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    将含溴甲基杂萘联苯聚醚酮与杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)以不同的比例进行共混,采用溶液浇铸的方法得到一系列基膜,然后将其浸泡在三甲胺溶液中进行胺化处理,得到季胺化杂萘联苯聚芳醚酮离子交换膜(QBPPEK/PPEK)。测试了QBPPEK/PPEK的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率、面电阻、钒渗透系数和微观结构。随着PPEK含量的增加,QBPPEK/PPEK膜的IEC、吸水率和钒渗透系数减小而面电阻上升。QBPPEK/PPEK膜具有较好的阻钒性能,其电流效率均大于Nafion115。当PPEK含量为10%时,QBPPEK/PPEK膜单电池的能量效率达到88.9%。PPEK的加入可以有效的提高QBPPEK/PPEK膜的氧化稳定性。
  • Cu2O敏化ZnO纳米棒的制备及其对光电性质的影响
    田传进, 赵文燕, 杨海滨, 付乌有, 谢志鹏, 汪长安
    功能材料. 2018, 49(2): 2018-2023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.004
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    以透明导电玻璃(FTO)为基底,采用电化学沉积法制备了Cu2O敏化的ZnO纳米棒阵列复合薄膜。利用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HRTEM)、电化学工作站研究了不同Cu2O沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响。结果表明,电化学沉积的Cu2O纳米晶可以与ZnO纳米棒形成异质结,提高ZnO纳米薄膜的光电转换效率,当Cu2O的沉积时间为5 min时,Cu2O敏化ZnO纳米棒薄膜的光电转换效率最高。
  • PLA/PA11共混物的制备与分子动力学模拟
    杨潞霞, 付一政, 廖黎琼
    功能材料. 2018, 49(2): 2024-2028. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.005
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    采用熔融共混法制备了不同比例的(0/100,10/90,30/70,50/50,70/30,90/10,100/0)生物基聚乳酸/尼龙11(PLA/PA11)共混物。通过动态力学性能(DMA)测试、XRD分析、扫描电镜(SEM)形貌观察、力学性能测试、红外光谱(IR)分析和分子动力学(MD)模拟研究了PLA/PA11共混物结构与性能的关系。DMA测试和MD模拟均证明任意比例下PLA与PA11为不相容体系,XRD分析表明当PLA/PA11含量为70/30时,PLA会发生一定程度的结晶,SEM结果显示此时两者会出现明显的界面,力学性能最差,MD模拟的结合能和径向分布函数g(r)表明两者会产生一定的氢键相互作用,但氢键作用较小,不足以改善两者的相容性。
    • 综述·进展
  • 融合蛋白接头的研究进展
    毛芸, 李红民
    功能材料. 2018, 49(2): 2029-2034. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.006
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    蛋白质接头是指存在于含有2个或多个特定结构域的蛋白质分子中连接2个相邻结构域的短小氨基酸序列,对蛋白质的功能和稳定性有重要作用。利用蛋白质接头将2个或多个特定功能的结构域连接在一起用以构建双功能或多功能融合蛋白的技术在生物制品研制和抗体偶联药物制备等领域备受青睐。作为融合蛋白不可缺少的构成部分,蛋白接头在构建具有稳定生物活性的融合蛋白中扮演着重要的角色。根据结构和功能的不同可将蛋白质接头分为柔性接头、刚性接头和体内可降解接头3大类。现就蛋白质接头的发现、分类、功能及其在融合蛋白构建中的应用情况进行综述。
  • 可调谐超材料吸波体的研究现状和发展趋势
    张晗, 王东红, 张泽奎, 李宝毅
    功能材料. 2018, 49(2): 2035-2042. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.007
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    超材料因其完美的吸波特性成为近些年来吸波材料的研究热点,但常规的超材料吸波体为被动式吸波,具有一旦制备成型,其吸波特性便无法改变的缺点,因此可调谐超材料吸波体逐渐成为主要研究方向之一。根据当前国内外可调谐超材料吸波体的研究情况,分类介绍了几种调谐方式,重点阐述了其模型结构和调控机理,并归纳了吸波特性曲线的变化趋势,以及与影响因素之间的关系,最后对全文进行总结,对可调谐超材料的发展趋势进行展望,并说明可调谐超材料吸波体对智能隐身的重要作用。
  • 能源互联网背景下的新型碳材料在超级电容器储能技术中的应用与发展
    孙凯, 张希华, 李斌, 袁建军, 李华东
    功能材料. 2018, 49(2): 2043-2053. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.008
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    超级电容器是一种介于传统静电容器和化学电池之间的新型储能元件,具有功率密度大、充放电速度快、使用寿命长、绿色环保等特点。而作为超级电容器重要的组成部分——电极材料,对超级电容器的电化学性能和市场应用起到重要的影响和制约。近年来,以碳气凝胶、碳纳米管、碳纤维和石墨烯等为代表的新型碳材料,成为超级电容器电极材料的研究热点,有望成为新一代电极材料。对近年来国内外关于新型碳材料的应用与发展进行了综述,并且展望了新型碳材料在超级电容器储能技术中亟需解决的问题和未来发展趋势,为构建能源互联网提供理论依据和技术支持。
  • 热固性聚酰亚胺树脂成型工艺研究进展
    杨家义, 杨博峰, 郑国运, 李鲲
    功能材料. 2018, 49(2): 2054-2059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.009
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    热固性聚酰亚胺树脂是指分子主链结构中含有酰亚胺环的一类高分子材料,固化后不被溶解,也不被熔融,只能一次热成型。综述了热固性聚酰亚胺树脂的3类成型工艺方法:热模压成型、热压罐成型和冷压烧结成型,根据所用原料单体的不同,其成型温度、成型压力、成型时间均有所不同。这3类成型方法各有优缺点,但均属于外部热辐射成型工艺,可能会造成聚酰亚胺制品局部受热不均匀的现象,作者提出了一种通过电磁波工艺促进聚酰亚胺分子链运动摩擦实现内部均匀温升再成型的设想。
  • 高电压LiNi0.5Mn1.5O4正极材料改性对动力学性能影响的研究进展
    于月, 李刚, 刘晓芳, 白红丽, 苏长伟, 郭俊明
    功能材料. 2018, 49(2): 2060-2066. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.010
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    尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料以其高电压平台、高能量密度和功率密度和环境友好等优点,近年来成为很有前景的正极材料。简述了高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的结构、温度对结构的影响、结构判断和制备方法,详细综述了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的体相掺杂和表面包覆改性对其电荷转移电阻和扩散系数的影响及性能的影响,展望了尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的发展趋势。
  • 静电纺丝技术制备吸波材料的研究现状与进展
    张飒, 王建江, 赵芳, 刘嘉玮
    功能材料. 2018, 49(2): 2067-2073. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.011
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    纳米纤维吸波材料因其独特的表面效应与各向异性,逐渐成为近年来高性能吸波剂的研究热点。静电纺丝技术作为制备纳米纤维最简单有效的方法,将其应用于吸波材料的研究制备中,科研人员已做了很多卓有成效的工作。主要介绍目前应用静电纺丝技术制备出的吸波剂的种类与特点,以及其在形貌结构方面的研究进展,并对静电纺丝技术应用于吸波材料制备进行了总结和展望。
    • 研究·开发
  • 飞秒脉冲强激光加载下团簇(SiO2)n(n=6,14)损伤动力学过程研究
    任达华, 向宝燕, 谭兴毅, 胡诚
    功能材料. 2018, 49(2): 2074-2080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.012
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    在超快强激光应用中,尤其是激光聚变研究,SiO2作为光学元件的主要成分,而光学元件是由无定型二氧化硅组成的,基于无定型二氧化硅结构的复杂性,在理论研究中常常用团簇结构代替无定型结构,而且光学元件在损伤过程中往往会产生各种各样的二氧化硅团簇。因此,基于含时密度泛函理论研究激光脉冲与团簇(SiO2)n(n=6, 14)相互作用对二氧化硅玻璃的损伤动力学过程的研究具有很好的应用价值。研究表明,当脉冲激光作用在团簇时,Si—O键长被拉长,激光削弱了Si—O共价键强度,Si—O键逐渐断裂,最终导致整个团簇(SiO2)n结构坍塌而破坏;随激光强度增加,Si—O键首先被破坏的时间缩短;同时飞秒激光诱导电荷密度变化,与飞秒激光脉冲衰退的痕迹一致。
  • 基于双亲无规共聚物自组装胶体粒子的疏水涂层的构建及其性能研究
    朱晓洁, 张荣莉, 朱叶, 赵伟, 许升, 刘晓亚
    功能材料. 2018, 49(2): 2081-2085. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.013
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    成功设计合成了一种含氟双亲性无规共聚物聚(苯乙烯-r-丙烯酸-r-甲基丙烯酸六氟丁酯)(PSAF),并在选择性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/水中自组装形成纳米粒子。结果表明自组装纳米粒子呈较为规则的球形,粒径约为114.1 nm。在外电场的诱导下进一步将其二次组装在基材表面制备具有疏水性能的多孔涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和视频光学接触角测量仪(OCA)对涂层的结构与性能进行表征,涂层的最大水接触角可以达到123.1°。
  • 基于Digimat中RVE模型的磁流变弹性体的磁致压缩力学性能的数值模拟
    柳彬, 游世辉, 赵树勋, 李自蹊, 廖明武
    功能材料. 2018, 49(2): 2086-2092. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.014
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    磁流变弹性体的宏观压缩力学性能受其组分材料的体积比、形态和外加磁场等因素的影响。从3方面系统的研究了磁流变弹性体在磁场和压缩条件下的静态磁致力学性能。首先运用Digimat软件中的均匀化方法和RVE研究零磁场条件下的磁流变弹性体力学性能。然后研究了磁场条件下各向同性和各向异性磁流变弹性的磁致力学性能。最后利用实验方法研究磁流变弹性体的力学性能。得到了磁场的施加使得各向同性和颗粒成链磁流变弹性体的压缩模量增大,同时颗粒成链比各向同性磁流变弹性体的磁流变效应更大的结论。
  • 活性炭中孔对吸附去除溶液中铅镉离子的重要性及贡献
    范明霞, 童仕唐
    功能材料. 2018, 49(2): 2093-2096. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.015
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    对铅镉离子在水溶液中存在形态及离子直径尺寸进行分析,采用平均孔径2.23～3.37 nm、中孔率45.1%～91.9%的自制中孔活性炭,研究了活性炭中孔结构对水溶液中铅镉离子吸附性能的影响。结果表明,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在水溶液中的形态分布受到pH值显著影响,自制中孔活性炭孔径范围与铅镉水合离子直径相匹配。当活性炭中孔率由45.10%增至91.89%,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)去除率分别由28.4%增至99.9%,39.4%增至57.0%。增大活性炭中孔率有利于提高对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,表明对具有较大尺寸的铅镉离子吸附过程中活性炭中孔所起的重要作用。
  • 不同浓度Mn掺杂LiMgN新型稀磁半导体的磁电性质
    杜成旭, 徐建, 陈婷, 庞星星, 刘洋华, 毋志民
    功能材料. 2018, 49(2): 2097-2102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.016
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    采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,对纯LiMgN、不同浓度Mn掺杂LiMgN及Li不足和过量时不同浓度Mn掺杂LiMgN的超晶胞进行几何优化,计算并分析它们的电子结构、半金属性和磁电性质。结果表明,Li1±y(Mg1-xMnx)N(x,y=0.0625,x,y=0.125)体系均表现为100%自旋注入,材料均具有半金属性;Mn单掺LiMgN时,随着Mn浓度的增加,杂质带宽度增大,居里温度提高;Li不足时,随着Mn浓度的增加,体系带隙值减小,导电能力增强; Li过量时,当Mn浓度为6.25%时,杂质带宽度和半金属能隙最大,带隙值最小,体系的居里温度提高。说明Mn掺杂LiMgN体系可以通过改变Mn的浓度和调节Li的含量来实现磁性和电性的分离调控。
  • 羧基化碳纳米管/聚偏氟乙烯介电复合材料的制备与性能
    罗璐, 李小瑞, 王海花, 费贵强, 沈一丁
    功能材料. 2018, 49(2): 2103-2107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.017
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    采用混酸(H2SO4和HNO3体积比为3∶1)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化处理使其羧基化,以此为填料,通过溶液共混法添加到聚偏氟乙烯(PVDF)中形成MWCNTs/PVDF介电复合材料。通过XRD、Raman、TEM、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,使用TG、拉伸测试、LCR阻抗分析仪等考察了MWCNTs的用量对MWCNTs/PVDF复合材料热稳定性、力学性能和介电性能的影响。结果表明,随着羧基化MWCNTs含量的增加,复合材料的热力学性能和介电性能比纯的PVDF显著提高。当m(MWCNTs)=10%时,质量保持率达到76%;在室温1 kHz频率下,m(MWCNTs)=8%时出现渗流阈值,复合材料的介电常数达到163.5,是纯的PVDF的16倍,介电损耗仅为0.06;此时复合材料的力学性能最佳,拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量分别是58.92 MPa、215.83%、2025.42 MPa。
  • 球料比对FeSiAl合金吸波性能的影响
    周影影, 谢辉, 周万城
    功能材料. 2018, 49(2): 2108-2112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用湿法球磨对FeSiAl粉末进行改性,研究不同球料比对FeSiAl粉末形貌、粒径、电磁参数、吸波性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、矢量网络分析仪对改性前后的FeSiAl粉末进行测试分析。结果表明,随着球料比的增加,FeSiAl粉末的粒径减小,且扁平化程度增加。模拟反射率结果表明,当球料比为5∶1时,材料在测试频段内的吸收值均在-10 dB以下,且在10.4 GHz处达到最低吸收峰值-22.9 dB。
  • 离心凝胶注模技术制备梯度ZrO2/HA复合材料
    冯慧文, 李强, 于景媛, 孙旭东
    功能材料. 2018, 49(2): 2113-2118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.019
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    采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度ZrO2/HA复合材料,研究浆料固相含量、ZrO2含量对浆料粘度的影响。观察ZrO2/HA浆料的凝胶固化过程,分析离心成型工艺参数对ZrO2/HA生坯密度梯度的影响。观察烧结产物的显微组织并对复合材料的力学性能进行测试。结果表明,浆料固相含量为40%(质量分数),ZrO2含量为15%(质量分数)时,ZrO2/HA浆料粘度为223.5 mPa·s,具有良好的分散性。当催化剂含量为1.5%(质量分数)和引发剂含量均为0.6%(质量分数)时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配。当在1 500 r/min的转数下离心10 min后,离心-凝胶注模成型所得生坯具有良好的密度梯度,经1 200 ℃烧结2 h后试样顶部、中部和底部中ZrO2形成良好的梯度。当ZrO2含量为15%(质量分数)时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值84.2 MPa和1.76 MPa·m1/2,比基体提高了159.8%和117.2%。
  • 缓冲层对摩擦纳米发电机输出性能影响的研究
    宋治贤, 韩俊鹏, 蒋涛
    功能材料. 2018, 49(2): 2119-2123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.020
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    摩擦纳米发电机的发明,是对传统通过机械能获取电能方式的革命性变革,为解决人类目前面临的能源问题,提供了新的方向。如何有效提升其输出性能,是目前该研究中的关键问题。通过选取亚克力、氟化乙烯丙烯共聚物、凝胶和海绵4种柔软程度不同的材料作为摩擦纳米发电机的缓冲层,借助6514静电计分别测试具有不同缓冲层的摩擦纳米发电机的短路电流、转移电荷量和开路电压。研究结果表明,随着缓冲层柔软程度的提高,摩擦纳米发电机的短路电流明显提升。在压力较大的条件下,缓冲层柔软程度较高的摩擦纳米发电机的输出性能更高一些。该研究为有效提升摩擦纳米发电机的输出性能提供了参考。
  • 聚偏氟乙烯/坡缕石复合膜的制备及性能研究
    季超, 王建明, 宋宏臣, 仲晓晴
    功能材料. 2018, 49(2): 2124-2129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.021
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    为改善聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的综合性能,将自然界中亲水性纤维状物质坡缕石(APT)作为一种添加剂加入铸膜液中,通过相转化法制备出PVDF/APT复合超滤膜。系统研究了APT的添加对复合膜微观结构、亲疏水性、过滤性能、热稳定性及抗污染性能的影响规律。结果表明,同原膜相比,复合膜孔径变小,亲水性提高,水通量、蛋白截留和抗污染能力提高。接触角由原膜87.4°降低到78.8°;APT添加量6%时,水通量由原膜104.1 L/(m2·h)增加到复合膜232.4 L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)污染后,复合膜通量恢复率由原膜37.9%上升到59.4%。综合实验结果表明,APT是一种优良的PVDF膜改性剂,添加量为6%时,膜具有较好的综合性能。
  • 氟和碳酸根共替代对羟基磷灰石性能的影响研究
    朱庆霞, 李亚明, 韩丹
    功能材料. 2018, 49(2): 2130-2135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.022
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    以湿化学法制备了碳氟共替代羟基磷灰石(CFHA)。通过X射线衍射(XRD)、高温膨胀仪、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机研究了氟和碳酸根共替代对CFHA高温热稳定性、高温烧结性能、热膨胀系数和抗折强度的影响。结果表明,湿CO2保护气氛有利于碳酸根的热稳定性,失重主要取决于碳酸根含量,碳氟替代对碳酸根的分解温度无明显影响。碳酸根替代促进烧结,而氟替代不利于烧结。碳酸根和氟的共替代能够降低CFHA的高温热膨胀系数(CET)和提高抗折强度。
  • 石墨烯/碳纳米管复合材料的微波吸收性能研究
    贾琨, 李克训, 张泽奎, 谷建宇, 马江将, 王东红, 乔妙杰
    功能材料. 2018, 49(2): 2136-2140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.023
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    石墨烯和碳纳米管都是新型纳米尺寸碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。通过微波膨化法在石墨烯(寡层石墨)表面空隙结构内生长了碳纳米管,制备出石墨烯/碳纳米管复合材料,碳纳米管不仅可以发挥连接石墨烯层片结构的作用,还可以与石墨烯共同发挥协同吸波效应;同时生长碳纳米管所添加的催化剂在微波状态下分解为纳米磁性颗粒,提高整体复合材料的吸波性能。通过采用SEM、EDX、XRD等对材料的形貌、化学成分进行表征,并用矢量网络分析仪测试了材料在2～18 GHz频带内的复介电常数和复磁导率,利用计算机模拟出不同厚度的微波衰减性能。结果表明,材料的电磁损耗机制由电介质损耗、磁损耗共同构成,微波吸收峰随着材料厚度的增加向低频移动,当厚度为2.5 mm时,在14.4 GHz时最大损耗值为-28 dB,并且在频带12.4～17.7 GHz的范围内达到-10 dB的吸收。
  • 纳米纤维素晶接枝丙烯酸钠共混改性聚醚砜超滤膜的研究
    陈进, 侯婷, 周建军, 何明
    功能材料. 2018, 49(2): 2141-2145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过ATRP法在纳米纤维素晶(CNCs)上接枝丙烯酸钠(AANa)制备具有pH响应性的晶体粒子,利用红外光谱(FT-IR),X射线光电子能谱(XPS)对接枝前后的CNCs进行分析表征。接枝后的CNCs与聚醚砜(PES)进行共混,通过相转化法制得共混膜,利用扫描电镜(SEM),水通量测试对共混膜进行分析。结果表明,当CNCs-g-AANa添加量为1%时,CNCs-g-AANa/PES共混膜水通量有明显提高;且共混膜具有pH响应性,当pH值＞7.2时,共混膜水通量为137.47 L/(m2·h),相比纯PES膜提高了41%;当pH值下降为3.3时,共混膜的水通量达到218.54 L/(m2·h),相比纯PES膜提高124%。
  • 氯离子环境下钙矾石和水化硅酸钙体系铝配位分布
    胡晨光, 王娟, 白瑞英, 刘刚, 周金金, 封孝信
    功能材料. 2018, 49(2): 2146-2151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过化学合成钙矾石和水化硅酸钙,利用XRD、27Al核磁共振测试手段,研究了氯离子环境下钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶体系中铝配位分布规律。结果表明,在C-S-H凝胶和氯离子共存环境中,第三类水化铝酸盐(TAH)凝胶中六配位铝(Al[6])首先转化为四配位铝(Al[4])进入C-S-H结构,且Al[4]总量不受C-S-H钙硅比限制;同时氯离子不影响Al[6]-TAH向Al[4]转化,当达到C-S-H凝胶容纳Al[4]的极限时,剩余的Al[6]-TAH才与氯离子反应形成Friedel盐(F盐)。TAH比AFt更容易与氯离子反应形成F盐;低钙硅比C-S-H环境不利于TAH与氯离子结合,但利于钙矾石分解并与氯离子反应生成F盐。
  • 可膨胀微球/硅橡胶泡沫隔热保温材料的制备及性能表征
    王晓晴, 文庆珍, 朱皓, 朱金华
    功能材料. 2018, 49(2): 2152-2156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用物理发泡法,以可膨胀微球(EM)为发泡剂,甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,制备了EM/MVQ泡沫隔热材料,探究了发泡温度和发泡剂用量对硅橡胶泡沫材料性能的影响。采用体式显微镜、导热系数仪、万能力学试验机、热重分析仪等表征了泡沫隔热材料的微观结构和性能。结果表明,可膨胀微球最合适的发泡温度为100 ℃;随着发泡剂用量的增加,EM/MVQ泡沫隔热材料的导热系数和拉伸强度均下降。当发泡剂用量为20 g/100 g MVQ时,EM/MVQ泡沫隔热材料的导热系数为0.505 W/(m·K),拉伸强度为1.057 MPa。
  • 应力水平对HTPB推进剂疲劳特性的影响
    梁蔚, 许进升, 陈雄
    功能材料. 2018, 49(2): 2157-2162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为探究HTPB推进剂在不同应力水平下的疲劳特性,开展了不同应力幅值和不同平均应力的疲劳试验。结果表明,平均应力和应力幅值增大都会使疲劳寿命缩短;疲劳过程中的应变是不断增大的,疲劳峰值应变呈现3阶段的发展规律,可以作为材料损伤的宏观表现,并从微观上分析了材料的疲劳断裂机理。通过将应力输入分解成恒应力和交变应力的叠加,基于损伤力学理论建立了HTPB推进剂不同应力水平下的疲劳损伤模型,可以很好地表征材料的损伤演化规律。
  • 液态Sn3.0Ag0.5Cu钎料与Cu、Fe及Co基板界面反应研究
    李超, 胡小武, 李玉龙, 江雄心
    功能材料. 2018, 49(2): 2163-2168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    研究了在固定温度380 ℃和不同钎焊时间条件下,液态Sn3.0Ag0.5Cu钎料与Cu、Fe、Co等3种金属基板的界面反应及其界面化合物(IMC)。研究结果表明,随着钎焊时间的增加,三者界面金属间化合物的平均厚度逐渐增加。Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面IMC主要由Cu6Sn5和Cu3Sn组成,经过长时间钎焊后界面化合物大部分是Cu3Sn。Sn3.0Ag0.5Cu/Fe界面化合物成分是FeSn2,相比另外两种界面,IMC在钎焊过程中生长最慢,形成的厚度最小。Sn3.0Ag0.5Cu/Co界面在短时间钎焊时(1 min)会出现分层现象,认为是少量CoSn2和Sn原子在靠近钎料一侧反应生成CoSn3,靠近基板一侧生成CoSn2。长时间钎焊后观察到界面化合物只有CoSn3。通过对数据拟合可得到Sn3.0Ag0.5Cu/Cu、Fe、Co 3种液固反应界面的IMC层的生长率常数分别为9.55×10-6t0.34,1.51×10-6t0.18,0.85×10-6t0.45。比较3种基板,液态Sn基钎料与Cu基板的界面反应速率最快,IMC平均厚度也更厚。
    • 工艺·技术
  • 碳纳米管增强水泥复合材料的制备及其力学性能的研究
    董素芹, 高兵
    功能材料. 2018, 49(2): 2169-2173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用直接掺杂和间接掺杂MWCNT的方法,制备了MWCNT增强水泥基复合材料。利用电子万能试验机和傅里叶变换红外光谱仪研究复合材料的干燥收缩性、抗拉强度、抗压强度以及MWCNT与水泥的界面反应。结果表明,间接法制备的MWCNT/水泥复合材料的抗拉和抗压强度均明显高于直接法,0.1%(质量分数)MWCNT掺杂量下,间接法制备的MWCNT/水泥复合材料抗拉强度比水泥基体可大幅提高25%和31.1%,这主要由于MWCNT与水泥之间具有良好的界面相容性以及间接法制备的MWCNT/水泥复合材料可以有效避免直接法制备复合材料中MWCNT的团聚现象,从而大幅提高MWCNT/水泥复合材料的力学性能。
  • 纤维素基磁性吸附剂的制备及其吸附金属离子性能
    哈丽丹·买买提, 张云飞, 古尼萨柯孜·伊斯拉木, 约日古丽·麦麦提
    功能材料. 2018, 49(2): 2174-2182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为提高纤维素基吸附剂性能,使纳米纤维素(NCC)与乙二胺(EDA)反应制得NCC-EDA后,链接原位生成的Fe3O4制备了磁性吸附剂NCC-EDA/Fe3O4,并在结构表征的同时,考察了体系pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等对产物吸附金属离子性能的影响。结果表明,NCC-EDA/Fe3O4具有较大比表面积和孔隙,丰富的活性官能团及顺磁性能;最佳条件下对Pb2+、Ni2+及Cr6+的最大吸附量为352.10,265.96和291.55 mg/g;吸附过程为单分子层吸附,吸附行为符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附等温线,具有吸附速率高及重复使用性能优等特点。
  • 水性聚氨酯改性乳化沥青制备及性能研究
    张丰雷, 凌晨, 王燚, 杨耸, 杨静, 李晶
    功能材料. 2018, 49(2): 2183-2186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.031
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    研制了一种高性能的水性聚氨酯改性乳化沥青,通过测其3大指标及储存稳定性,结合荧光和红外微观分析,对不同比例改性剂掺量对稳定性以及其蒸发残留物性能的影响变化规律,研究表明加入水性聚氨酯改性剂后,使得乳化沥青的温度敏感性降低,具有了高温稳定性。通过对其红外光谱分析发现,水性聚氨酯改性乳化沥青物理改性和化学改性同时并存。
  • HfN/HfB2纳米多层膜结构调制及其力学性能
    余建刚, 董磊, 聂宇尧, 时永治, 李德军
    功能材料. 2018, 49(2): 2187-2192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了进一步了解调制周期对HfN/HfB2纳米多层膜力学性能的影响,利用多靶磁控溅射技术,在Si(100)基底上制备了一系列具有相同厚度不同调制周期的HfN/HfB2纳米多层膜。利用XRD、TEM、XP-2台阶仪、纳米压痕仪及摩擦试验机分别分析了多层膜的结构特征、力学性能和室温下摩擦性能。结果表明,室温下沉积的多层膜呈现出结晶/非晶的混合结构;随着调制周期的增大,多层膜的结晶程度先增加后降低,其硬度和弹性模量也呈现出先升高后降低的趋势;当调制周期为40 nm时,多层膜的硬度和弹性模量均达到最大值,分别为(36.72±1.3)和(378.41±5.6) GPa,并且此时多层膜具有较高的膜基结合力(Lmax=67.3 mN)和较低的平均摩擦系数(0.061);在调制周期为20 nm时,多层膜的残余应力达到最小值为-0.82 GPa;经过高温退火后,多层膜的硬度和弹性模量均无明显变化,说明其具有良好的热稳定性;多层膜的结构和力学性能随调制周期的变化归因于晶粒的细化。
  • 达克罗涂层对氯氧镁水泥混凝土中钢筋防护试验
    乔宏霞, 郭向柯, 王鹏辉, 巩位
    功能材料. 2018, 49(2): 2193-2197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了解决盐渍土对普通钢筋混凝土抗盐卤性能较差的问题,结合西部地区基础工程受盐卤腐蚀情况,利用电化学方法,在模拟西部盐卤环境条件下,测试了氯氧镁水泥混凝土中达克罗(DKL)涂层钢筋在氯盐和硫酸盐溶液浸泡环境下的极化曲线,氯氧镁水泥混凝土中的裸露钢筋作为对照组。研究表明,氯氧镁水泥混凝土中的DKL涂层钢筋在氯盐和硫酸盐溶液的腐蚀速率明显小于裸露钢筋,分别可达到裸露钢筋的1/61和1/35,即DKL涂层具有较好的抵抗氯盐和硫酸盐腐蚀的能力,从而可以很好的解决氯氧镁水泥混凝土在西部盐渍土的应用问题。
  • 溴代十六烷基吡啶改性巴旦木壳用于胆红素的吸附与检测
    楚刚辉, 关思静, 米尔阿衣·麦麦提明
    功能材料. 2018, 49(2): 2198-2203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用溴代十六烷基吡啶(BHPD)在超声条件下制备了改性巴旦木壳,以它作为吸附剂对胆红素的吸附行为进行了研究;再通过吸附预富集技术结合近红外漫反射光谱,建立了一种快速检测稀溶液中胆红素的方法。考察了pH值、吸附时间和胆红素初始浓度对吸附效果的影响;吸附了胆红素的吸附剂,通过近红外漫反射光谱直接检测,并采用偏最小二乘法建立定量预测模型进行定量分析。结果表明, 在中性条件下,振荡吸附10 min,吸附率即可达到96%以上;吸附等温线研究结果表明,该吸附符合Langmuir等温吸附模型,对胆红素的最大吸附量为10.74 mg/g;近红外检测结果显示参考浓度和预测浓度之间的相关系数达到0.9829,胆红素在0.9～20.1 mg/L的浓度范围内,预测集样本的回收率可以达到81.9%～117.9%。鉴于BHPD改性巴旦木壳制备简便,对胆红素良好的吸附性能,可采用吸附预富集结合近红外漫反射光谱技术用于稀溶液中微量的胆红素的快速富集与灵敏检测。
  • 初始缺陷对复合固体推进剂力学性能影响的数值研究
    封涛, 许进升, 韩龙, 陈雄, 周长省
    功能材料. 2018, 49(2): 2204-2208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了研究复合固体推进剂中初始缺陷对其力学性能的影响,基于分子动力学算法生成了复合固体推进剂的细观颗粒填充模型,在颗粒/基体界面处设置粘接单元,并引入双线型内聚力模型描述界面层的力学响应,基于ABAQUS有限元数值计算平台研究了颗粒破碎、初始界面脱粘及微孔洞这些初始缺陷对推进剂损伤力学性能的影响规律。通过比较仿真应力-应变曲线,发现初始缺陷的存在严重劣化了推进剂的力学性能,具体表现为拉伸强度降低了40%,初始模量降低了40%。研究指出,颗粒/基体界面粘接性能对推进剂力学性能的影响最为显著,提高界面粘接性能可以大幅提高推进剂的力学性能,研究可为改善复合固体推进剂的配方研制及生产工艺提供一定的指导。
  • 聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯的制备及性能测试
    康林贤, 王森, 王勇, 冯南战, 王晓涛, 薛军, 刘志雷, 胡孝涛, 何华林, 刘光明
    功能材料. 2018, 49(2): 2209-2213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    利用改进Hummers法氧化鳞片石墨,然后超声分离制备氧化石墨烯(GO),最后利用表面的环氧基与氨水在压力釜中反应引入氨基(GO-g),进而接枝聚苯胺,制备聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯(GO-g-PANI)。通过FT-IR、SEM、TEM、XRD、四探针导体/半导体电阻率测试仪进行表征。结果表明,成功制备了聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯,当氨基化石墨烯与苯胺的质量比为1∶3,氨基化温度为85 ℃时,制备得到的聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯导电性最好,电阻率值为3.35 Ω·cm,在导电材料、电磁屏蔽材料方面具有潜在的应用前景。
  • 基于石墨烯/聚丙烯酸三维多孔材料的高灵敏高稳定性柔性压阻材料的制备及其应用
    王萍萍, 袁雪, 陈松, 刘书奇, 刘海州, 刘岚
    功能材料. 2018, 49(2): 2214-2220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.02.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以氧化石墨烯为前驱体制备石墨烯三维多孔材料(3D-rGO),并将其破碎重组装与聚丙烯酸弹性基底(PAA)进行复合,制得石墨烯/聚丙烯酸三维多孔复合材料(3D-rGO/PAA)。通过扫描电镜观察发现3D-rGO/PAA呈现微观无序的导电网络结构,仍保持部分多孔结构,且互相搭接的石墨烯片层之间存在大量接触点;PAA基底的引入,使得复合材料具有可拉可压双重压阻效应以及优异的柔性和贴合性。对微观形貌与力敏传感性能的关系进行研究发现,在受到外部应力时,石墨烯导电网络重新构建引起接触电阻的变化,而片层间大量的接触点赋予3D-rGO/PAA优异的传感性能,表现出较高的灵敏度、线性度、快速响应性、高机械稳定性(＞7 000次),可实时监测腕关节、指关节的运动以及声带的振动情况。
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