本期目录

2020年, 第51卷, 第11期 刊出日期:2020-11-30
  

  • 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)
  • 李赵春, 王彩萍, 赵玉辰, 张家华, 王晓杰
    功能材料. 2020, 51(11): 11001-11007. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.001
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    添加了磁性颗粒的新型聚氨酯泡沫因其既具有泡沫材料优良的吸声性能又具备智能材料的可调可控的特点,成为多功能声学材料领域新的研究热点。磁性聚氨酯泡沫的吸声特性与其制备原料和制备条件有密切的关系,然而关于铁粉含量和激励磁场对材料吸声性能的影响目前尚无一致且完整的结论。制备了50、100、150和200 mT等4种不同激励磁场条件下,分别添加15%、40%和80%(质量分数)等3种不同羟基铁粉质量百分数的10种磁性聚氨酯泡沫试样。旨在研究激励磁场强度和铁粉含量等制备条件对磁性聚氨酯泡沫吸声性能的影响。利用阻抗管通过传递函数法实验测试得到了各试样在64~1 600 Hz频率范围内的吸声系数曲线。结果表明增加铁粉含量在总体上提高了测试频段内的吸声系数,而激励磁场的增加会导致吸声系数曲线右移,并且提高吸声系数的峰值。铁粉含量和激励磁场强度综合影响磁性泡沫的吸声性能,磁性聚氨酯泡沫的吸声系数频率特性可根据应用需求进行设计。
  • 肖忠良, 曾超, 刘佩, 吴道新, 宋刘斌, 曹忠
    功能材料. 2020, 51(11): 11008-11016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.002
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    从不同废弃物中回收贵金属钯的湿法回收方法,明确了钯回收的重要价值,但存在体系成分复杂,含量极低,且未经处理直接排放,造成资源浪费的问题。湿法回收依据回收过程作用机理的不同,以吸附法、离子交换法、络合-萃取法、沉淀法等进行分类阐述。在4种方法中,吸附法的应用逐渐增加,故以吸附法为主进行详细介绍。吸附材料可分为金属氧化物复合吸附材料、碳基复合吸附材料、MOFs复合吸附材料、生物质复合吸附材料。而复合吸附材料通常以功能性配体与载体通过嫁接法或浸渍法等进行复配合成,因而相对普通的吸附剂具有更高的吸附容量与选择性,且吸附迅速。指出在未来的发展方向中,为推进贵金属钯回收的高选择性、高回收率,吸附法将成为首选,同时可实现回收的绿色环保。
  • 梁标, 蔡德所, 莫崇勋
    功能材料. 2020, 51(11): 11017-11024. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.003
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    疏浚底泥作为一种利用价值很高的固体废弃物,其陶粒化研究越来越备受关注。阐述了底泥烧胀陶粒的机理;探讨了成球方式、干燥工艺、预热参数和焙烧参数等制陶工艺与陶粒性能的关系;分析了底泥烧胀陶粒过程中重金属固化的原理;介绍了底泥烧胀陶粒在水处理滤料、建筑材料等方面的应用,表明其在工程中的应用效果显著;指出虽然现阶段相应规范的缺乏使底泥陶粒的推广受到一定的限制,但其仍具有较大的发展前景。
  • 张建民, 刘悦, 李红玑
    功能材料. 2020, 51(11): 11025-11030. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.004
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    对凹凸棒石酸碱改性从而提取硅源,并以CTAB为模版剂,水热合成法制备了MCM-41介孔分子筛,为下一步改性分子筛的制备奠定了基础。接着采用溶胶凝胶法所制备的TiO2溶胶为Ti源,制备好的MCM-41作为载体,通过等体积浸渍法成功合成了改性介孔分子筛Ti-MCM-41。本试验采用的表征手段包括N2吸附-脱附、XRD及UV-Vis谱图,主要对改性后的Ti-MCM-41进行了样品表征以及表征结果分析。后将制备的介孔分子筛应用于对碱性染料MB的吸附实验,研究了介孔分子筛MCM-41和Ti-MCM-41的吸附时间对吸附过程的影响发现Ti-MCM-41具有更佳的吸附性能,并对其进行了吸附动力学以及等温曲线模型研究,结果得出Ti-MCM-41对MB的吸附符合拟二级动力学曲线,且属于Freundlich型吸附等温线。
  • 曲一飞, 王琪, 戴红旗
    功能材料. 2020, 51(11): 11031-11041. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.005
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    随着印刷电子产业的蓬勃发展,寻找能够尽可能满足产品多项要求并且可以简化工艺、控制成本的导电油墨已经成为当下研究的热点。石墨烯凭借自身出色的导电、热力学、光学、机械性能,赋予了柔性电子产品更高的灵活性和易加工性,在保证导电性能的同时降低了成本。本文着重介绍了石墨烯及相关复合导电油墨研究的新进展;简要介绍了石墨烯油墨的各项制备方法,并就石墨烯导电油墨附着在承印物上的最新技术,相关应用等问题进行了综述。
  • 综述·进展
  • 郭少青, 董弋, 孙万兴, 刘洋, 董红玉, 李鑫
    功能材料. 2020, 51(11): 11042-11051. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.006
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    纳米银由于具有纳米尺寸效应可改善和提高导电浆料的低温烧结性能、流变性能及导电性能,导电浆料中纳米银的添加成为目前导电浆料的研发热点。本文对纳米银制备的物理法、化学法和生物法进行了系统总结,并重点叙述了纳米银在太阳能电池片用导电银浆、电子元器件导电连接用导电胶以及印刷电子线路板或射频识别标签用导电油墨中的应用研发情况。随着柔性印刷电子技术以及异质结和薄膜太阳能电池的发展,导电银粉的纳米化将是导电浆料发展的趋势。
  • 方华, 孟凡腾
    功能材料. 2020, 51(11): 11052-11059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.007
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    石墨烯和多孔碳等碳材料在电化学储能领域得到了广泛的应用。具有协同效应的石墨烯/多孔碳基复合材料能够充分发挥出石墨烯和多孔碳自身的优势,作为储能设备的电极材料展现出了良好的电化学性能。综述了近几年来关于石墨烯与多孔碳的二元/三元复合材料的研究进展,主要从合成方法、碳前驱体、结构设计、构效关系以及在不同储能器件中的应用等几个方面进行了系统的阐述。最后对石墨烯/多孔碳基复合材料的研究方向进行了展望。
  • 高建明, 杜宗沅, 马舒佳, 程芳琴
    功能材料. 2020, 51(11): 11060-11068. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.008
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    在当今矿产资源短缺的背景下,矿产资源的高效清洁利用是国民经济可持续发展的迫切需求。铁氧体材料由于具有独特的电磁性能被广泛应用到电子电讯、催化、医药、新能源等各个领域,因此,多金属共伴生矿产资源协同利用制备铁氧体材料成为其清洁高效利用的重要方式之一。在对铁氧体材料的结构、性能、应用与合成进行总结的基础上,详细分析了含锰矿物、红土镍矿、菱镁矿等多金属共伴生矿的成分、矿相特点,进一步对多金属共伴生矿产资源协同利用制备铁氧体材料及其应用的研究进展进行了综述。系统总结了针对不同成分、矿相特点的矿产资源在制备铁氧体材料时采取的技术策略与路线,分析了金属元素在转化利用过程中的迁移规律及矿相调控机制,阐述了矿产资源中微量元素对铁氧体材料结构和性能的影响规律与调控机制,为多金属共伴生矿产资源的高效清洁利用和铁氧体材料的低成本合成提供理论基础和技术支撑。
  • 文哲, 王美涵, 雷浩, 黄奕博, 马佳玉, 侯朝霞, 张钧
    功能材料. 2020, 51(11): 11069-11075. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.009
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    柔性衬底具有成本低、形变能力强等优点。在柔性衬底上沉积电致变色性能优异的三氧化钨(WO3)薄膜拓展了电致变色器件在可穿戴电子设备、防眩目眼镜和军事伪装等领域的应用。本文比较了适用于电致变色器件的不同柔性衬底;介绍了在柔性衬底上制备纳米结构WO3薄膜的方法;综述了基于柔性衬底WO3薄膜的电致变色性能;最后提出柔性电致变色器件现存问题及未来发展趋势。
  • 王帅, 宋广生, Cuie Wen, 马扬洲
    功能材料. 2020, 51(11): 11076-11082. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.010
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    硅被认为是最有前景的锂离子负极材料之一,具有比容量高,电位平台低,储量丰富等优势,但初始库仑效率低等问题限制了其在锂离子电池中的应用。为此,本文通过文献调研研究了初始库伦效率偏低的内在机理,着重从包覆、预锂化、纳米化、电解液改性等技术综述提高硅负极材料的初始库仑效率的方法并对未来发展趋势做了简单的展望。
  • 赵伟繁, 戴亮, 王刚, 未碧贵, 韩涛
    功能材料. 2020, 51(11): 11083-11088. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.011
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    社会发展的节奏加快使得工业废水和生活污水的排放量越来越大,污泥的产量也随之增加,同时环境中的重金属所带来的环境风险也日益严峻。污泥生物炭具有发达的孔隙结构和丰富的官能团,而且化学性质稳定,是一种性能优异的重金属吸附材料,其具有原料来源广、低成本和良好的物理化学表面特性等优点,在重金属环境修复领域的应用前景广阔。文章重点介绍了微波热解法、水热炭化法和常规热解法等污泥生物炭制备方法,以及酸改性、碱改性、蒸汽活化改性及浸渍法改性等物理化学改性方法,阐述各种制备方法及改性方法的研究现状,并予以评价,最后提出热解制备及功能性改性中实际面临的主要问题及今后发展的方向。
  • 柳杨春, 徐丽慧, 万晶, 袁小玲, 徐伟
    功能材料. 2020, 51(11): 11089-11095. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.012
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    超疏水导电材料同时具有超疏水性和导电性,具有广泛的应用前景。介绍了超疏水导电材料的基本原理,阐述了超疏水导电材料的制备方法,分析了超疏水导电材料的主要应用领域,如电磁屏蔽纺织品、可穿戴传感器和除冰/防冰领域,概括了超疏水导电材料研究中目前存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。
  • 陈含笑, 杨淇慧, 盛苏
    功能材料. 2020, 51(11): 11096-11102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.013
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    综述了近年来基于钛酸锶钡(BST)材料的性能研究。讨论了不同制备条件,不同基底以及掺杂不同物质对BST性能的影响,并对提高钛酸锶钡的性能做出了展望。BST的电性能会受到物理特征的影响。可通过控制制备工艺参数或添加掺杂剂来影响BST的致密化和微观结构,从而提高介电性能,并进一步影响材料的储能密度。掺Bi的BST陶瓷表现出典型的弛豫性能。Zr的取代提高了介电常数的频率稳定性,并且明显降低了介电损耗。Mn的掺杂可以有效抑制介电损耗,适量的掺杂可提高可回收能量密度和效率。适度的铈掺杂有利于改善介电性能。叶绿素的掺杂有望减少材料的晶体缺陷并增加强度,同时可提高样品的反射率。
  • 研究·开发
  • 张颖, 刘晓峰, 阎述韬, 李鑫
    功能材料. 2020, 51(11): 11103-11109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.014
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    环氧树脂基玻璃纤维复合材料因其力学性能好、制备简单、成本低得到了广泛应用。然而,玻璃纤维复合材料与碳纤维复合材料相比存在强度和弹性模量较低的问题,在一定程度上限制了其在一些领域的应用。在环氧树脂中添加碳纤维粉,制备了碳纤维粉改性环氧树脂基玻纤复合材料,并研究了碳纤维粉尺寸及掺量对复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响。结果表明,向环氧树脂中添加碳纤维粉能明显改善复合材料的拉伸性能和弯曲性能;随着碳纤维粉掺量的增加,材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势;添加质量掺量20%的1000目碳纤维粉的玻纤复合材料的强度提升最大,与不掺碳纤维粉的玻纤复合材料相比,其拉伸强度提高67%,弯曲强度提高92%。因此,利用碳纤维粉改性环氧树脂,可以以相对较低的成本改善玻纤复合材料的力学性能,有望进一步扩展玻纤复合材料的应用。
  • 李林安, 戚佳颖, 林泽辉, 杨启航, 李传崴, 王志勇, 张庆
    功能材料. 2020, 51(11): 11110-11115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.015
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    探讨了纤维增强MgO/SiO2水泥的水化机理,重点研究了MgO/SiO2混合比例对该体系水化反应过程的影响。通过抗拉/抗弯强度等测试,研究了MgO/SiO2混合比例与老化时间对材料力学性能的影响,确定了材料性能随MgO/SiO2混合比例的变化规律,获得了最优配方;利用SEM、FT-IR等对MgO/SiO2复合材料水合产物的形貌和组成进行了表征;采用pH值和离子浓度表征,研究了MgO/SiO2水泥的水化过程。结果表明,MgO/SiO2混合体系的水化产物为Mg(OH)2和水化硅酸镁凝胶,MgO/SiO2水泥的力学性能受Mg(OH)2与水化硅酸镁凝胶共同作用的影响,60%MgO-40%SiO2混合比为水泥复合材料的最优配方;加入木质纤维素纤维的60%MgO~40%SiO2试件,第1 d老化时的抗弯强度约为9.2 MPa,相较于普通水泥的7.3 MPa,增长达26%,且经过10 d的加速老化,其抗弯强度仍比普通水泥高。可知在MgO/SiO2中加入木质纤维素纤维可显著增强MgO/SiO2水泥的抗弯强度,改善其力学性能。
  • 侯莹莹
    功能材料. 2020, 51(11): 11116-11120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.016
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    采用单掺杂、混合掺杂聚丙烯纤维(PF)和钢纤维(SF)的方法,制备了混杂纤维增强混凝土(HFRC)。利用液压试验机、落锤试验、硫酸钠浸泡腐蚀等方法评估了纤维增强混凝土的抗压强度、冲击韧性以及耐硫酸盐腐蚀性能;通过研究吸水率,分析了纤维增强混凝土的腐蚀机理;并采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)研究了SF0.5/PF0.3混凝土样品的耐硫酸盐腐蚀性能。结果表明,SF和PF混合掺杂可以显著提高混凝土的抗压强度和压缩韧性,SF0.5/PF0.2样品的抗压强度最高;随着纤维体积分数的增大,纤维增强混凝土的韧性提高,初裂纹减小,极限冲击破坏次数增加,其中 SF1.0/PF0.2样品的耐冲击性能最优,比未掺杂纤维的普通混凝土样品增加了173%;吸水率越高,混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力越差;混合纤维的掺杂有助于降低吸水率,从而提高混凝土抵抗硫酸钠溶液的腐蚀能力,SF0.5/PF0.1、SF0.5/PF0.2、SF0.5/PF0.3和SF1.0/PF0.2样品的7 d耐抗腐蚀系数相对于普通混凝土分别提高了13.89%、15.45%、17.04%和15.2%,其中SF0.5/PF0.3混凝土样品的7 d耐抗腐蚀系数最高,可以达到96.11%。
  • 毛全元, 黄柳宁, 梁贵超, 曾建强, 郭平生, 钟新仙
    功能材料. 2020, 51(11): 11121-11127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.017
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    采用水热法制备α型和β型两种晶型的MnO2。以自制MnO2或商业MnO2为氧化剂和牺牲模板,采取化学氧化聚合法制备聚苯胺(PANI)纳米材料,采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(TEM)、傅里叶红外变换光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)对其微观形貌和结构进行表征。以PANI为活性物质,1.0 mol/L H2SO4水溶液为电解液,组装成对称型超级电容器,并用循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗(EIS)和恒流充放电(GCD)等电化学测试手段研究其电化学性能。实验结果表明,所制备得的α-MnO2和β-MnO2均为单一晶相,产率高,纯度好,颗粒均匀。以β-MnO2制得的聚苯胺(B-PANI)为分散均匀的纳米纤维(夹杂纳米管)结构,结晶度高,电流密度为1.0 A/g时,B-PANI材料的比容量为600.00 F/g,具有较高的比容量。
  • 陈淑花, 于驰, 赵启成, 许利丽, 孙婷婷, 詹世平, 王景昌
    功能材料. 2020, 51(11): 11128-11133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.018
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    以微晶纤维素(MCC)与壳聚糖(CS)为原料,首先通过对微晶纤维素氧化获得氧化微晶纤维素(MCC(O)),随后通过1-乙基-( 3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐( EDC) /N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)偶交联剂制备氧化微晶纤维素-壳聚糖接枝物(CS-g-MCC(O))。利用傅里叶变换-红外光谱仪,接触角测量仪,差式扫描量热仪,XRD衍射仪对该接枝共聚物进行表征,判断接枝是否成功,测量接枝率并考察了接枝后亲水性、热稳定性、结晶性的变化。结果表明:通过接枝,改善了氧化微晶纤维素与壳聚糖作为单体的性能,当CS分子量为5万,氧化微晶纤维素和壳聚糖的含量为1∶2,EDC和NHS的含量比为3∶1时,反应温度为60 ℃,其接枝率达到最大值61.2%。通过接枝改性使CS与氧化微晶纤维素在各项性能上相互改善相互促进,从而获得性能更优异的生物医用材料。
  • 焦玉荣, 杨赛, 张亚, 马向荣, 马亚军, 白小慧, 邢艳, 弓莹, 杨超龙
    功能材料. 2020, 51(11): 11134-11139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.019
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    以石墨为原料采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以钛酸丁酯为前驱体采用溶胶-凝胶法制备GO/TiO2载体,进而用水热法合成出GO/TiO2/Fe3O4复合光催化材料。通过FTIR、XRD、SEM和DRS等表征手段对催化剂的组成、形貌及结构进行分析。并且将其应用于光催化降解甲基橙(MO)溶液,考察了催化剂种类和催化剂用量对降解效果的影响。实验结果表明:GO/TiO2/Fe3O4复合催化剂稳定性高,催化活性强;0.06 g 该磁性复合材料对50 mL 10 mg/L的MO溶液光照120 min的条件下降解率为95.4%;且催化降解过程符合一级动力学模型。
  • 倪倩, 吴传栋, 孙瑶, 苏胤, 王耀, 甘章华
    功能材料. 2020, 51(11): 11140-11146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.020
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    采用超重力场凝固制备不同Co含量的AlNi2.5Cox(x=0,0.1,0.15,0.2)合金,通过选择性腐蚀成功制备出Al-Ni-Co纳米纤维粉末,研究了不同Co含量对Al-Ni-Co纳米纤维显微结构和高温稳定性的影响规律,研究结果表明,超重力场凝固过程中添加少量Co元素能有效细化Al3Ni,当Co含量为0.1%(原子分数)时,其纤维平均直径为132nm。选择性腐蚀制备Al-Ni-Co纳米纤维粉末的高温稳定性实验结果表明,高温氧化后纳米纤维粉末的形貌无明显变化,Co元素的添加能提高纳米纤维粉末的高温稳定性。
  • 黄誓成, 陆映东, 黄作, 张倍维, 方志杰, 曾纪术
    功能材料. 2020, 51(11): 11147-11151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.021
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    在制备α-Ni(OH)2纳米片和g-C3N4的基础上,通过水热法合成了α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构表征,并用电化学工作站研究了复合材料的电化学性能。结果表明,经复合g-C3N4后α-Ni(OH)2纳米片尺寸明显变小,分散更加均匀;其中20.6%-g-C3N4/α-Ni(OH)2复合材料在以1 mol/L KOH电解液条件下,在10 mA/cm2电流密度下析氧过电势为333.5 mV,显著优于纯相g-C3N4和α-Ni(OH)2。为利用低成本的α-Ni(OH)2代替贵金属催化剂在电催化制氧商业化提供了可能。
  • 王建航, 许志彦, 张玉鹏, 侯学清, 蔡晓东, 李玉美, 潘贵英, 宝冬梅
    功能材料. 2020, 51(11): 11152-11158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.022
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    近年来,磷杂菲阻燃剂因反应活性高、相容性好而被广泛应用于阻燃环氧树脂(EP)。首先,以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和P2S5为原料,甲苯为溶剂,在氮气保护下合成磷杂菲阻燃剂9,10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS);其次,将其添加到EP中制备磷杂菲/环氧树脂复合材料(DOPS/EP);再次,通过TG/DTG方法研究了DOPS/EP的热分解过程;最后,采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coast-Redfern法对DOPS/EP热分解过程中的非等温热分解动力学数据进行了分析,求出热分解反应的活化能和指前因子,并推测出可能的热分解反应机理及其动力学方程。实验结果表明,DOPS/EP的热分解过程分为两个阶段,其热分解动力学参数分别为EK1(DOPS/EP)=163.82 kJ/mol,lnAK1=35.60,EO1(DOPS/EP)=164.36 kJ/mol,EK2(DOPS/EP)=195.59 kJ/mol,lnAK2=35.67,EO2(DOPS/EP)=196.18 kJ/mol;其两个阶段的机理函数均为g(α)=[-ln(1-α)]4,反应级数n=4,热分解机理均属于随机成核和随后增长反应。
  • 张玉碧, 李振军, 杨晓亮, 张红松
    功能材料. 2020, 51(11): 11159-11164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.023
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    Ni-Fe-Cr基合金是在GH925合金基础上,通过增Ni、Al降Cr、Ti获得的一种改进型沉淀硬化型高温合金。采用差热扫描量热/热重法(DSC/TG)、SEM/EDS、XRD等方法分析测定了Ni-Fe-Cr合金在800、900、1000 ℃恒温下空气中的氧化动力学。研究发现,合金在800和900 ℃时,氧化初期呈波动性变化,这与该温度下强化相γ″-Ni3Nb转变为板条状δ-Ni3Nb组织有关,氧化膜稳定后,氧化增重遵循线性增长。在1 000 ℃时,合金氧化动力学符合抛物线规律,但初始氧化速率更大,氧化膜有开裂现象。不同温度下表层氧化物主要由Cr2O3、Fe2O3、NiO、TiO2以及尖晶石结构的NiCr2O4和CrTiO3组成,内层氧化物主要是Al2O3和TiO2
  • 工艺·技术
  • 郭光玲
    功能材料. 2020, 51(11): 11165-11170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.024
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    单一混凝土存在韧性差、易开裂等缺陷,为增强混凝土材料的应用性能,将钢纤维混入其中制成钢纤维增强混凝土是当前的主要解决措施。为验证该措施的有效性,采用表观密度法进行配合比设计,配制出单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件,并以单一混凝土试件为对比试验组。分别采用SEM、XRD和万能试验机等研究了试件的断面形貌、元素组成和力学性能。在力学性能分析阶段,研究了不同荷载作用下、不同钢纤维掺量条件时,单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件的力学性能指标。结果表明,钢纤维增强混凝土试件的结构均匀且连续,具有较大的比表面积,试件受力后可以增大内部钢纤维表面的摩擦;钢纤维增强混凝土试件中C含量明显升高,占比达44%,试件的强度等级增大;通过对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、断裂韧性和弹性模量等方面的研究,可知钢纤维增强混凝土试件的整体力学性能明显优于单一混凝土试件,说明钢纤维能够有效增强混凝土性能,提高混凝土韧性,防止裂缝出现。
  • 贾宏杰, 程树英, 马为民, 胡晟, 崔广州, 林真, 周健飞, 钟胜铨
    功能材料. 2020, 51(11): 11171-11174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.025
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    利用磁控溅射法在玻璃基片上沉积Sn/Cu叠层前驱体并将前驱体在H2S:N2气氛中硫化制备Cu2SnS3薄膜。制备出Cu/Sn原子比不同的薄膜样品,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描隧道显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、Hall测量系统等表征手段对薄膜进行性能表征。研究了Cu/Sn原子比对Cu2SnS3薄膜性能的影响。结果表明,制备的薄膜是($\bar{1}$131)晶向择优生长的Cu2SnS3多晶薄膜,当Cu2SnS3薄膜的Cu/Sn原子比为1.91时,获得结晶性能优异、半导体性能满足太阳电池对吸收层要求的P型Cu2SnS3半导体薄膜,此薄膜在其光学吸收边具有较高的光吸收系数2.07×104 cm-1、合适的载流子浓度6.6×1018 cm-3、较高的载流子迁移率5.1 cm2 v-1s-1及较窄的禁带宽度0.97 eV。
  • 王哲, 殷文强, 谢利娟, 于淳义, Azhar Ali Haidry
    功能材料. 2020, 51(11): 11175-11181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.026
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    二氧化钛因为其优异的灵敏度和物化稳定性,被认为是挥发性有机气体(volatile organic chemicals, VOCs)传感应用的潜在候选者之一。中通过水热法合成(1%~5 mol%)Sn掺杂多孔TiO2纳米颗粒。通过测试基于Sn掺杂TiO2纳米颗粒传感器对丙酮的气敏响应,研究其气敏性能,证明了Sn掺杂片状多孔TiO2纳米颗粒在气体传感器领域的潜在应用前景。例如,气敏测试结果表明:Sn-TiO2显著降低了工作温度,3 mol%Sn-对丙酮具有高响应(Rs~42.35),快速的响应(16 s),恢复时间(8 s),良好的选择性以及稳定性。通过XRD、XPS、EDS、SEM、TEM等手段对合成的Sn-TiO2纳米颗粒进行了结构和形貌表征,以了解和验证其传感机理,并在此基础上,讨论了一种合理的传感机制。
  • 何祖宇, 李普旺, 杨子明, 王超, 刘运浩, 姚金胜, 宋书会, 周闯
    功能材料. 2020, 51(11): 11182-11188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.027
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    丁香精油是一种天然的高效抑菌剂,但是由于其水溶性差,限制了其广泛应用。研究以软脂酸(PA)为疏水基团,以N-乙酰-L半胱氨酸(NAC)为亲水基团,合成了具有两亲性的壳聚糖衍生物(PA-CS-NAC),并进一步制备了丁香精油-两亲性壳聚糖载药纳米胶束(NMs)。傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱表明,PA和NAC都成功接枝到壳聚糖上。扫描电镜结果显示,NMs的形貌呈现分散均匀的圆球状。研究结果表明,丁香精油-两亲性壳聚糖载药纳米胶束在室温条件下具有pH响应性能,其对灰葡萄孢菌的抑菌性能较未包埋的丁香精油提高10%以上,抑菌性能显著提高。
  • 苏倩, 尹立孟, 孙松伟, 陈玉华
    功能材料. 2020, 51(11): 11189-11193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.028
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    为了获得0.2 mm板厚的NiTi形状记忆合金(NiTi-SMA)焊缝金属与母材相变温度差异不大的焊接接头,以满足实际应用需要。采用添加焊丝的方式在焊缝中引入Nb元素,焊后时效处理焊接接头,以实现调控焊缝金属相变温度,使其达到与母材相变温度相近的水平。结果表明,添加Nb丝的NiTi-SMA接头焊缝主要由B2、B19′、NbTi、Nb及(NiTi,Nb)组成;600 ℃时效处理后焊缝金属析出Ni4Ti3;通过“Nb元素调控+600 ℃时效处理”,使母材和焊缝的M-A相变温度趋于一致。
  • 李文超, 刘国忠, 张公平, 檀杰, 申星梅, 郑翠红
    功能材料. 2020, 51(11): 11194-11199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.029
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    尝试采用新颖的层状硅酸镁铝为包覆剂,对气雾化铁硅合金磁粉芯进行绝缘包覆,采用扫描电镜和磁性能测试等技术,研究了包覆剂对磁粉表面形貌以及磁粉心磁学性能的影响。结果表明,与常用的磷酸二氢铝的包覆剂相比,采用新颖的硅酸镁铝包覆的铁硅合金磁粉包覆层更加均匀、致密,无析晶现象;在1~1000kHz频率范围内,二者包覆的磁粉心有效磁导率都有良好的频率稳定性,但硅酸镁铝包覆的磁粉心直流叠加特性、品质因素和功率损耗都优于磷酸盐包覆的磁粉心。
  • 樊亚龙, 文怀兴, 韩昉, 何乃如, 陈威, 陈体军, 贾均红
    功能材料. 2020, 51(11): 11200-11206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.030
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    针对钛合金冷拉拔出现的表面加工硬化、加工效率低;以及产品表面平整性差的现存问题,探索研究钛合金在腐蚀介质下的电化学腐蚀对其表面摩擦学行为的影响及其机制,以期为未来钛合金电化学拉拔工艺应用提供理论基础。采用球-盘式往复摩擦试验机、电化学工作站研究TC4钛合金在硫酸溶液中的电化学腐蚀摩擦行为,分析不同外加电位、滑动速度与摩擦系数、磨损形貌的关系。结果表明:滑动摩擦产生的接触区局部塑性变形促进了磨痕处阳极溶解,引起开路电位负移与腐蚀电流增大。当外电位从-0.3 V增大到1.0 V,摩擦系数先减小后增大。在外加阳极电位促进腐蚀作用下,试样表层的腐蚀产物能够对其表面形貌与磨损机制产生影响,从而有效改善TC4表面的摩擦学性能。
  • 程马遥, 曾洋, 杨虹
    功能材料. 2020, 51(11): 11207-11213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.031
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    为提高水泥基材料的性能,将碳纳米管作为增强组分,利用超声分散方法制备了碳纳米管增强水泥基注浆材料,并对其注浆性能进行了分析。通过力学性能测试、稳定性测试、流变性能实验、耐久性实验和抗裂性能实验等分析了碳纳米管掺量对注浆材料试样的抗压强度、抗折强度、稳定性、流变性、耐久性和抗裂性能等的影响。结果表明,当碳纳米管掺量为0.4%(质量分数)时,注浆材料试样的抗压强度与抗折强度最佳,分别可达22.6和5.2 MPa,相比未掺碳纳米管试件的16.2和3.2 MPa,分别提高了39.5%和62.5%;当碳纳米管掺量增加到0.5%(质量分数)时,注浆材料试样达到稳定的时间和浆状物剩余体积相比未掺碳纳米管试件分别提升了60.0%和6.8%,说明随着碳纳米管掺量的增加,注浆材料试样的稳定性逐步提升;在注浆材料中加入碳纳米管,能够形成横竖交错的组织形状,产生絮凝结构,在一定程度上增加了注浆材料试样的剪切应力,提高了注浆材料的流变性;碳纳米管的掺入,能够有效提升注浆材料试样的抗氯离子渗透能力、耐久性和抗裂性能,降低注浆材料试样的析水率。碳纳米管增强水泥基注浆材料的各项性能符合实际施工应用需求,适合推广使用。
  • 韩想, 阿迪拉·阿布都热西提, 贺小刚, 冯昱龙, 楚刚辉
    功能材料. 2020, 51(11): 11214-11220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.11.032
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    采用简易的方法制备了一种锌掺杂二氧化硅吸附剂,建立了一种通过近红外漫反射光谱快速选择性测定雪菊中木犀草苷的分析方法。在讨论对吸附剂吸附率的影响条件中,对pH值、吸附剂的用量和吸附时间进行了研究。用近红外光谱方法对富集了木犀草苷的吸附剂直接进行检测,并且在对模型的定量校正过程中使用了偏最小二乘法。以上研究发现,在中性条件下常温吸附20 min吸附剂质量为0.25 g时,木犀草苷的吸附率可达到87.1%;经SNV处理后,木犀草苷校正模型的参考浓度和预测浓度两者之间的相关系数是0.9909,预测回收率在87%~118%范围内。结果表明,锌掺杂二氧化硅吸附剂可以有效地富集雪菊中微量的木犀草苷,将近红外光谱和化学计量学方法相结合实现了雪菊中微量的木犀草苷快速、灵敏、选择性地测定。这对于其他药食两用植物中微量活性成分的检测提供了参考依据。