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2018年, 第49卷, 第4期 刊出日期:2018-04-30
  

  • 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)
  • 马通祥, 高雷章, 胡蒙均, 胡丽文, 温良英, 扈玫珑
    功能材料. 2018, 49(4): 4001-4006. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.001
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    氢能作为一种极具发展潜力的清洁能源受到了越来越多的关注,而开发利用氢能的关键是解决氢气的储存问题。传统的高压气态储氢安全性差、储氢量小;低温液化储氢不仅需要高绝热的储存罐,而且储氢能耗很高。由于固体储氢材料能够很好的解决这些问题,成为了目前储氢技术研究的主要方向。目前主要的固体储氢材料有合金储氢、碳质储氢和络合物储氢,重点讨论了各类固体储氢材料的储氢原理、特点、研究现状及待解决的问题,并指出了其发展方向。
  • 申丹丹, 唐文勇, 王中阳, 刘四华, 武春瑞, 吕晓龙
    功能材料. 2018, 49(4): 4007-4013. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.002
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    采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20 min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2 h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6 kg/(m2·h),产水电导率约为16.0 μS/cm。
  • 熊昆, 晋佩文, 邓仁浩, 周琳
    功能材料. 2018, 49(4): 4014-4017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.003
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    氢能作为一种资源丰富、高能、无污染的“绿色能源”,被认为是后石油时代解决能源和环境危机的理想能源之一。选择三维结构的泡沫镍(NF)为基底,采用0.3%(质量分数)氢氟酸(HF)对NF表面进行化学刻蚀,“开凿”形成比表面积高、电解液和析出气体易扩散的开放结构, 联用固相还原法进行原位磷化,获得一体化Ni2P/E-NF催化电极。实验结果表明,形成的一体化Ni2P-NF催化电极避免了使用粘结剂,电极表面结构粗糙度是未刻蚀NF的2.8倍,暴露的活性位点多,在碱性条件下显示出较高的析氢反应(HER)活性,其起始析氢过电位约27 mV,在电流密度达到10 mA/cm2时,析氢过电位也只有约63 mV,经过4 000圈循环伏安扫描依然保持良好的稳定性。
  • 任倩, 何汉兵, 张丽, 秦毅红
    功能材料. 2018, 49(4): 4018-4023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.004
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    在表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作用下,采用水热合成法制备了一系列铁基金属有机骨架MIL-100(Fe)(xCTAB,x=1/4,1/6,1/12),其中Fe0、1,3,5-BTC、HNO3、HF、H2O摩尔比为1.0∶0.67∶0.6∶2.0∶277,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、傅立叶红外光谱仪(LR)、显微激光拉曼光谱仪(Raman)对所制备的催化剂进行了表征,结果表明添加表面活性剂CTAB辅助合成的MIL-100(Fe)(xCTAB,x=1/4,1/6,1/12)比未添加CTAB合成的MIL-100(Fe)具有更规整晶形、更大比表面积及更高分散度;CO-SCR催化性能测试结果表明,在200 ℃时,MIL-100(Fe)(1/4CTAB)的催化活性比MIL-100(Fe)的提高将近40%;在220 ℃的抗硫稳定性测试中,MIL-100(Fe)(1/4CTAB)在通入SO2后,仍能保持88%左右的脱硝率,且在停止通入SO2后,其脱硝率能恢复至接近原有水平。
  • 江雪薇, 董杰, 赵昕, 张清华
    功能材料. 2018, 49(4): 4024-4031. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.005
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    利用2, 2′-双(3, 4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)与2,2′-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)和4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)共聚合,并采用化学环化工艺合成了共聚结构的聚酰亚胺(n(APAF)∶n(TFMB)=5∶5),并经不同温度的热处理得到一系列热重排聚合物薄膜(TR)。研究了热重排过程中薄膜结构的变化及其对气体分离透过性能及力学性能的影响。结果表明,未热重排的聚酰亚胺前驱体能溶于N-甲基-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂,具有较好的成膜性;聚合物主链中酰亚胺环与邻羟基经350~450 ℃热重排反应可形成刚性噁唑环。随着热处理温度的升高,气体渗透性能从7.2 mol/(m2·s·Pa)增大到36.7 mol/(m2·s·Pa),分离系数略有降低。同时,热重排反应赋予聚合物薄膜优异的热稳定性和力学性能,TR400-2在氮气氛围中5%的热失重温度为491 ℃,10%的热失重温度为519 ℃,薄膜的断裂强度为85~136 MPa,断裂伸长率为3.0%~9.0%。以上结果表明基于热重排反应制备的聚酰亚胺膜材料在气体分离领域有着极大的应用前景。
  • 综述·进展
  • 孙梦雅, 马杰, 曾玉兰, 刘振华
    功能材料. 2018, 49(4): 4032-4039. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.006
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    磁性纳米材料作为一类重要的功能材料受到各研究领域的广泛关注,而磁性纳米材料的功能化修饰是其应用的关键。近年来,国内外在磁性纳米材料的功能化修饰方面开展了大量研究,并取得了一系列重要的研究成果,对磁性纳米材料的应用具有重要的指导意义。对磁性纳米材料的表面修饰技术进行了系统地分类,总结了其在多领域应用中的最新进展,并对其应用的发展趋势做出预测。
  • 姚富友, 舒朝著, 龙剑平
    功能材料. 2018, 49(4): 4040-4045. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.007
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    近年来,针对锂离子空气电池,国内外学者进行了大量实验和建模等当面的研究,其中多相传输是研究中的重点和难点。为更好的研究锂空气电池的反应机理,对电池反应过程中的多相传输过程进行了深入的研究。多相传输现象涉及氧溶解和氧析出两个方面:(1) 锂离子在液体电解质以及电子在固体电极材料和多孔结构中的耦合反应;(2) 其它诸多反应,特别是电池放电过程中放电产物在多孔阴极表面的生长。探讨的重点涉及固体产物的形貌、空隙堵塞效应、比表面积的减少和钝化效应,同时对宏观连续模型进行介绍,目的是对这些方法的有效性和局限性作进行综合的概述。为更好的理解多相传输现象机理以及锂空气中阴极产物的结构貌,给出了详细的解释和建议。
  • 研究·开发
  • 赵丽, 潘晶, 刘新才, 杨梦琳, 董鸣月, 凌安
    功能材料. 2018, 49(4): 4046-4053. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.008
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    采用差热分析法研究了Nd9Fe72Ti4C2B13永磁合金形核过冷度ΔT-与其熔体过热度ΔT+的关系。在此基础上,通过对不同熔体过热度的薄带进行微观结构分析、热分析和磁性能测试,研究了熔体过热度对合金的非晶形成能力、组织演化和磁性能的影响。结果表明,合金的过冷度拐点对应的临界过热度为67 K。在8~67 K的过热度范围内,ΔT-随ΔT+的提高而急剧增大了58 K;而在67~146 K的过热度范围内,ΔT-随ΔT+而变化的幅度不大,其间的平均过冷度达到了181 K。ΔT+为60 K的快淬薄带的微观组织由Nd2Fe14B、Fe3B、α-Fe、Nd2Fe23B3相的纳米晶和少量非晶组成。随着ΔT+从60 K提高至130 K,快淬薄带中的Nd2Fe23B3、α-Fe和Fe3B纳米晶逐步消失,而非晶含量逐步增大,最终得到完全非晶。ΔT+为60 K的薄带退火组织中存在有损于磁性的亚稳相Nd2Fe23B3,其磁性能低下;而ΔT+分别为90,110和130 K的薄带退火组织均由Nd2Fe14B、Fe3B、和α-Fe纳米晶组成,它们的磁性能较ΔT+为60 K的薄带的大幅提高。其中,ΔT+为90 K的退火薄带的磁性能取得了最大值,其最佳值为Hci=521.57 kA/m,Br=0.75 T, (BH)max=66.31 kJ/m3,Mr/Ms=0.67。
  • 李玉全, 杨勃, 黄玮, 芦艾
    功能材料. 2018, 49(4): 4054-4058. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.009
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    以氧化石墨烯(GO)为耐辐照填料,60Co为放射源,利用固体分析仪RSA G2对SiO2补强热硫化甲基乙烯基硅橡胶体系经历γ辐照前后的力学性能变化进行了对比研究,详细讨论了填料的添加对硅橡胶耐辐照性能的影响。同时,利用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)对硅橡胶的耐辐照热学性能进行了探讨。实验结果与理论分析表明,氧化石墨烯在对硅橡胶体系协同补强的同时,对硅橡胶的耐辐照性能有明显的提升。在GO的保护下,硅橡胶辐照后的拉伸断裂强度、储能模量等主要力学性能,以及结晶温度稳定性等主要热学性能都展现出比未添加GO硅橡胶更好的稳定性,而高温热稳定性有一定但并不严重的损失。
  • 王晖强, 刘明华, 罗鑫, 陈菲儿, 吕心则
    功能材料. 2018, 49(4): 4059-4066. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.010
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    为了研究单一金属盐和复合金属盐改性活性炭材料对SO2吸附性能的影响,以活性炭(activated carbon,AC)为载体,通过水热法制备ZnO/AC复合材料、Fe2O3/AC复合材料、ZnFe2O4/AC复合材料以及空白AC材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、物理吸附仪(BET)及X射线光电子能谱分析仪(XPS)对复合材料结构及化学组分进行表征,并且在常温条件下考察活性炭复合改性前后对模拟烟气中SO2的吸附性能。结果表明,复合改性后活性炭材料成功负载金属氧化物活性组分,比表面积孔容减小,孔径增大并且对SO2的去除效率显著提高。通过AC、ZnFe2O4以及4种复合材料脱硫效率的比较发现,负载ZnFe2O4的活性炭材料的脱硫效率最高,其比表面积和孔容分别为435.9 m2/g、0.37 cm3/g,脱硫性能试验中样品的击穿时间为136.0 min,硫容达到168.3 mg/g。
  • 马明月, 雷根珠, 张志娥, 廖双泉
    功能材料. 2018, 49(4): 4067-4071. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.011
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    天然胶乳主要成分为橡胶烃、水和非胶组分。天然胶乳中蛋白质和磷脂的含量对其性能有重要影响。采用高速冷冻离心、碱性蛋白酶及脂肪酶处理浓缩天然胶乳(concentrated natural rubber latex, CNRL)制备脱蛋白胶乳(deproteinized natural rubber, DPNR)、脱脂肪胶乳(lipid-free natural rubber, PNR)、脱蛋白脱脂肪胶乳(lipid-free DPNR, P-DPNR),研究蛋白质和磷脂对天然胶乳胶膜交联密度、力学性能、透光性以及膜形貌的影响。结果表明,经过离心及酶处理后,蛋白质、磷脂含量降低,分子链间交联点减少,交联密度降低;与CNRL相比,DPNR、PNR的拉伸强度由25.14 MPa分别降低至15.81和16.57 MPa,扯断伸长率由810.6%分别升高至930.8%和895.0%;胶膜透光率提高,DPNR、PNR的透光率从71.12%分别提高到85.31%和85.62%;胶膜拉伸断面出现少量孔洞、颗粒。综合分析表明蛋白质和磷脂影响天然橡胶分子链之间交联网络的形成,从而影响胶膜的性能。
  • 李月明, 洪倩, 谢志翔, 沈宗洋, 王竹梅, 宋福生, 洪燕
    功能材料. 2018, 49(4): 4072-4076. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.012
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    以分析纯ZnO、CuO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5以及TiO2为原料,采用传统固相法制备(1-x)Zn0.97Cu0.03-Zr(Nb0.93Ta0.07)2O8-xTiO2(x=0,0.4,0.45,0.5,0.55,0.575,0.6)微波介质陶瓷。研究了TiO2对Zn0.97Cu0.03Zr-(Nb0.93Ta0.07)2O8陶瓷的晶体结构、烧结特性、显微形貌以及微波介电性能的影响。结果表明,随着TiO2含量的增加,(1-x)Zn0.97Cu0.03Zr(Nb0.93Ta0.07)2O8-xTiO2陶瓷的晶体结构发生改变,烧结温度明显降低,介电常数逐渐增加,谐振频率温度系数可调节至近零。当x=0.575,陶瓷可在1 070 ℃保温4 h烧结并获得最佳的微波介电性能,介电常数εr=36.25,品质因数Q×f=53 109 GHz,频率温度系数τf=-6.24×10-6/℃。
  • 贾彦彦, 李哲夫, 邱杰, 冷滨
    功能材料. 2018, 49(4): 4077-4081. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.013
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    熔盐实验堆中的裂变产物碲(Te)会导致堆内镍基合金结构材料晶间开裂,引起合金部件的失效,危害熔盐堆的安全运行。简化研究体系,在Ni基体上电镀Te薄膜,然后在700 ℃下对样品进行不同时间的真空热扩散,分析扩散后界面反应产物、合金微观结构、拉伸性能及断口形貌等变化。结果表明,界面反应产物Ni3Te2在700 ℃下具有很好的热稳定性;有Te扩散的纯镍样品拉伸性能下降更明显,拉伸断口为混合型断口;随着扩散时间的延长,Te在纯镍中的扩散深度逐渐加深。
  • 葛淑萍, 邹兴政, 梁明月, 葛爽, 尹铁英, 王贵学, 许凯
    功能材料. 2018, 49(4): 4082-4088. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.014
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    镁合金作为一种新型的可降解生物医用金属材料,在力学性能、生物相容性和生物降解性能方面都具有优越性,目前在医用材料领域已成为研究热点。然而由于其存在腐蚀速率快和腐蚀不均等不足,这势必会阻碍它的应用及发展。因此对镁合金材料表面进行改性处理,增加耐腐蚀性,同时提高其生物相容性,已经成为可降解镁合金发展与应用中的重要组成部分。采用一种细胞内的天然高分子聚合物,即聚β-羟基丁酸酯(poly-beta hydroxy butyric acid ester,PHB)作为涂层材料,在WE43镁合金表面制备PHB涂层,考察改性后镁合金材料的表面形貌和生物相容性。实验结果表明,经聚合物PHB涂层后的WE43镁合金聚合物涂层分布较均匀,对镁合金有较好的保护作用。另外,PHB涂层明显提高了镁合金的血液相容性,对细胞的增殖起到了一定的促进作用,并有利于细胞迁移。该研究为可降解医用镁合金材料的研究提供一种新思路。
  • 更藏多杰, 才让措, 陈万军, 张国恒, 陈琼, 安秀加
    功能材料. 2018, 49(4): 4089-4093. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了Fe掺杂ZnO纳米薄膜,并在真空和空气中对其进行热处理,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微(SEM)、对其微结构、表面和断面形貌进行测试。结果表明,样品均呈现六角纤锌矿结构,薄膜沿c轴方向择优生长,发现退火气氛对薄膜的微结构有一定影响,当空气中退火时,出现了最强的(002)衍射峰,晶粒变为最大,薄膜的结晶度和取向性都明显变好。利用振动样品强磁计(VSM)对样品的铁磁性进行测试,发现真空中退火的样品饱和磁化强度比空气中退火的要大得多,并经分析认为这可能是薄膜中氧缺陷引起的。
  • 包黎红, 陶如玉, 特古斯
    功能材料. 2018, 49(4): 4094-4097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.016
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    采用区域熔炼法制备了大尺寸、高质量多元稀土六硼化物La0.2Ce0.8B6单晶体。结合X射线劳埃定向法对(110)和(310)晶面进行了定向,并系统研究了热发射性能。结果表明,当阴极温度为1 673,1 773和1 873 K时(110)和(310)晶面最大电流密度分别为3.60,7.73,12.44 A/cm2和3.25,11.67,16.93 A/cm2。表明晶面间发射性能存在“各向异性”的特点。不同发射温度下的(110)和(310)晶面平均有效逸出功分别为2.85和2.80 eV,表明单晶La0.2Ce0.8B6具有良好的热发射性能。
  • 臧国忠, 王晓飞, 李立本, 王丹丹
    功能材料. 2018, 49(4): 4098-4101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.017
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    通过传统陶瓷制备工艺制备了SnO2-Zn2SnO4陶瓷复合物,与某型号商用SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷对比了电学性能。结果显示,尽管二者的压敏电压均低于10 V/mm,但SnO2-Zn2SnO4陶瓷具有较为优越的电学非线性性质,其非线性系数达到7.6,漏电流仅为56 μA/cm2。40 Hz时,SnO2-Zn2SnO4陶瓷的相对介电常数为2×104,低于SrTiO3的9×104,同时,SnO2-Zn2SnO4陶瓷的介电损耗要高于SrTiO3,且随着频率的升高急剧降低。通过对比研究,SnO2-Zn2SnO4陶瓷具有潜在的应用价值。
  • 李娜, 徐中慧, 李萍, 蒋灶, 徐亚红, 杨飞华, 黄阳
    功能材料. 2018, 49(4): 4102-4106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.018
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    利用机械力球磨激发粉煤灰火山灰活性,研究了机械力活化前后粉煤灰基地聚合物性能变化,并对机械力活化粉煤灰及其地聚合物的形成机理进行分析。结果表明,机械力球磨活化后粉煤灰基地聚合物水化反应速度加快,养护28 d后抗压强度提高至79.97 MPa,具有更好的抗冻融性能。XRD、FT-IR和SEM分析表明机械力活化前后粉煤灰基地聚合物水化产物主要为无定形凝胶;机械力作用能有效提高粉煤灰活性,使地聚合反应更充分;活化后地聚合物样品结构更加致密,为高性能粉煤灰基地聚合物的工程应用提供理论依据。
  • 陈广建, 张丽丽, 张长琦, 冯新星
    功能材料. 2018, 49(4): 4107-4111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.019
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    采用一步法聚合了尼龙1211。FT-IR与1H NMR测试结果表明尼龙1211被成功聚合;同时尼龙的结晶结构、热性能、粘弹行为能用WAXD、TGA、DSC、DMA进行表征。WAXD测试结果表明,随着退火温度升高,尼龙的晶型由α晶型向γ晶型转变;TGA和DSC测试结果表明,尼龙1211具有良好的耐高温性与热稳定性;DMA测试结果表明,在低温下依旧拥有优异的韧性与冲击强度;根据力学性能与吸水率测试可知,尼龙1211在具有优异力学性能同时,其具有更低的吸水率,使得机械性能、热力学性能在不同湿度条件下更加稳定。
  • 魏印平, 祝远民, 杨善武, 詹倩
    功能材料. 2018, 49(4): 4112-4117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.020
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    钒合金作为聚变堆候选结构材料,其辐照损伤行为一直是研究热点。采用100 keV的He+在室温分别对V-4Cr-4Ti与中国低活化马氏体钢CLAM(China low activity martensitic)钢进行辐照实验。利用透射电镜结合选区电子衍射,X射线能谱和电子能量损失谱观察辐照损伤前后显微结构演变及合金元素变化。结果表明,合金内部分布大量呈现针状且沿特定晶体生长方向的面心立方晶系析出相TiC,长度约为200~1 000 nm。室温He+辐照造成V-4Cr-4Ti与CLAM钢内部形成2~8 nm之间的氦泡。钒合金中,析出相与基体界面处的氦泡显著长大,离子辐照并未引起材料显著的晶格膨胀。此外,同一辐照环境下对比CLAM钢,V-4Cr-4Ti合金具有更好的抗辐照肿胀性能。
  • 肖坤儒, 侯家麒, 许亚兰, 杨明
    功能材料. 2018, 49(4): 4118-4123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.021
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    采用液-液界面反应成功制备了花状CuS自组装微球。用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、能量散射型X射线荧光光谱仪、紫外可见分光光度仪对该球进行表征,研究了其对苯酚类物质光催化降解性能,探讨了光照时间、苯酚类物质初始浓度、溶液pH值、CuS投加量、H2O2加入体积对光催化性能的影响。结果表明,产物是粒径为600~900 nm的花状CuS微球,该球对苯酚类物质具有很好的光催化降解效果,符合Langmuir-Hinshelwood一级动力学模型,在最优条件下,苯酚的降解率可达68.54%,邻苯二酚的降解率可达85.31%,间苯二酚的降解率可达79.56%,对苯二酚的降解率可达94.99%。
  • 高建明, 李银鹏, 郭彦霞, 程芳琴
    功能材料. 2018, 49(4): 4124-4127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.022
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以褐铁矿型和腐泥土型红土镍矿为原料,分别采用酸浸-共沉淀-煅烧与碱浸脱硅-煅烧方法进行了尖晶石铁氧体材料的合成研究,重点考查了不同合成方法对于制备得到的铁氧体材料结构和性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)和综合物性测量系统(PPMS)对铁氧体的结构和性能进行了表征。结果表明,采用两种方法都能合成单一尖晶石铁氧体材料,当采用酸浸-共沉淀-煅烧法,以氢氧化钠溶液为沉淀剂时,合成的是Ni-Co-Mn共掺杂MgFe2O4;而采用碱浸脱硅-煅烧法合成的是含有少量SiO2的多元金属掺杂MgFe2O4。磁性能结果显示制备得到的铁氧体材料在常温下均表现出典型的亚铁磁性。多元金属的协同效应和少量SiO2(2%左右)的掺杂有利于磁性能的提高和改善。
  • 席守智, 介万奇, 王涛, 查钢强, 王奥秋, 于晖, 徐凌燕, 张昊, 杨帆, 周伯儒, 徐亚东, 谷亚旭
    功能材料. 2018, 49(4): 4128-4133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.023
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    采用Cd0.9Zn0.1Te晶圆作为溅射靶材,利用射频磁控溅射法在FTO衬底上制备了CdZnTe薄膜。系统研究了溅射氩气压从0.08~1 Pa的变化对CdZnTe薄膜的形貌、结构、成分和电学特性的影响。随着氩气压的降低,薄膜晶粒尺寸下降,形貌由柱状结构转化为片状结构、再转化为细小的颗粒状结构。同时,CZT薄膜逐渐呈现(111)择优取向的闪锌矿结构,内应力减少,并且当气压降至0.5和0.3 Pa时薄膜出现了ZnTe和Te相。薄膜中的Zn和Cd原子含量大于靶材中的对应原子含量。薄膜的方块电阻随着氩气压的降低先减少,后增大。而薄膜的载流子浓度和迁移率则随着氩气压降低呈现先增大后减小的趋势。
  • 任颖, 杜博, 秦文娟, 刘玲蓉, 张其清
    功能材料. 2018, 49(4): 4134-4138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.024
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    设计合成了3种不同序列的基质金属蛋白酶(MMP)敏感肽,与活性基团马来酰亚胺修饰后的透明质酸进行共价交联,制备一类对MMP具有响应性的透明质酸仿生杂化水凝胶,并研究其对诱导兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)向软骨方向分化的影响。以N-羟基硫代琥珀酰亚胺(Sulfo-NHS)与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)为催化剂,活化透明质酸羧基后,与N-(2-氨基乙基)马来酰亚胺三氟乙酸盐(AEM)常温搅拌反应,得到接枝马来酰亚胺基团的透明质酸(HA-MAL),马来酰亚胺基团与MMP敏感肽上的巯基在常温下即可发生加成反应。共价交联MMP敏感肽的水凝胶具有良好的机械性能,能够包埋细胞3D培养达4周以上。对水凝胶3D及孔板2D培养的BMSCs进行实时荧光定量PCR测定软骨方向分化的特征性基因Marker表达,结果显示,3种水凝胶对COL1A2、COL2A1、ACAN、SOX9 4种基因表达具有不同程度的上调作用,可促进BMSCs的软骨分化。
  • 蒋美琴, 陈兵, 潘晶, 刘新才
    功能材料. 2018, 49(4): 4139-4143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.025
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    使用X射线衍射、扫描电镜和磁滞回线仪等研究热变形温度、平均片状晶长度、单畴晶粒占比、平均片状晶厚度对热变形Nd14Fe80B6磁体矫顽力的影响。结果表明,当Nd14Fe80B6热变形温度超过其富稀土晶界相熔点150~170 K后,磁体矫顽力从737 kA/m降低到355 kA/m。热变形Nd14Fe80B6磁体统计平均片状晶长度L为320~500 nm,单畴晶粒占比0.52~0.26,多畴晶粒的增加是热变形磁体矫顽力下降的原因。随着热变形温度的增加、变形时间的延长,平均片状晶厚度增长速度快于平均片状晶长度,对应热变形磁体矫顽力的下降。若降低变形温度在富稀土晶界相熔点附近有望提高磁体的矫顽力。
  • 周文彬, 吕昂, 尹吉林, 王瑞敏, 张金赫, 欧阳习, 李林娟, 王欣璐
    功能材料. 2018, 49(4): 4144-4149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.026
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    采用研究广泛的壳聚糖及明胶作为原材料,以京尼平作交联剂,制备具有良好生物相容性的壳聚糖/明胶复合膜。对该复合膜进行化疗药拓扑替康的负载以及放射性碘131标记,测试复合膜的含药量、药物释放、体外降解、碘标记率。把复合膜植入到KM小鼠腹腔中以探究复合膜的体内降解及生物相容性,并对该KM小鼠进行SPECT、CT成像。实验表明,复合膜已实现放化疗药物的同时载药;复合膜体外降解缓慢并且持续缓释药物;通过KM小鼠腹腔植入实验可知,复合膜具备可降解性的同时生物相容性良好。
  • 金娜, 庾强, 杨延清, 罗贤
    功能材料. 2018, 49(4): 4150-4155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.027
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    钨硅二元体系化合物除了具有难熔金属硅化物共有的高熔点、高强度、强的抗氧化性和抗形变能力的同时,还表现出了许多其它卓越的性能特点,目前已得到广泛的应用。基于密度泛函理论对钨硅二元体系所形成化合物WSi2和W5Si3的稳定性、力学性能和电子结构进行了研究。通过计算5种钨硅二元体系相结构的点阵常数、形成焓、弹性常数、体模量、剪切模量、拉伸模量、泊松比、各向异性因子以及维氏硬度等物理量得到其晶体结构和力学性能等信息。此外,通过对WSi2和W5Si3的总体和局部态密度的计算得到钨硅二元体系化合物的成键机制。计算结果表明,在钨硅二元体系化合物的5种稳定相结构中,β-WSi2表现出了最高的稳定性和力学性能。态密度的计算结果也进一步证实了这一点。同时,态密度的计算结果表明这5种稳定相结构的成键机制均是较强的共价键和一定程度金属键的混合。结果可对基于钨硅二元体系化合物的新材料的设计提供新线索和理论基础。
  • 张伟钢, 姚冬梅
    功能材料. 2018, 49(4): 4156-4160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.028
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    以青铜粉为功能颜料,聚氨酯(PU)为黏合剂,石墨烯为改性剂,采用刮涂法制备得到了石墨烯改性PU/青铜复合涂层。系统研究了热处理温度及时间对所制备涂层外观、微结构、红外发射率及附着力的影响。结果表明,石墨烯改性可提高涂层的导热和散热效果,从而可提升涂层的耐温性能。相比改性前涂层,石墨烯改性后涂层的外观、微结构、红外发射率及附着力等均具有更高的热稳定性。所制备石墨烯改性涂层在170 ℃下可长时间使用,在此温度下热处理100 h后,涂层的外观、微结构仍然保持不变,发射率可低至0.216,附着力可保持在1级。
  • 吕强, 杨春利, 马欣宇, 严敏, 陈红
    功能材料. 2018, 49(4): 4161-4165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.029
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    通过液相法制备了BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ(x=0.05,0.1)质子导体粉体并压制成膜,分析了不同温度烧结后的微观形貌,并测试了其电导率与稳定性。结果表明,Ta掺杂降低了高温质子导体BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ的烧结活性,并且样品在沸水和CO2气氛中的化学稳定性随着Ta含量的增加而增高;BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ的电导率随温度升高而升高,BaCe0.7Y0.25Ta0.05O3-δ在干燥空气气氛条件下的电导率最高,而BaCe0.7Y0.2Ta0.1O3-δ则在湿润10% H2+90% Ar (约3% H2O)气氛下电导率最高。
  • 王健, 孔凡军, 焦光华, 陶石, 钱斌, 江学范
    功能材料. 2018, 49(4): 4166-4170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.030
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    采用混合溶剂热法一步合成出黄铁矿FeS2及FeS2-RGO复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学交流阻抗测试(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。在0.01~3 V电压区间,100 mA/g电流密度下,FeS2样品首次的放/充电比容量为1 221.7/1 053.4 mAh/g,充放50圈后,容量剩余563.3 mAh/g,而FeS2-RGO样品首次放/充电比容量为1 326.8/1 057 mAh/g,充放50圈后,容量保持在1 239 mAh/g。通过石墨烯复合有效地提高了黄铁矿FeS2的电化学性能。
  • 工艺·技术
  • 孙瑶, 甘章华, 蒋攀辉, 熊绪婧, 刘贝, 卢志红
    功能材料. 2018, 49(4): 4171-4174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.031
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    采用选择性腐蚀法,以Al97.5Ni2.5合金为选择性腐蚀对象,浓度分别为10%,20%,30%(质量分数)的NaOH溶液为腐蚀剂制备铝镍纳米纤维,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对铝镍纳米纤维的相的组成及形貌进行分析与观察并测试了不同浓度的腐蚀剂制备的纳米纤维粉在水中的分散性。结果表明,铝镍纳米纤维的主要相为Al3Ni;局部纳米纤维朝一定方向整齐排列,纤维形貌较好,纳米纤维的直径主要分布在400 nm以内;与10%和20%(质量分数)NaOH溶液相比,30%(质量分数)NaOH溶液腐蚀下制备的纳米纤维粉在水中的分散性较差。
  • 李祥宇, 李余德, 董小录, 景江峰, 郄建昆, 俞宝柱
    功能材料. 2018, 49(4): 4175-4178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.032
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    采用模压和烧结的方法制备了氧化镁掺杂氧化锆/磷酸三钙复合材料。利用电子万能试验机对复合材料的机械性能进行测试,利用热分析仪、热膨胀仪、X射线衍射仪、傅里叶光谱分析、扫描电镜研究复合材的料烧结行为、晶格结构、微观形貌。研究结果表明,随着烧结温度的升高和氧化镁含量的增加,机械性能逐渐增加;1 400 ℃烧结,10%的氧化镁掺杂量,氧化锆/磷酸三钙复合材料的力学性能最佳,维氏硬度可达到6 350 MPa,断裂强度可达到25 MPa;四方氧化锆相和液相的形成填充了材料内部的孔隙,有效提高了材料的力学性能;氧化镁的存在抑制了氧化锆的逆同素异构转变。
  • 王从杰, 陈诺夫, 魏立帅, 陶泉丽, 贺凯, 张航, 白一鸣, 陈吉堃
    功能材料. 2018, 49(4): 4179-4183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.033
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    采用磁控溅射技术首先在单晶硅衬底上溅射石墨缓冲层,然后在石墨层上溅射沉积Ge薄膜。采用快速光热退火和常规热退火对Ge薄膜后续处理。通过X射线衍射及Raman光谱测试,研究不同退火条件下薄膜的晶化情况,揭示了光子在薄膜晶化中的作用。研究表明,光量子效应对锗薄膜晶化既有晶化作用,也有退晶化作用。
  • 李庆余, 廖涛, 赖飞燕, 莫仁山, 吴强, 史洪峰
    功能材料. 2018, 49(4): 4184-4188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    为了研究不同烧结温度对La0.7Sr0.3MnO3@LiMn2O4(LLMO)材料电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行表征,将LLMO材料制作成502030型软包锂离子电池,测试其电化学性能。XRD结果表明,La0.7Sr0.3MnO3包覆后的材料没有其它衍射峰,说明质量分数为1.0%的La0.7Sr0.3MnO3包覆并没有改变LiMn2O4结构;TEM表明烧结温度为500 ℃时,表面包覆分布均匀,涂层厚度约为80 nm。对材料进行电化学性能测试,测试结果表明,纯相LiMn2O4首次充放电(0.1 C倍率)效率为85.97%,循环400周后容量保持率为82.09%;500 ℃热处理的样品首次充放电效率为98.74%,循环400周后容量保持率为88.89%。实验结果表明,经过包覆后LiMn2O4材料的电化学性能得到了明显的提高。
  • 王晓瑞, 张娜, 陈若潇, 刘志君, 王占勇
    功能材料. 2018, 49(4): 4189-4192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    以Bi(NO3)3·5H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料,稀硝酸为溶剂,氢氧化钠作为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备铁酸铋前驱体,对前驱体进行煅烧处理得到BiFeO3粉体。研究了沉淀体系pH值和煅烧工艺对BFO结构及光催化性能的影响。采用XRD、SEM对所制备的BFO粉体进行了表征。结果表明,沉淀体系pH值为8~11范围内,并于600 ℃下煅烧2 h可得到纯相BFO粉体。该粉体具有优异的可见光催化性能,且随BFO的晶粒尺寸增大,其可见光催化降解率提高。
  • 王海威, 刘浩广, 吴蕾, 胡彬彬, 杜祖亮
    功能材料. 2018, 49(4): 4193-4196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    结合仿生合成的方法,采用牛血清白蛋白为模板利用LB技术诱导制备了具有取向性生长晶型和对称花瓣状形貌的Li2CO3微晶。经SEM、XRD等表征Li2CO3微晶的表面形貌、结晶性能,并对其形成机理进行了初步探讨。实验证明BSA LB模板对Li2CO3微晶的形貌和生长取向性有很好的调控作用。
  • 鲁俊良, 芦艾, 魏世林, 孙素明, 王宪忠, 余凤湄
    功能材料. 2018, 49(4): 4197-4202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用两种具有不同表面特性的白炭黑作为补强填料,基于固体流变仪和时温等效原理,研究了白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶动态力学性能的影响,获得了白炭黑补强硅橡胶在低频宽温域(-80~25 ℃)和常温宽频域(1~106 Hz)范围内的动态力学性能。结果表明,白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶的动态力学性能有明显的影响,在相同条件下,H2000补强苯基硅橡胶具有更高的阻尼因子,同时,在常温低频条件下,苯基硅橡胶的阻尼因子<0.3,而在常温高频(103~106 Hz)范围内,苯基硅橡胶的阻尼因子随频率的增加而明显上升,最高可达到1.17。
  • 何亚萍
    功能材料. 2018, 49(4): 4203-4206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.038
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    主要通过水热法合成了石墨烯量子点,并对合成的石墨烯量子点进行了相关表征。具体的合成步骤为:(1) 采用Hummers方法合成氧化石墨烯;(2) 硼氢化钠和柠檬酸钠还原氧化石墨烯;(3) 以浓硫酸与浓硝酸预氧化石墨烯;(4) 膨化处理;(5) 水热处理;(6) 透析处理,得到石墨烯量子点。表征主要包括紫外光谱,荧光光谱表征,还有电化学和电致发光分析表征。结果表明,所合成的石墨烯量子点具有良好的紫外和荧光响应信号和稳定的化学发光信号。
  • 张朝晖, 卫少阳, 李宗利
    功能材料. 2018, 49(4): 4207-4212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.039
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    将回收橡胶粉碎成平均粒径为700 μm的颗粒用于砂加气混凝土砌块的制造,对比了不同掺杂量橡胶颗粒的砂加气混凝土砌块的干密度、干燥收缩性、抗拉强度、抗压强度以及养护过程中相关性能的变化规律。结果表明,橡胶颗粒掺杂量为4%(质量分数)的砂加气混凝土砌块性能最优,其干密度降低4.2%,抗拉强度提升近40%,抗压强度提升4.7%,且抗渗性能得到显著改善。相关性能能够在60 d的养护考察周期内很好地保持,且养护周期越长性能优势越明显,表明橡胶颗粒在砂加气混凝土砌块制造领域具有良好的应用前景。
  • 张泽奎, 王东红, 王蓬, 李宝毅
    功能材料. 2018, 49(4): 4213-4216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    设计了一种基于多层电阻膜和超材料的超薄宽频吸波体模型。该吸波体由两层含介质基板的电阻膜片和一层一阶Minkowski分形双方环(minkowski fractal double square loop, MFDSL)电谐振器结构组成,各层电阻膜片阻值相同,但外形不同。仿真分析结果表明,该吸波体对1.2~20 GHz频段内垂直入射的电磁波的吸收率均大于90%;同时对于45°角入射的TE和TM波仍能保持良好的吸收性能,具有宽入射角特性和极化不敏感的特点,且厚度仅有1 mm。另外,对不同电阻膜片阻值得分析结果表明,随着电阻膜片阻值的增大,该吸波体的吸波效果更好,吸波性能更加稳定。
  • 郝圣圳, 王翼飞, 任亚璇, 孙春心, 马红梅, 徐芹, 孙玉宝
    功能材料. 2018, 49(4): 4217-4220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.04.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    多孔氧化铝微结构的调控对其光学性能有着重要的影响。通过改进传统两步氧化法制备出表面具有嵌套型结构的多孔氧化铝薄膜。实验结果表明,当第1次氧化条件不同于第2次氧化条件时,其表面呈现两种不同孔洞,孔间距分别为100和270 nm,微观形态会以嵌套型结构的形式出现;而当两次氧化的条件相同时,表面形态为单一孔。对两种多孔氧化铝薄膜分别建立了孔洞生长模型,并进行了理论分析。UV-Vis反射光谱图测试结果表明多孔氧化铝薄膜表面孔隙率大的样品会出现蓝移现象。此研究提出了一种新的思路来制备具有特殊表面形态的多孔氧化铝薄膜,且因其结构的特殊性和明亮纯净的颜色,其在压印工艺,装饰和防伪技术上都有着很大的应用价值。