本期目录

2020年, 第51卷, 第9期 刊出日期:2020-09-30
  

  • 全选
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    热点·关注(2019年度重庆市出版专项资金资助项目)
  • 刘时通, 鲍禹, 李维, 官建国
    功能材料. 2020, 51(9): 9001-9005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.001
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    提出一种基于磁控溅射镀膜技术制备高性能磁性吸收剂的方法,通过预涂一层可溶性有机薄膜在基底上,继而溅射一层磁性薄膜及SiO2介质层,后在溶剂中超声获得具有大宽厚比的片形吸收剂。该吸收剂由于其高达80的宽厚比而具备大的磁导率;而磁性薄膜之上覆盖一层SiO2介质层则显著降低了介电,提高了阻抗匹配性。在吸收剂体积分数仅10%、厚度1.6 mm时,反射率(RL)< -5 dB及<-10 dB的带宽分别达到了7.8 GHz(4.2~12 GHz)和7 GHz(10~17 GHz)。这说明该工艺可以用于制备高性能片形吸收剂,并在轻质高效吸波材料方面有很大应用潜力。
  • 徐礼彬, 李蓉, 樊文浩, 陈少平, 陈彦佐, 安德成
    功能材料. 2020, 51(9): 9006-9011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.002
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    能量过滤效应有助于热电材料Seebeck系数和电导率的解耦,掺杂有助于优化电导率,在这项工作中,期望通过两者的协同作用提高碲基材料的zT值。采用化学镀结合放电等离子烧结在块体 Sb0.003Te0.997热电材料中形成了Ni/Te异质结,并根据热电传输性能研究了Ni/Te界面势垒的影响。结果表明通过化学镀结合放电等离子烧结可以引入Ni/Te界面势垒,并发挥能量过滤效应,实现Seebeck系数和电阻率的解耦。通过界面势垒和掺杂的协同效应,提高了样品的Seebeck系数,维持了优化的功率因子。因此,18%(质量分数)Ni/Sb0.003Te0.997样品的zT值在550K时可达到0.96左右,相比于同组Sb0.003Te0.997样品提高了50%。该工作表明化学镀结合放电等离子烧结是一种在块体材料中构建异质结的有效方法,并且可以广泛适用于各种热电材料的性能优化。
  • 袁璞, 李红, 杨敏, 任慕苏, 孙晋良
    功能材料. 2020, 51(9): 9012-9017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.003
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    采用先驱体转化法在C/C复合材料基底表面制备了厚度为3~5 μm的SiC薄膜和Si3N4薄膜;用球-盘对磨的方式测试了C/C复合材料基底、SiC薄膜和Si3N4薄膜在干态下的摩擦磨损性能。结果表明,制备的SiC薄膜和Si3N4薄膜表面结构均匀致密,无明显缺陷。C/C复合材料基底的平均摩擦系数为0.17,磨损率为1.93×10-4 mm3·N-1·m-1;SiC薄膜的平均摩擦系数为0.13,磨损率为0.78×10-4 mm3·N-1·m-1;Si3N4薄膜的平均摩擦系数为0.12,磨损率为0.45×10-4 mm3·N-1·m-1。与C/C复合材料基底相比,SiC薄膜和Si3N4薄膜的摩擦系数和磨损率都有所降低。C/C复合材料基底的摩擦磨损机理主要以磨粒磨损和粘着磨损为主,SiC和Si3N4薄膜的摩擦磨损机理主要以疲劳磨损为主。
  • 黄兴文, 廖松义, 刘荣涛, 刘屹东, 闵永刚
    功能材料. 2020, 51(9): 9018-9023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.004
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    随着便携式电子设备不断的发展,其核心部件电池的能量密度和安全性越来越受到人们的关注。固态电池可避免使用安全系数较差的有机液态电解液及易燃的聚烯烃隔膜,具有高能量密度和高安全性等特征,因而被称为下一代锂离子电池。固态电池的核心技术在于开发离子电导率高、不易燃、强韧性好、环境友好型的新型固态电解质,其中PEO基聚合物电解质属于新型固态电解质中的一种。概述了PEO基聚合物电解质的研究进展,并对PEO基聚合物固态电解质提出了展望。
  • 苏松林, 潘国兴, 肖旭华, 张发培
    功能材料. 2020, 51(9): 9024-9030. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.005
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    我们将P(NDI2OD-T2)等半导体聚合物与石墨烯纳米片通过溶液相共混,制备了薄膜场效应晶体管(OFET)。发现无论是P型还是N型器件,掺混石墨烯都显著地提高其载流子迁移率。并且采用强磁场下的溶液滴涂方法来生长P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜,获得了高取向薄膜。发现相比于“纯”半导体聚合物,加入少量的石墨烯纳米片可显著提高共混薄膜中聚合物主干链取向程度、增强OFET器件的电子迁移率各向异性。此外还利用旋转磁场来调控薄膜中主干链共轭平面的面外方向取向,进一步了提高薄膜的电荷传输性能。我们认为,P(NDI2OD-T2)链聚集体与石墨烯平面构成的组合体可增强主干链取向并在聚合物畴界处形成快速的电荷传输通路,从而提高薄膜的电荷传输。
  • 综述·进展
  • 董旭晟, 赵瑞正, 孙彬, 周国伟
    功能材料. 2020, 51(9): 9031-9044. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.006
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    二维(2D)MXenes纳米材料因其独特的物理/化学性质以及在能源材料中的广泛应用而备受关注。然而,MXenes在电化学储能领域面临诸多问题,如固有的低容量、自堆叠、不利的表面官能团等。针对以上问题,迫切需要对MXenes材料进行表面改性,以提高储能系统的性能,解决其在发展高性能储能技术的问题。本文简要总结了MXenes的合成方法,介绍了基于MXenes表面改性的最新研究进展,探讨了MXenes纳米复合材料的性能以及在锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等碱金属离子电池中的应用。最后,对 MXenes纳米复合材料在未来碱金属离子电池的应用中所面临的挑战和发展前景进行了展望。
  • 秦富伟, 王相龙, 李怡招
    功能材料. 2020, 51(9): 9045-9055. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.007
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    分级多孔炭由于同时具有不同类型的孔结构、较大的比表面积、低廉的价格以及优异的电化学性能等特点,在高效储能领域显示出巨大的应用优势。它既可以直接作为超级电容器的电极材料与电解液形成双电层电容进行电荷存储,又可以与非碳基材料进行复合形成赝电容进行电荷存储。因此多孔炭材料一直是电化学储能元件中不可或缺的电极材料。在介绍不同孔径多孔炭对能量储存发挥具体作用的基础上,本文对近年来分级多孔炭的制备方法、以及改进其电化学性能的方式进行了总结,并对分级多孔炭用作超级电容器电极材料未来发展作出展望。
  • 丁金姿, 冯爱玲, 李晓东, 徐榕, 丁仕久, 刘亮
    功能材料. 2020, 51(9): 9056-9065. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.008
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    由于石墨烯(Graphene,GR)具有很多独特的性能(如理论比表面积大、良好的光学透明性和优良的导热性等),所以自2004年首次发现以来,便成为了研究的热点。由于GR是零带隙,故其化学稳定性极高,难以有效的与其他介质进行相互作用,并且GR的片与片之间有较强的范德华力,易形成聚集现象,导致其难溶于水以及其它有机溶剂,影响了GR的进一步研究和应用。GR的功能化就是将其在制备过程中所产生的基团,通过共价、非共价或掺杂等方法使GR表面的某些性质发生改变,使其同时具有GR和所修饰官能团的性质。而功能化GR复合材料将功能化的GR和其它物质复合制备GR基复合材料,可以充分发挥不同组分的优势,赋予其不同于各单独组分的优异性能。本文分别对GR以及GR功能化的方法做了介绍,并通过功能化GR-无机纳米材料和功能化GR-聚合物材料两大类重点归纳了功能化GR复合材料的研究,综述了其在生物传感器中的应用,最后对功能化GR复合材料的发展进行了展望。
  • 孙晓萱, 高建新, 李杭, 李运刚
    功能材料. 2020, 51(9): 9066-9071. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.009
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    综合国内外研究现状,总结了常见的金属元素抗菌能力及其抗菌机理,提出了当前存在的问题。各种抗菌金属作用的抗菌机理各不相同,铜、银离子型抗菌是一种应用最广泛最常见的抗菌形式。镓、铈替代型抗菌有良好的发展前景,对新型抗菌金属材料的开发提供了参考,综合了金属抗菌的特性,展望了未来的研究方向。
  • 研究·开发
  • 冯钊, 吴朝玲, 钟爽, 陈云贵, 陈辉, 王尧, 严义刚
    功能材料. 2020, 51(9): 9072-9077. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.010
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    通过高能球磨的方法超细化制备工业级廉价75#硅铁(以下简称FeSi75)制氢剂和FeSi75-MCln (M=Na,Mg,Al;n=1,2,3)(以下简称FeSi75-MCln)复合制氢剂,并用ICP-AES、XRD、SEM、EDS及水解测试装置对制氢剂的成分、物相、形貌和制氢性能进行研究。结果表明,经过30 min球磨,FeSi75合金颗粒平均粒径迅速减小至0.76 μm;室温在7.41%(质量分数)的NaOH溶液中水解后的产氢量为710 mL/g;少量氯化物的添加促进了FeSi75的水解制氢,FeSi75-5%(质量分数)AlCl3的产氢量为760 mL/g;70℃下,FeSi75-5%(质量分数)AlCl3的产氢量达到841 mL/g),对应转化率为95.2%,这主要得益于AlCl3溶于水释放了大量的热量和提供水的迁移通道。
  • 余冬玲, 张小辉, 吴南星, 廖达海
    功能材料. 2020, 51(9): 9078-9082. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.011
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    为探究陶瓷干法制粒时间对氮化硅陶瓷颗粒致密性效果的影响,基于自行搭建的制粒时间-颗粒致密性实验平台,对不同制粒时间下颗粒含水率、微观形貌、颗粒强度进行对比分析。研究结果表明,随着制粒时间增加,氮化硅颗粒含水率呈现线性降低趋势,颗粒微观形貌先后表现为三种状态:粗糙、光滑以及出现裂痕。造粒时间为 5 min时,成形氮化硅颗粒含水率约为9%,达到生产最优值,并且SEM图像显示氮化硅颗粒表面光滑无裂痕,同时颗粒强度达到实验测量最高值2.5 N。
  • 张天戈, 吴晶晶, 李延伟, 姚金环
    功能材料. 2020, 51(9): 9083-9090. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.012
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    以蔗糖为软模板剂,采用混合液体直接焙烧的方法制备了ZnMn2O4电极材料,利用XRD、FESEM、电化学性能测试等手段研究了蔗糖用量对合成的ZnMn2O4电极材料结构、形貌和储锂性能的影响规律。研究发现,当原料中Zn2+与蔗糖的摩尔比为1∶1.5时,制备出的ZnMn2O4样品(ZMO-1.5)为不规则颗粒与纳米片混合结构,且其储锂性能相对最好。在0.5 A/g的电流密度下经过200次循环后,可逆容量仍可达到575 mAh/g,即使在5 A/g的高电流密度下仍具有295 mAh/g的可逆容量。电化学反应动力学分析发现,ZMO-1.5样品电极的电化学反应阻抗值相对最小,锂离子扩散系数相对最大。该研究可望为简便低成本制备高性能ZnMn2O4电极材料提供指导和理论参考。
  • 张平, 项军, 李重阳, 程鹏高, 张建平, 唐娜
    功能材料. 2020, 51(9): 9091-9097. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.013
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    以金属阳离子为前驱体,以粒径3~5 mm的Al2O3小球为载体,制备出了一种Mn-Ce-Pr/Al2O3三元体系催化剂,并研究了不同制备条件下催化剂对1%苯酚溶液的臭氧催化氧化性能。通过场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)和表面电荷滴定等方法对催化剂的理化性质进行了表征。结果表明,反应温度550 ℃时,会生成一层稳定的多孔金属氧化层(Mn2O3、CeO2以及Pr2O3),该氧化层的滞后环属于典型的H2 型,但是过高的焙烧温度会使催化剂表面的晶体出现板结和塌陷现象,降低催化剂的比表面积,催化效率下降。
  • 徐涛涛, 张博玮, 关婉婉, 万堃, 时晓艳, 刘伟, 邹中秋, 苏海林, 都有为
    功能材料. 2020, 51(9): 9098-9103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.014
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    采用环氧树脂/氧化硅复合绝缘工艺制备了细粉含量不同的气雾化铁硅铝粉芯,研究了细粉对粉芯磁性能的影响规律。分析发现,磁粉表面生成了质量良好的绝缘层,有效限制了粉芯内部的涡流,使得粉芯的有效磁导率具有较好的频率稳定性。适量添加细粉有助于提升粉芯密度,降低有效退磁场,从而使粉芯的有效磁导率上升,损耗下降,但同时也造成直流偏置性能降低。而细粉的过量添加会造成粉芯密度下降,有效退磁场增大,从而导致有效磁导率与损耗的恶化,不利于粉芯磁性能的提高。通过基于Bertotti模型的损耗分离研究,发现:粉芯在120 kHz内的磁滞损耗远高于涡流损耗;随细粉含量的增多,磁滞损耗呈现与总损耗相同的先下降再升高的变化趋势,而涡流损耗则持续降低。这说明添加细粉有效抑制了粉芯的涡流损耗,在粉芯目前常用的百kHz频率范围内,其损耗主要由基于有效退磁场的磁滞机制所决定。
  • 施凯旋, 王瑞芬, 安胜利
    功能材料. 2020, 51(9): 9104-9108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.015
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    采用稀土元素Ce及金属元素Zr对TiO2进行掺杂改性,通过溶胶凝胶法制备了几种掺杂比例不同的TiO2光催化剂,对所得Ce,Zr-TiO2催化剂进行了结构、光谱表征和光催化性能测试,并考察了铈锆掺杂对样品疏水性能的影响。通过X射线衍射(XRD)物相分析表明,制得的样品均为锐钛矿型TiO2,且掺杂铈锆后使TiO2的晶格发生了膨胀;SEM结果表明所得样品形貌均呈海绵状,且粒径分布较为均匀;紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)测试结果表明掺杂铈锆后的TiO2对可见光吸收能力增强,光吸收范围增大;荧光光谱(PL)测试得出,掺杂铈锆后的TiO2样品中电子-空穴对复合几率减小,载流子寿命增加。水接触角(WCA)实验表明,掺杂铈锆后样品的疏水性有所增强。光催化结果表明,光降解时间为140min时,以300W氙灯为光源,样品0.5%M-TiO2对罗丹明B和亚甲基蓝溶液降解率最高,分别达到61.95%和49.61%。
  • 张坤刚, 贺志荣, 王芳, 叶俊杰, 杜雨青
    功能材料. 2020, 51(9): 9109-9113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.016
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    用X射线衍射仪和示差扫描热分析仪对比研究了350~700 ℃退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-50Ni形状记忆合金丝的相变行为。结果表明,退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-50Ni合金丝室温组成相皆为单斜结构的马氏体B19′;随退火温度升高,Ti-50Ni形状记忆合金丝的冷却/加热相变类型由B2→R→B19′/B19′→B2型向B2→B19′/B19′→B2型转变(B2,CsCl型结构;R,凌方结构;B19′,单斜结构),马氏体逆相变温度在72~80 ℃之间变化,相变热滞在41~33 ℃之间变化;Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝的冷却/加热相变类型始终保持B2→B19′/ B19′→B2型,马氏体逆相变温度在46~65 ℃之间变化,相变热滞在22~24 ℃之间波动。与Ti-50Ni形状记忆合金丝相比,Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝的相变类型稳定,相变温度低,相变热滞窄。拥有较窄相变热滞的Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金可用于制作温敏动作器。
  • 周子键, 王翠, 潘华杰, 马雪平, 景帅旗, 申曙光
    功能材料. 2020, 51(9): 9114-9119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用浓硫酸一步法合成了磺酸功能化超高交联聚合物固体酸,成功解决了两步法中聚合反应速度过快的问题,并简化了合成步骤。改变硫酸用量合成了不同样品并通过FT-IR、XRD、XPS、N2 吸脱附等对样品进行了结构表征。通过实验设计对反应过程进行了分析,结果表明,虽然是一步法直接合成,但存在两个反应,聚合与磺化,且二者为竞争性反应。将制备的样品用于纤维素水解,评估了其催化活性并对水解条件进行了优化。
  • 曹川, 任瑞鹏, 吕永康
    功能材料. 2020, 51(9): 9120-9125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    通过水热还原的方法还原了氧化石墨烯制备了水热还原氧化石墨烯(HRGO),并将其制备成阴极材料,并采用SEM、FT-IR、XRD和XPS对其进行表征,分析了其微观结构和经过水热还原后官能团变化。通过优化实验确定HRGO作为气体扩散电极产生H2O2的最佳条件为HRGO添加量为5%、pH=3、PTFE乳液∶乙炔黑=1∶4、电流密度为5 mA·cm-2、转速为300 r·min-1。在最佳条件下,经过90 min电催化过程,H2O2的最大浓度为72.7 mg·L-1
  • 任倩, 覃利娜, 景凤娟, 谢东, 黄楠, 冷永祥
    功能材料. 2020, 51(9): 9126-9133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用氢氧化钠溶液对虫胶进行碱处理后,采用旋涂法制备了具有较好结合力和血液相容性的虫胶涂层。采用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、水接触角仪(WCA)、多功能划痕仪等对涂层的表面结构、表面形貌和结合力等进行了分析,采用血小板粘附和溶血实验评价了涂层的血液相容性,采用CCK-8细胞计数盒研究了涂层的平滑肌细胞和内皮细胞的活性和增殖行为。研究结果显示,碱处理虫胶涂层与基体的结合力较好,不溶血,能够有效抑制血小板的粘附和激活,抑制平滑肌细胞的活性和增殖,并能一定程度地抑制内皮细胞的活性。碱处理过的虫胶涂层有望借鉴于心血管器械如静脉血栓过滤器的表面改性,以降低其取出时与组织粘连所产生的风险。
  • 解明睿, 王黎明, 沈勇, 徐丽慧, 邱雨
    功能材料. 2020, 51(9): 9134-9139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.020
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    以六水合硝酸锌、六亚甲基四胺、硝酸银和硝酸铟为原料,通过水热法制备出一维棒状纳米ZnO及不同掺杂比的Ag-In/ZnO复合物。样品经扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外线防护系数测试仪等方法表征,结果显示:10%Ag-4%In共掺纳米ZnO于紫外光下照射120 min,水溶液中亚甲基蓝的降解率达90.17%;紫外光照180 min,亚甲基蓝几乎完全降解,故该ZnO样品具备优秀的光催化活性。改性涤纶织物经10%Ag-4%In共掺ZnO处理后,获得了国标标准下50+的紫外防护性能,即具有较好的抗紫外特性。
  • 赵明
    功能材料. 2020, 51(9): 9140-9145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.021
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    采用单螺杆挤出机混炼和手糊成型工艺分别制备了粘弹体胶带和可水下固化的聚氨酯玻璃钢材料。利用紫外光老化和湿热加速老化试验,通过拉伸强度保留率、断裂伸长率保留率和SEM谱图测试等手段,研究了粘弹体胶带和聚氨酯玻璃钢材料的耐紫外光老化和耐海水腐蚀性能;并采用质量变化率试验和Fick第二扩散定律建立了海水对粘弹体胶带/聚氨酯玻璃钢材料复合包覆层的渗透模型,对粘弹体胶带和聚氨酯玻璃钢材料的耐海水渗透寿命进行了预测。结果表明,聚氨酯玻璃钢材料的拉伸强度为124 MPa,粘弹体胶带的断裂伸长率为125.0%、对钢剥离强度为5 N/cm;紫外光老化3 000 h后,聚氨酯玻璃钢材料的拉伸强度保留率为67.7%,粘弹体胶带的断裂伸长率保留率为73.6%;湿热加速老化720 h后,聚氨酯玻璃钢材料的拉伸强度保留率为54.0%,粘弹体胶带的断裂伸长率保留率为88.0%;粘弹体胶带/聚氨酯玻璃钢材料复合包覆层的抗海水渗透寿命约为35.9 a,其使用寿命大大高于普通防腐涂层。
  • 李洁, 方兆舟, 王晨, 李迎春, 韩晶
    功能材料. 2020, 51(9): 9146-9150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.022
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    以化学交联法制备的交联壳聚糖季铵盐为柔性基底,经微拉伸后在其上刷涂PEDOT:PSS导电液制备成柔性电极,再与自制的PVDF-TrFE/ZnO量子点复合压电薄膜贴合组装成全柔性压电传感器件。利用准静态d33测试仪对压电薄膜的压电应变常数d33进行测试,利用万能拉伸机、万用表测试柔性电极的力学性能和导电性能,利用激振器试验对压电传感器的输出性能进行测试。结果表明,交联壳聚糖季铵盐/PEDOT:PSS柔性电极的拉伸强度为3.3 MPa,断裂伸长率为762.3%;经微拉伸-刷涂法制备的柔性电极的电阻为1.68 kΩ;自制旋涂层数为二层的PVDF-TrFE/ZnO薄膜的d33压电常数为26.1 pC/N,与柔性电极组装成的全柔性压电传感器输出电压为4.46 V。
  • 工艺·技术
  • 薛娟琴, 王温桥, 孙祺鑫, 张玉洁, 毛维博
    功能材料. 2020, 51(9): 9151-9158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用电化学沉积法成功制备了聚吡咯/壳聚糖/氧化石墨烯(PPy/CS/GO)复合材料,并将其用于CDI技术处理重金属废水。从SEM、FT-IR和XPS可以看出,PPy/CS/GO复合材料具有三明治结构,PPy和CS呈球形并被GO片层包裹,三者之间以化学键相互结合。对PPy/CS/GO复合材料的电化学特性与吸脱附性能进行了测试和分析。结果表明,与PPy电极相比,PPy/CS/GO复合电极具有更高的电容(165.03 F/g)和更低的电荷转移电阻(1.959 Ω)。PPy/CS/GO复合电极的吸附容量为35.53 mg/g,约为PPy电极的2.03倍(17.46 mg/g)。在多次吸附/脱附过程中,无明显的吸附量下降。CS和GO的加入,极大的提高了PPy的CDI性能。因此,PPy/CS/GO复合材料作为电容去离子技术的高性能电极材料,具有很大的发展潜力。
  • 薛春, 楚志兵, 苏辉, 李伟, 马立峰, 李玉贵
    功能材料. 2020, 51(9): 9159-9165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.024
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    AZ31镁合金由于其力学性能较差,在工程运用中受到了极大的限制。本文对AZ31镁合金进行不同时间、不同温度的固溶处理,改变镁合金内部的组织结构,从而改善镁合金的力学性能。通过拉伸实验,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对固溶处理后合金的拉伸应力应变曲线及参数图、金相图、拉伸断裂后的断面形貌图进行分析。结果表明,随着固溶处理温度的增加及时间的延长,镁合金的晶粒出现再结晶和均匀化,使得合金的抗拉强度在固溶处理后得到提升,断面形貌中的韧窝数量有所增加,伸长率变大;随着拉伸速度的增加,合金的抗拉强度增大,伸长率减小,拉伸速度减小时,正好相反,对镁合金固溶处理过程中性能的提升以及工程应用有一定的参考意义。
  • 刘东伟, 王育华
    功能材料. 2020, 51(9): 9166-9170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.025
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    用高温固相法在1 100 ℃合成了一种新型红色长余辉材料Na9Ge5GaZn4O10 :xPr3+。X射线粉末衍射确定了合成的样品为单相,利用漫反射光谱计算的带隙为5.14 eV。在650 nm的监控波长下,激发峰位于483 nm处。在483 nm的激发下,样品呈现527、611、650、713和730 nm发射峰,其中在650 nm处的发射峰最强,显红光。最佳掺杂浓度为2%即Na9Ge5GaZn4O10 :0.2Pr3+的余辉时间约为2.5 h。通过样品的热释光分析其陷阱情况,并计算陷阱深度,约为0.65 eV。最后通过余辉机理图介绍了样品的余辉机理。
  • 高美玉, 马国峰, 刘志扬, 史德阳, 刘钰龙, 贺春林
    功能材料. 2020, 51(9): 9171-1977. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.026
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    通过调控氢氟酸浓度、腐蚀时间在Cu基非晶合金表面制备出均匀多孔层结构,进而提高其电催化氧化性能,开发出高活性,低成本催化剂。采用X射线衍射及电子能谱对非晶合金条带进行结构表征与成分分析,使用扫描电子显微镜观察腐蚀后条带表面形貌变化,使用电化学工作站对Cu基非晶合金进行循环伏安和计时电流测试,研究腐蚀工艺参数及添加Ni对Cu基非晶合金电催化氧化性能影响。结果表明,HF处理对于Cu基非晶具有活化作用;其对甲醇的电催化氧化作用随腐蚀液浓度的增大和腐蚀时间的延长,呈先增大后减小趋势;改变合金成分,添加Ni元素有助于提高其电催化氧化性能。
  • 卞齐豪, 孙文聪, 曾峥, 王焕然, 王倩, 翁亚军, 陈俊英
    功能材料. 2020, 51(9): 9178-9184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.027
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    在心血管系统中,内皮细胞对于维持血管环境的稳态具有重要作用,是修复血管受损的关键所在。磁性四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4-NP)具有良好的磁靶向性,在生物材料领域备受关注。但较差的细胞相容性严重限制其在心血管及内皮细胞治疗领域的应用。本研究通过对Fe3O4-NP进行表面改性,将具有良好内皮细胞亲和性的CAG多肽引入到纳米颗粒表面,获得功能化的Fe3O4-CAG颗粒,以提高纳米颗粒的细胞相容性。结果表明,Fe3O4-CAG颗粒分散性得到改善,磁性性能有所下降;可使内皮细胞活性增强,增殖率提高187.4%;在外加磁场作用下,可诱导内皮细胞定向迁移,迁移距离上升33.5%。研究结果说明,通过对Fe3O4-NP表面进行CAG多肽修饰,为其在心血管系统及血管修复中的研究与应用提供了一种新的手段。
  • 陶国清, 程知萱, 张丹, 徐甲强
    功能材料. 2020, 51(9): 9185-9192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.028
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    采用一种简便的常温反应法制备了金属元素Co掺杂的双金属MOF材料ZnCo-MOF,考察了煅烧温度对最终产物形貌和比表面积的影响。优化的合成工艺为:升温速率1 ℃/min,煅烧温度600 ℃,保温时间3 h。用XRD、FESEM、TEM、TGA、BET等测试手段对所得材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,600 ℃煅烧MOF衍生材料形貌为多孔结构的菱形十二面体。将其制成旁热式气敏元件研究了煅烧温度对ZnO纳米材料丙酮气敏性能的影响。结果表明600 ℃煅烧3 h,含1.5%Co(摩尔比)掺杂的Co0.015Zn0.985O纳米材料在270 ℃最佳工作温度下对50×10-6丙酮气体的响应值可以达到54,最低检测限为0.3 ×10-6,且具有工作温度低、灵敏度高和选择性好等优点。
  • 王爱静, 吴腾飞, 彭啸, 郭凤南, 史宁, 陆晓慧, 杨春蕾, 吴燕
    功能材料. 2020, 51(9): 9193-9200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.029
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    采用溶胶凝胶-水热法制备具有双功能微区的TiO2/PC-CS复合材料。利用SEM、XRD、接触角、N2吸附/脱附曲线和FT-IR等手段对复合材料结构进行表征。通过光催化降解实验,研究复合材料对表面活性剂TX-100增溶甲苯的光催化降解过程以及机理。研究表明:多孔碳具有发达的孔洞结构、较大比表面积,具有良好的吸附性能;负载CS和TiO2后,复合材料的界面亲水性得到调节,且TiO2与PC-CS界面形成了Ti-O-C键;复合材料TiO2/10%(PC-CS)对TX-100增溶甲苯的光催化降解过程符合拟一级动力学方程,相关系数均在0.97以上;由甲苯和TX-100的光催化降解效果对比可知,复合材料对甲苯增溶废水具有选择性吸附降解效果;25 ℃下,当TX-100浓度为0.2 mmol/L,TiO2/10%(PC-CS)是复合材料中性能最优异的,甲苯的光催化降解效率为87.45%。
  • 姜秀榕, 张钦应, 刘铠铭, 江程, 郑文进
    功能材料. 2020, 51(9): 9201-9207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.030
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    采用水热合成法以Gd3+掺杂,Eu3+为激活剂和谷氨酸(Glu)为辅助配位剂制备了荧光粉前驱体,并在800℃高温下焙烧得到了同一体系多种红色荧光粉:CaSrMoO4:Eu3+:Gd3+。采用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等多手段,并系统的分析了红色荧光粉的结构、形貌和组成,并且通过荧光光谱(PL)测试了样品的发光性能和荧光寿命,在此结果上进行了色坐标(CIE)分析。结果表明,制备的红色荧光粉的尺寸随着Gd3+的引入实现与Eu3+之间的能量交换,掺杂Gd3+离子对晶质晶体结构影响不大,且晶体为四方正八面体晶系结构,粒度分布均匀且粒径较小,约在1.0~1.3 μm之间。在395 nm的紫外光有效激发,与紫外光LED和芯片相匹配,其荧光寿命为460.67 ms。色坐标测试结果接近标准红色色坐标,并且符合我国彩电荧光粉的标准要求,接近美国NTSC标准值,有望商品化。
  • 李玲芳, 曾斌, 原志朋, 胡壮, 范长岭
    功能材料. 2020, 51(9): 9208-9213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.031
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    在锂离子电池中,粘结剂的化学和物理性质极大地影响了电池的性能,对电极的完整性和界面反应性起着关键作用。水系粘结剂成本低廉,环境友好,且无需控制湿度,可能成为油性粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)的可行替代品。首先以纤维素为碳源、SnCl4·5H2O为锡源,以水热法制备了具有纳米单晶结构的SnO2@硬炭复合物,分别利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)对其成分和微观结构进行表征。然后分别采用了PVDF和海藻酸钠为粘结剂制备了锂离子电池负极,并采用恒电流充放电测试探明了其电化学性能。结果显示,两种电极材料在小电流密度下容量均较高,展现了SnO2@硬炭复合物的容量优势。而海藻酸钠与SnO2@硬炭复合物的相容性更好,电极材料具有更好的倍率性能与循环性能,在2 A/g的大电流密度下具有约400 mAh/g的容量,100次循环后容量保持率为89%。拆卸电池后发现,以海藻酸钠为粘结剂的电极材料在循环多次后依然与集流体粘结紧密,这应是源于海藻酸钠中富含羧基,羧基能与SnO2形成络合物,能够形成更稳定的固态电解质膜,使得充放电过程更加稳定。
  • 功能材料. 2020, 51(9): 9214-9220.
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