本期目录

2020年, 第51卷, 第10期 刊出日期:2020-10-30
  

  • 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)
  • 刘少清
    功能材料. 2020, 51(10): 10001-10004. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.001
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    采用脉冲激光沉积技术,在(110)和(100)两种晶向的钛酸锶(SrTiO3)衬底上,先后异质外延生长钌酸锶(SrRuO3)氧化物底电极和铁酸铋(BiFeO3),形成BiFeO3/SrRuO3/SrTiO3结构的铁电薄膜。用原子力显微镜、压电力显微镜和XRD对BiFeO3薄膜进行微观表征,分析其表面形貌、电畴结构和结晶程度。通过磁控溅射的方法生长Au上电极,测试两种晶向BiFeO3薄膜的电滞回线以及I-V特性曲线,通过对比发现(100)晶向的BiFeO3薄膜导电性更强;最后对I-V曲线进行拟合,综合分析证明不同晶向的铁酸铋薄膜导电性不同的主要原因是受膜内陷阱密度、结晶度和空间电荷限制导电机制的影响。
  • 朱浩然, 岳正波, 王进, 张宗斌, 吴文涛
    功能材料. 2020, 51(10): 10005-10011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.002
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    为了研究pH=7.5和pH=8.5条件下碳酸钙垢对T2紫铜表面的腐蚀影响,将海洋典型腐蚀菌硫酸盐还原菌分泌物SMP(soluble microbial products, SMP)分离并添加到碳酸钙结垢体系中。用砂纸打磨紫铜表面,在不同pH下,置于0.5 mol/l的CaCl2溶液和SMP-C浓度为1 mg/L的SMP混合液,并设置不加SMP的对照组。并通过X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜对结垢进行表征,用光学显微镜对结晶后的金属表面形貌进行分析。结果表明,pH升高促进结垢,而SMP的螯合作用抑制了结晶。SMP能够一定程度上抑制结晶的进程,但pH是影响结晶的主要因素。
  • 翟培帅, 哈丽丹·买买提, 徐波, 王世新, 王瑶
    功能材料. 2020, 51(10): 10012-10020. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.003
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    纤维素基纳米材料的制备及其在类Fenton光催化氧化降解有机污染物方面的应用,既可促进纤维素的高附加值利用,又可深入类Fenton体系的研究,具有十分重要的学术和应用价值。本论文以微晶纤维素(MCC)为原料,通过混酸/超声法制得纤维素纳米片(CNs)后,利用棉纤维上羟基官能团的配位及分散作用,将由氯化铜还原而得的Cu2O纳米粒子原位负载至CNs表面,制备了一种具有较高催化活性的非均相类Fenton氧化试剂Cu2O/CNs,并在表征其结构的同时,通过考察Cu2O/CNs光催化H2O2氧化降解棉浆粕黑液性能,研究了Cu2O/CNs的光-类Fenton氧化机理。结果表明,Cu2O/CNs能有效地促进H2O2的还原而产生更多活性自由基,从而能取代Fe2+/Fe3+成为H2O2的活化剂;同时,因纤维素的三维多孔结构,Cu2O/CNs还可吸附废水中的部分污染物,双重作用的结果极大地促进了体系处理棉浆粕黑液的能力。
  • 王小涛, 徐俊阳, 谢逊, 刘最芳
    功能材料. 2020, 51(10): 10021-10027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.004
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    2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪(VDAT)功能单体具有多个潜在氢键位点,能在水相中形成强烈的氢键作用力,这种特性对于在水相中作为药物载体通过氢键作用力和“疏水亲和力”吸附某些低水溶性的小分子具有极大地帮助,是一种特殊的功能单体。本文介绍了VDAT单体的特点和功能性,重点阐述了国内外VDAT通过均聚反应或者共聚反应形成的聚合物,综述了这些聚合物在分子印迹、增强水凝胶、纳/微米粒子优化等的作用及在生物医学等领域的应用,最后展望了VDAT功能单体的发展前景。
  • 韩明明, 刘流, 张亚琴, 王世荣, 刘红丽, 董晓菲, 李祥高
    功能材料. 2020, 51(10): 10028-10035. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.005
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    α型无金属酞菁(H2Pc)是重要的有机光电子材料之一,具有良好的近红外光电响应性能。本文以H2Pc的硫酸溶液直接滴加到以不同比例的丁酮(MEK)与水组成的二元分散介质中,一步法制备了高晶型稳定和高分散稳定的纳米α-H2Pc。研究了分散介质组成、搅拌速度、晶型调节温度和时间等对α-H2Pc结晶度的影响。结果表明,体积比为1:3的丁酮/水的混合溶剂是制备α-H2Pc的合适介质,在600 r/min、40 ℃和晶型调节5 h的条件下,得到了粒度为68.8 nm、结晶度>90%的α-H2Pc,在丁酮/环己酮体系中球磨分散4 h保持晶型稳定,制备的分散液24天透过率的变化率为1.26%。将其作为载流子产生材料制备有机光电导器件的光电导响应性能为:V0=698.24 V,Vr=29.30 V,Rd=12.24 V/s,E1/2=0.60 μJ/cm2,适用于耐疲劳高速激光打印和复印机中光导鼓的制备。本工作建立了一种简便、成本低、性能优良的纳米α-H2Pc光电导材料的制备方法。
  • 综述·进展
  • 姚添甜, 李熇阳, 任科峰, 计剑
    功能材料. 2020, 51(10): 10036-10043. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.006
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    植/介入医疗装置引起的细菌感染是医源性感染的重要组成部分,严重危害病人生命健康,同时造成了巨大的社会经济损失。在医疗装置表面构建抗菌涂层是预防和解决医源性感染最有效和最实用的方法之一。光介导的抗菌涂层利用光照实现细菌灭活,具有灵活可控和不易引起细菌耐药性的优势,得到研究人员的广泛关注。本文介绍了基于光介导的抗菌涂层的作用机制、研究进展以及发展趋势,对该领域未来的研究进行了展望。
  • 李辉, 胡平, 邢海瑞, 左烨盖, 程权, 胡卜亮, 王快社, 冯鹏发
    功能材料. 2020, 51(10): 10044-10054. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.007
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    稀有金属钼,具有熔点高(2 620 ℃),抗热震性能好,抗腐蚀性能强等优点,成为重要的高温结构材料和功能材料。广泛应用于航空航天、半导体照明、微电子技术、医疗器械等重要领域。但由于钼本身高温氧化严重、变形温度高、温降快、抗拉强度大等一系列加工特性,严重限制了钼的深加工可行性和其在应用领域的发展。然而钼合金在高温下具有良好的导热、导电性能、高温强度和抗蠕变性等优异的性能,被大量应用于导弹、涡轮机和聚变反应堆组件等重要的高温环境。近年来,基于国内外学者对钼合金的高温拉伸、压缩、蠕变、弯曲、疲劳、烧蚀等力学性能进行研究,发现不同牌号的钼合金成分、含量和作用机制对高温性能均有影响。本文综述了钼合金发展、分类及高温力学性能国内外研究现状,并从未来钼合金高温应用的角度对新型钼合金的研究方向进行了建设性的展望。
  • 陈福山, 李文豪, 邓志超, 舒俊, 刘洁, 徐章燕, 杨涛, 程春明
    功能材料. 2020, 51(10): 10055-10059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.008
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    亚胺是一种通用的药物、生物活性分子合成及精细化工中间体,发展其绿色合成工艺极具挑战性和重大意义。本文较为系统的综述了醇胺需氧氧化偶联合成亚胺的固体催化剂研究现状,指出了催化剂是需氧氧化合成亚胺的关键因素,分别对贵金属、非贵金属催化体系进行了详细的介绍。重点阐述了各种固体催化剂的催化性能等,还对主要催化体系的催化机理做了分析。通过分析发现,尽管目前醇胺需氧氧化合成亚胺的催化剂研究已经有了较大的发展,但在一定程度上依然存在着反应条件苛刻、贵金属的使用、催化活性不高、亚胺的选择性低、碱性助剂的添加,需氧氧化过程不易放大的缺点。未来研究工作的重点应是探索更经济、高效的需氧氧化合成亚胺催化剂的制备方法,深入认识其催化作用机理。
  • 侯朝霞, 王凯, 屈晨滢, 王晓慧, 王健, 李思瑶
    功能材料. 2020, 51(10): 10060-10068. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.009
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    近年来,由于电子器件发展迅猛,所以对其储能装置提出更加严格的要求,二次电池作为目前的主流储能产品,其发展对科技进步也发挥着极为重要的作用,而电解质作为电池的重要组成部分之一,对电池的各方面性能都承担着关键性的作用,凝胶聚合物电解质以其较高的电导率,及较好的力学性能和优异安全性成为当前电解质研究的焦点。本文总结了近年来聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯/聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和生物基凝胶聚合物电解质在二次电池上的研究进展,主要介绍了上述聚合物电解质基体的基本特质,并探讨了目前凝胶聚合物电解质存在的问题以及改进方法,通过添加辅助成分及对基体的结构改性,可有效地提高电解质的性能,同时对凝胶聚合物电解质的未来发展做了展望。
  • 王焱辉, 刘奇, 赵安中, 唐会毅, 陈洁, 罗顺安, 曲选辉, 刘庆宾, 匡红波, 薛泓元
    功能材料. 2020, 51(10): 10069-10074. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.010
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    本文介绍了国内外自给能中子探测器的发展形势,详细分析了自给能中子探测器的结构特点、原理和应用,以及三代核电技术堆内核测系统的需求和使用寿命。阐述了自给能中子探测器用关键材料的国内外研制进展,重点分析了钒丝、铑丝和铠装信号电缆的制备工艺难点以及性能要求,阐明了钒丝、铑丝的高纯化与微量元素控制、尺寸精度与表面质量的稳定性、力学性能与加工性能的调控,以及铠装信号电缆的芯线、套管材料、绝缘材料的净化处理和变形加工。最后提出了自给能中子探测器材料与元件制造的应用潜力和研究方向。
  • 研究·开发
  • 杨菁卉, 杨福馨, 李绍菁, 陈祖国
    功能材料. 2020, 51(10): 10075-10080. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.011
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    将淀粉添加至聚己二酸/对苯二甲酸丁二脂(PBAT)中混合造粒、直接流延成膜。通过人为改变土壤填埋环境的含水量、乳酸菌量和酵母菌量,研究淀粉填充PBAT复合薄膜的降解性能,分析不同条件下土埋实验对PBAT/淀粉复合薄膜降解率、力学性能、微观结构的影响。结果表明:随着土埋实验时间的延长,PBAT/淀粉复合薄膜的降解率增大;在乳酸菌土埋条件下降解60d后复合材料的降解率达14.6%,拉伸强度和断裂伸长率分别下降了45.9%和77.3%,薄膜表面透明度大幅度降低,降解效果最明显。
  • 何东坡, 左惠宇
    功能材料. 2020, 51(10): 10081-10088. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.012
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    为改善岩改性沥青低温性能不足的问题,选用玄武岩矿物纤维对其进行复合改性,改变两者不同掺量组合制备复合改性沥青,通过动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对复合改性沥青进行试验,计算得出复合改性沥青高低温连续分级温度TLHTLC作为评价复合改性沥青高低温性能的指标。试验结果表明:沥青TLH会随岩沥青的加入而增高,TLC也随之上升;玄武岩矿物纤维的加入对沥青TLH影响不大,但TLC明显下降,有效地解决了岩沥青低温性能不足问题。根据试验得出的复合改性沥青高低温连续分级温度区间,发现在基质沥青中掺入6%(质量分数)玄武岩矿物纤维和4%(质量分数)伊朗岩沥青复合改性沥青连续分级温度区间跨度最大,高低温综合性能最佳,且通过扫描电镜测试观察发现岩沥青充分融解,纤维分散均匀。
  • 张翼, 张庭瑜
    功能材料. 2020, 51(10): 10089-10093. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.013
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    按照一定配合比,制备了多层石墨烯/水泥复合材料,通过SEM和XPS分析了多层石墨烯的形貌与结构,通过抗压/抗弯强度测试研究了多层石墨烯添加量对复合材料力学性能的影响,通过导电性能测试及压敏性能测试探讨了添加多层石墨烯对复合材料电阻及压敏性能的影响,并分析了水化时间对复合材料电阻性能的影响。结果表明,多层石墨烯的微观结构呈多层堆叠分布,多层石墨烯中C和O原子比为4.5左右;添加适量的多层石墨烯可以显著改善复合材料的力学性能,添加多层石墨烯可使复合材料的抗压强度和抗弯强度最大提高30.1%和11.6%;随着水泥水化时间的增加,复合材料的电阻均呈上升趋势;但随着多层石墨烯含量的增加,复合材料的电阻均呈下降趋势,当多层石墨烯的含量<1.2%(质量分数)时,多层石墨烯的含量对复合材料的电阻的影响不大;当多层石墨烯的含量从1.2%(质量分数)增加到1.6%(质量分数)时,复合材料的电阻显著降低;在水泥中加入多层石墨烯后,会增大复合材料的电阻变化程度(R-R0)/R0,使其具有压敏性能,当多层石墨烯的添加量为1.6%(质量分数)时,复合材料压敏性能最优。
  • 陈沉, 李凤莲, 王洵之, 李伟东, 曾德平
    功能材料. 2020, 51(10): 10094-10099. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.014
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    采用聚醚砜(PES)和空心玻璃微珠(HGB)作为填料对环氧树脂进行改性,研究其对环氧聚合相力学和热学性能的影响,研究发现,PES和HGB填充量均为10%(质量分数)制备的环氧聚合相,剪切强度由39 MPa升高到52 MPa,热膨胀系数由8.8×10-5/K降低为5.8×10-5/K,材料力学和热学性能明显提高。以PZT-4为压电相,采用切割填充法制备PES和HGB填充量均为10%(质量分数)的1-3型压电复合材料,采用阻抗分析仪测定温度对其谐振频率fs和机电耦合系数kt的影响,结果表明,1-3型压电复合材料的fs为885 kHz,kt为0.65,材料的fs和kt在温度15~0 ℃范围内变化率≤1%,表现出良好的温度稳定性。
  • 许爱晨, 商剑, 乔思凡, 于文雯, 刘亮, 齐锦刚
    功能材料. 2020, 51(10): 10100-10104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.015
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    表界面是纳米催化的核心。设计表界面的活性位点并应用到实际工业催化领域一直是研究热点。在这里我们采用(La,Sr)(Ti,Ni)O3钙钛矿型氧化物作为基体活性材料,采用脉冲电流技术(PEC),在500 V-3 Hz-30 s脉冲参数处理下,成功制备出基体原位溶出金属间化合物纳米颗粒的活性物质。利用X射线衍射仪(XRD)分析了作用后的微观结构,即Ni-Ti及La-Ni析出相,扫描电子显微镜(SEM)观察了脉冲作用后材料的表面形貌,脉冲电压在400 V,500 V时,形貌发生明显变化,说明一定脉冲能量的注入会改变部分基体的形貌,且在500 V时会明显观察到溶出纳米颗粒,且分布均匀。电化学测试显示脉冲处理后材料具有良好的电荷传递能力。最后,分析认为基体本身存在的氧空位及脉冲发生器造成的氧分压梯度共同作用使粒子得到机会由体内晶格扩散到表面造成钙钛矿型氧化物的原位溶出。
  • 赵丹, 杭盖, 欧志强, 伊博乐, 特古斯
    功能材料. 2020, 51(10): 10105-10109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.016
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    真空熔炼和特殊热处理方法制备了MnFe0.6Ni0.4Si1-xGax(x=0, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.15, 0.20)系列化合物,并用X射线衍射和磁性测量对样品进行表征。X射线衍射数据分析表明随着Ga含量的增加,化合物从TiNiSi型正交结构(空间群为Pnma)变为Ni2In型六角结构(空间群为P63 / mmc), 其中当x=0.07时出现了两相共存;磁性测量结果表明随着Ga含量的增加该系列化合物的居里温度降低。 除此之外,当x=0.08时,M-T曲线上出现大热滞现象。用等温磁化曲线测量方法对该系列化合物的磁热效应进行表征,随着Ga含量的增加等温磁熵变减小。在磁场变化为0~3 T下,x=0.08的样品磁熵变最大, 约为7.1 J/(kgK)。磁性测量和DSC结果表明,当x=0.08时,发生磁-结构耦合相变,x=0.07样品的磁相变和结构相变并不耦合,x=0.10样品的DSC曲线的峰强非常微弱,其符合二级相变的特征。
  • 张思成, 盛冬发, 董春雷, 齐荣庆
    功能材料. 2020, 51(10): 10110-10115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.017
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    蠕变作为秸塑复合材料的重要力学性质之一,其蠕变性能与应力、温度与时间等参数密切相关。为了研究探讨秸塑复合材料的蠕变性能,进行了等温不同拉应力以及等拉应力不同温度下的蠕变实验。利用时间-温度-应力等效性原理与Burgers模型拟合得到了秸塑复合材料在参考温度、参考应力下的蠕变主曲线及其表达式,再利用时间-温度-应力等效性原理中的WLF方程对该材料在低温或低应力水平程度下蠕变柔量进行了推导。从而能够通过秸塑复合材料在较高温度或较高应力条件下的短时间蠕变行为,来预测该类材料在低温或较低应力水平下的长时间蠕变行为。
  • 陈川, 钱森, 丁一, 姚天浩, 郭经红, 王红康
    功能材料. 2020, 51(10): 10116-10121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.018
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    钛酸锂(Li4Ti5O12)以其“零应变”、高充放电平台等优点从众多负极材料中脱颖而出,然而,由于其自身电子、离子传导速率较低,Li4Ti5O12在充放电过程中会出现明显的极化现象。为了解决上述问题,提出了一种通过溶剂热、煅烧的方法制备金属有机框架衍生的多孔Li4Ti5O12材料。将其作为锂离子电池负极材料测试,该材料具有较高的循环稳定性(在0.5 A/g的电流密度下循环700圈仍有120.3 mAh/g的可逆容量)和倍率性能(在2 A/g的电流密度下仍有67.4 mAh/g的可逆容量),且电极化程度随着循环呈现下降趋势。其优异的电化学性能可归因于:金属框架衍生的多孔结构可提供较多的活性位点并缩短离子扩散路径;在循环过程中结构发生变化,使得电子、离子传导能力得到了提升,极化程度减小。此外,这种制备方法也可能适用于其他Ti基负极材料(如TiNb2O7、Na2Ti3O7等)的制备。
  • 黄珍, 李欢, 胡海平, 甘建昌, 陈海燕, 彭清琪, 刘笑开, 王辉虎
    功能材料. 2020, 51(10): 10122-10128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.019
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    以尿素为氮源,纳米ZnO颗粒作为源材料,采用高温煅烧法制备了氮掺杂氧化锌(N-ZnO),并在此基础上,利用葡萄糖水热碳化法制备了氮掺杂碳包覆纳米ZnO光催化剂(C@N-ZnO)。研究结果显示氮掺杂和碳包覆可有效改变纳米ZnO的尺寸与形貌。与纯纳米ZnO颗粒相比,N-ZnO为微米级六角棒状,C@N-ZnO为纳米级圆棒状。C@N-ZnO样品的X射线光电子能谱图证明N成功掺杂进入ZnO晶格中,且N-ZnO表面的C-C键所对应峰明显增强,表明N-ZnO表面成功包覆一层碳层。紫外-可见漫反射吸收光谱显示N-ZnO与C@N-ZnO在可见光区域具有强烈的吸收。以罗丹明B(RhB)作为目标污染物,可见光光催化降解结果显示C@N-ZnO的反应速率常数是纯ZnO的3.4倍,说明氮掺杂和碳包覆能有效提高ZnO的可见光活性。
  • 赵晓艳, 齐倩玉, 王洪水
    功能材料. 2020, 51(10): 10129-10137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.020
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    为充分利用太阳光谱发挥光催化作用,高效降解污染物,将可见光响应的纳米TiO2(型号为JR05)与上转换发光纳米复合材料TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+以不同质量比共掺杂。采用X射线衍射、扫描显微镜、PL光谱等方法对共掺光催化剂进行表征;在紫外光、可见光、近红外光以及500 W氙灯模拟太阳光谱的照射下,通过研究JR05、TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+和共掺光催化剂降解甲基橙的效率,评价共掺材料在不同光源下的光催化活性,确定了共掺材料的最优掺比,并探讨了全光谱响应光催化剂的光催化机理。结果表明,TiO2的晶型结构未因共掺发生改变;在980 nm的近红外光激发下,TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+发射出360 nm的紫外光和476 nm的可见光,供JR05与TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+吸收利用进行光催化反应;在全光谱照射下,共掺光催化剂实现了紫外-可见-近红外光全波段光谱响应,当n(JR05)∶n(TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+)=1∶2时光触媒效果最佳,2和10 h对甲基橙的降解率分别达到80.42%和98.24%,优于单一JR05和单一TiO2/(CaY)F2:Tm3+,Yb3+的光催化效果。
  • 张思斌, 江泽超, 田青超, 李传军, 任忠鸣
    功能材料. 2020, 51(10): 10138-10144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.021
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    对M2052合金进行磁场热处理,利用金相显微镜、XRD、动态机械分析仪和拉伸试验机研究了交变磁场对合金阻尼性能和力学性能的影响。结果表明,由于磁致塑性效应和位错增值机制,磁场固溶可以提高合金的位错密度,且位错作为顺磁中心可使磁性转变温度TN上升,并加速磁性转变过程。磁场时效会提高合金的TM,同时增加合金的内耗峰值。磁场热处理后的合金晶粒尺寸减小,细晶强化作用使合金的抗拉强度提高约25 MPa。合金在拉伸过程中存在孪晶-去孪晶现象,最后沿拉伸方向形成较强的[111]取向和微弱的[001]取向。
  • 刘敬福, 鹿超超, 尹康, 庄伟彬
    功能材料. 2020, 51(10): 10145-10151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.022
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    真空熔炼制备Zn-5.5Mg-0.4Ba 和Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd的锌合金。观察合金显微组织,测试耐磨性,研究其在 SBF 模拟体液中的腐蚀性能。结果发现,稀土Gd能显著细化Zn-5.5Mg-0.4Ba合金的微观组织。在2和4 N载荷下,Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金磨损率分别为1.716及2.071 g/cm2,比Zn-5.5Mg-0.4Ba合金分别降低了16.8%和14.6%。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金在37℃模拟体液浸泡的腐蚀产物为磷酸钙、磷酸锌、磷酸盐、CaP,有良好的生物活性。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd比Zn-5.5Mg-0.4Ba合金的腐蚀电位正,腐蚀速率降低51.7%。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金的容抗弧比未加Gd的大200%,添加0.7%Gd 由于晶粒细化作用及Zn(OH)2的生成促进表面腐蚀膜的生成,对基体形成有效的保护,使合金腐蚀速率降低。
  • 钱锋, 刘宪昌
    功能材料. 2020, 51(10): 10152-10156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.023
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    采用球磨法,以多层石墨烯纳米片(GNP)为增强相,制备了不同GNP含量的石墨烯纳米片水泥基复合材料(GNP/CBC)。采用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合材料的微观结构进行表征,运用四探针电导率仪和差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、霍尔效应测试仪等对复合材料的热电性能进行研究。结果表明,石墨烯增强的水泥基复合材料的电导率随GNP含量的增加而增加,在70 ℃ 、GNP含量为20%(质量分数)时,复合材料的电导率最高为16.2 S/cm,功率因数最大值为1.6 μW/(m·K2);复合材料的塞贝克系数随温度的升高而增加,在70 ℃、GNP含量为15%(质量分数)时,复合材料的塞贝克系数最大为34 μV/K,霍尔系数最大为+0.842 cm2/C,同时品质因数最高可达1.44×10-3。GNP/CBC可潜在地应用于建筑物的室内气候改善和城市热岛(UHI)效应缓解。
  • 王丽娟
    功能材料. 2020, 51(10): 10157-10160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.024
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    采用3D打印增材制造(ALM)工艺制造连续纤维增强聚酰胺复合材料零件。利用扫描电镜来观察复合材料制成的3D打印单丝的显微照片,利用拉伸、压缩性能测试评估复合材料的力学性能。结果表明,纤维的表面处理导致硅烷偶联剂与玻璃纤维表面有化学反应发生;3D打印玻璃纤维表面附着大量聚酰胺材料,并结合良好。试样沿纤维方向的拉伸曲线应力随应变呈线性变化,直到断裂,在应力达到550 MPa时,试样发生断裂,拉伸应变为4.23%;而在垂直于纤维方向上,断裂强度可以达到10.56 MPa,试样发生断裂时,拉伸应变为1.32%。复合材料沿纤维方向上的压缩断裂强度可达86.82 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为0.62%;而在垂直于纤维方向上,压缩断裂强度可达13.95 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为1.22%。
  • 肖文君, 刘天运, 刘雪飞, 罗子江
    功能材料. 2020, 51(10): 10161-10167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.025
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    掺杂对提高半导体材料的载流子浓度,改善半导体器件性能具有关键意义。理论上,通过计算带电缺陷形成能和电荷转移能级可以预测半导体材料中的p型掺杂是否容易实现。本文基于广义梯度近似理论,利用第一性原理方法,结合二维带电缺陷校正技术,并使用维也纳第一性原理计算软件(VASP)系统计算了二维六方氮化硼(h-BN)中的几种掺杂体系,包括XB体系(X=Be, Mg, Ca, Sr)和YN体系(Y=C, Si, Ge)共7种潜在的p型掺杂体系的缺陷性质。计算结果表明,SiN缺陷的受主离子化能为0.8 eV,表现为准浅能级受主,而其它6种缺陷均为深能级受主,无法为h-BN提供有效p型载流子。SiN具有较高的缺陷形成能,因而只能靠离子注入等非平衡方式掺入到h-BN中。
  • 曹军, 徐旭, 张俊超, 宋克兴, 周延军, 花涵
    功能材料. 2020, 51(10): 10168-10172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.026
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    利用自动焊线机、推拉力测试仪、扫描电镜等研究了烧球电流、烧球时间、超声功率和键合压力对Ag-5Au键合合金线FAB(Free Air Ball)特性及键合强度的影响。研究结果表明当烧球时间为750 μs,烧球电流为2 600 mA时FAB球形成椭圆形,烧球电流为2 800 mA时FAB出现高尔夫球;烧球电流为2 700 mA,烧球时间为700 μs时FAB偏小,烧球时间为800 μs时FAB偏大;当烧球时间为750 μs烧球电流为2 700 mA时FAB形貌良好。当超声功率为85 mW键合压力为65 g时造成焊盘的损坏;超声功率为50 mW键合压力为35 g时出现假焊;超声功率为60 mW键合压力为45 g时键合强度良好。
  • 杜改平, 安振国, 张敬杰
    功能材料. 2020, 51(10): 10173-10178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.027
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    通过种子诱导合金化方法合成了低密度磁性非贵金属复合催化剂LDHMs@NiCoP,将磁性NiCoP三元合金纳米颗粒负载于低密度中空微球(LDHMs)载体上,既利用载体的大表面空间分隔效应阻止了纳米颗粒的团聚,又实现了集磁性分离、漂浮分离、大颗粒过滤分离等多种分离回收方式于一体的多种分离途径,而且通过非金属与非贵金属的合金化实现了非贵金属催化性能的提升。此外,本文研究发现Co/Ni比例(摩尔比)能够通过控制相应金属离子的浓度方便地进行调节,并进而实现LDHMs@NiCoP复合催化剂催化活性的有效调控。当Co/Ni摩尔比为0.96∶1时,LDHMs@NiCoP-0.96:1催化有机污染物—对硝基苯酚(4-NP)向药物中间体—对氨基苯酚(4-AP)的氢化转化表观速率kA可达33.5×10-3 s-1,归一化速率常数kN达15.6 s-1g-1,比相同条件下合成的无载体NiCoP颗粒的表观速率常数kA提高3个数量级。本文探究的负载方式和合金化方法为优化非贵金属催化剂的催化性能提供了新思路,同时也可为其他新型负载型催化剂的设计和性能调控提供有益的参考和借鉴。
  • 工艺·技术
  • 栗志, 郝万军, 王运鹏, 陈乐, 陈子龙
    功能材料. 2020, 51(10): 10179-10184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.028
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    热带海洋环境下对电磁辐射防护材料性能提出更高要求。本文采用高强耐热的硫氧镁材料与炭黑、羰基铁进行复合,设计制备出具有强度高、耐热好的电磁波吸收涂层,并采用弓形法对其在2~18 GHz频段的吸波性能进行测试。研究表明单独添加炭黑或羰基铁制备的硫氧镁单层吸波结构涂层吸收带宽窄,效果差。当以6%炭黑作为吸收层,2%炭黑与50%羰基铁混合作为匹配层制备双层吸波材料,并且控制匹配层及吸波层厚度均为1.5 mm时,吸波效果明显增强,有效吸收带宽为8.5 GHz,最大吸收量可达-28 dB,并且在2~18 GHz吸收量均大于-5 dB。
  • 王玉新, 王媛媛, 蔺冬雪, 刘佳慧, 宋勇
    功能材料. 2020, 51(10): 10185-10188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.029
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    采用磁控溅射法和水热法在玻璃片上制备了具有较好光致发光性能的Sn-Al共掺杂ZnO纳米棒。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)光谱表征了样品的表面形态、晶体结构和光致发光特性。结果表明Sn掺杂促进了ZnO纳米棒的横向生长,ZnO纳米棒的直径随着Sn掺杂量的增加而增加且长度变短,结晶质量也随之下降。Sn掺杂ZnO纳米棒对紫外光区峰值强度没有明显的影响,但Sn的掺杂浓度低时会导致发光峰发生蓝移,随着Sn的掺杂浓度达到一定水平时,则观察到发光峰开始红移。在可见光区峰值强度随着Sn掺杂浓度的增加而增加。
  • 袁振, 夏超凡, 张聪, 李志华
    功能材料. 2020, 51(10): 10189-10193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.030
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    为探究应变率对高延性水泥基复合材料(HDCC)基本力学性能的影响,对掺有聚乙烯醇(PVA)纤维和碳酸钙晶须的HDCC进行了压缩性能和拉伸性能试验。研究结果表明:HDCC具有明显的应变率效应,随着应变率由10-5 s-1提升至10-2 s-1,HDCC的抗拉强度和抗压强度均有较大幅度的提升,但拉伸应变和拉伸韧性出现明显的劣化;在不同应变率下,引入碳酸钙晶须能够有效提高HDCC的拉伸性能和压缩性能。
  • 牛永红, 樊晓阳, 任达, 李义科, 王文才, 杨占峰, 崔凌霄
    功能材料. 2020, 51(10): 10194-10201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.031
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    以冶炼渣为主要原料,配比一定比例陶瓷废料调质,采用“一步法”粉末烧结法制备新型微晶泡沫玻璃。以控制变量法研究不同掺量的Na2CO3对微晶泡沫玻璃的影响;结合DSC、XRD、TOM-ac等现代分析测试技术,分析微晶泡沫玻璃样品气孔结构、玻璃物相组成、样品烧结过程中形貌体积变化,优化研制配方。该实验过程中所制备的微晶泡沫玻璃的晶相以硅灰石Ca3Si3O9与次透辉石CaFe(Si2O6)为主,其抗压强度可达到13.06 MPa,密度为0.731 g/cm3。制备得到泡沫微晶玻璃集中了微晶玻璃和泡沬玻璃的优点,具有机械强度高、密度小、热膨胀系数小、化学稳定性优良等特点,既解决了污染环境、资源浪费等问题,同时在建筑等行业具有广泛的应用价值,为冶炼渣的综合利用提供了新的途径。
  • 崔丹凤, 李渊凯, 范燕云, 范正, 陈红梅, 薛晨阳
    功能材料. 2020, 51(10): 10202-10208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.032
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    采用两步水热法制备了以泡沫镍作为基底的Co3O4@MnMoO4复合材料,利用SEM、TEM、XRD、比表面积分析仪分别对材料的形貌、尺寸和结构与纯Co3O4纳米棒团簇进行了对比。在2.5 mAcm-2的电流密度下,Co3O4和Co3O4@MnMoO4作为电极时的比电容分别为436和663.75 F/g。与Co3O4纳米棒团簇相比,Co3O4@MnMoO4复合材料具有更好的电容性能和良好的超级电容器应用潜力。这是由于其具有比Co3O4纳米棒团簇更高的电子/离子转移速率、更多的电活性反应位点和更大的电解质浸润面积。
  • 王沥莹, 王黎明, 沈勇, 徐丽慧, 邱雨, 刘亚东
    功能材料. 2020, 51(10): 10209-10215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.033
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    采用溶剂沉淀法制备具有包覆结构的复合材料Fe3O4/HBPAMAM/ZnO,并与自制环氧端基超支化聚酰胺HBPAMAM-EP复合整理棉织物,制备具有多功能性和耐洗性能的棉织物。结果表明,复合材料Fe3O4/HBPAMAM/ZnO形成良好的包覆结构,表现出较好的光学性能。经Fe3O4/HBPAMAM/ZnO与HBPAMAM-EP复合整理的棉织物表面形成有机-无机层并具有一定立体结构;经整理的棉织物紫外线透过率较低,抗紫外线性能优良;光催化性能良好,(紫外灯照射下)3.5 h完全降解亚甲基蓝MB;具有一定电磁屏蔽效果,在部分频段屏蔽效能可达-42 dB;机械性能良好(折皱回复角243°,拉伸断裂强力332 N)。经耐水洗测试表明经整理的棉织物在30次洗涤后,抗紫外线性能、光催化性能以及机械性能(抗皱性能)仍然表现良好。
  • 邱庆龄
    功能材料. 2020, 51(10): 10216-10220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.10.034
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    采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2粒子,以正十四烷(Tet)为内核材料,纳米TiO2改性聚苯乙烯(PS)为壳层材料,制备了纳米TiO2改性复合相变微胶囊。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、TG-DSC综合热分析仪和热常数分析仪对未改性和纳米TiO2改性的复合相变微胶囊的形貌和热性能进行了研究,并测试了微胶囊乳液的热导率和机械稳定性。结果表明,纳米TiO2粒子大小均匀,平均粒径约为20nm左右,在聚苯乙烯壳中添加TiO2粒子会增加复合相变微胶囊的粒径;纳米TiO2改性后的复合相变微胶囊比未改性的复合相变微胶囊具有更高的热稳定性,其初始结晶和熔融温度分别达到0.42和2.63 ℃,均高于未改性复合相变微胶囊;纳米TiO2改性复合相变微胶囊的熔融潜热(ΔHm)达到84.53 kJ/kg,具备优异的热传导性能;相比未改性复合相变微胶囊乳液,纳米TiO2改性复合相变微胶囊乳液的导热系数提高了16.47%,且具备较高的机械稳定性,可以用作蓄冷功能热流体材料。