2025年, 第56卷, 第7期　刊出日期：2025-07-30

  

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  本期中英文目录、封面

  功能材料. 2025, 56(7): 0-0.

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  POSS基泡沫稳定剂对硬质聚氨酯压缩性能的影响机理

  陈晓, 程柏杰, 光善仪, 徐洪耀

  功能材料. 2025, 56(7): 7001-7007. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.001

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  为提升硬质聚氨酯材料的力学性能,研究以巯基POSS (SH-POSS) 为有机-无机纳米桥梁,采用“烯-硫醇”点击化学反应,结合疏水基团单端乙烯基聚二甲基硅氧烷 (VDMS)、2-壬烯酸甲酯 (FEMA) 以及亲水基团聚乙二醇单丙烯酸酯 (APEG400) 和烯丙基聚醚 (APEG750) 制备了新型POSS基杂化泡沫稳定剂。利用傅里叶红外光谱和核磁共振波谱对目标杂化材料进行了分子结构表征,通过测试其表面张力、溶解性及力学性能,评估了不同化学结构泡沫稳定剂对泡沫压缩性能的影响。结果显示,POSS基复合材料结构可控的分子特点能使其表面张力低至25.31 mN/m,聚醚链段的存在能有效改善组分间相容性,显著提高了气泡稳定性。该纳米杂化材料可有效吸附于硬质聚氨酯泡沫结构内部,增强泡壁强度,赋予泡沫材料更加细腻均匀的泡孔分布及优异的力学性能,压缩强度提升至205.29 kPa。
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  CsPbBr₃@MOF复合材料的制备及稳定性分析

  杨宇轩, 杨晓华, 陈健壮, 沈建华, 张建鹏, 杨晓玲

  功能材料. 2025, 56(7): 7008-7014. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.002

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  钙钛矿材料因具备结构可调、光电特性优异、制备成本较低等优点,在光电探测领域获得广泛关注。针对钙钛矿量子点目前存在的环境稳定性差的关键问题,采用固相模板法在金属有机框架材料MOF-5(Zn)孔隙内实现了钙钛矿量子点的原位合成,成功制备出具有优异稳定性的CsPbBr₃@MOF复合材料。通过透射电镜和X射线衍射表征证实了CsPbBr₃量子点成功合成并填充在MOF孔隙中。利用X射线光电子能谱分析了CsPbBr₃@MOF的化学组成和表面结构。同时,采用紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计和瞬态荧光光谱研究了CsPbBr₃@MOF的光学性能。基于荧光光谱强度的变化趋势,证实了复合材料CsPbBr₃@MOF的水、光和热稳定性相较于CsPbBr₃,获得显著提升。该研究为提高钙钛矿量子点的稳定性并拓展其应用提供了新思路及解决方案。
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  银纳米线/聚多巴胺/棉复合导电织物的制备及服役性能研究

  葛倩茹, 季书林

  功能材料. 2025, 56(7): 7015-7021. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.003

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  采用聚多巴胺(PDA)对纯棉织物(CF)进行改性预处理,通过简单的浸渍-干燥法将银纳米线(AgNWs)固定到织物表面,成功制备AgNWs/PDA/CF复合导电织物。分析了聚多巴胺改性织物的表面形貌,对比了AgNWs/CF与AgNWs/PDA/CF的导电性能与力学服役性能。结果表明,改性预处理成功在织物表面形成PDA涂层,有效提高了织物对AgNWs的吸附能力,复合导电织物方阻低至9 Ω/sq。同时,使用弱酸性洗涤剂在家用洗衣机中洗涤1 h后,AgNWs/PDA/CF的电阻变化率约为150%(AgNWs/CF在同样条件下的电阻变化率为6 000%)。此外,AgNWs/PDA/CF具有优异的力学稳定性,能够抵抗折叠、剥离等机械破坏。
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  AuNPs掺杂铜基石墨烯电极的制备及其与镓金属界面性质的研究

  纪越, 梁亚松, 张志佳

  功能材料. 2025, 56(7): 7022-7028. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.004

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  探究了金纳米颗粒(AuNPs)对铜基石墨烯(Cu-Gr)复合材料电极及其与镓基液态金属界面接触的微观影响机制。通过化学气相沉积法(CVD)和浸渍还原法制备了AuNPs掺杂的Cu-Gr三维导电复合材料电极。采用SEM,XPS,XRD和拉曼等实验手段对电极材料的成分和微观形貌进行表征。为了探究AuNPs掺杂影响的微观机理,利用第一性计算原理分析了Au掺杂Cu-Gr电极和Cu-Gr与镓(Ga)金属界面的态密度和投影态密度。研究结果表明,AuNPs掺杂前后复合材料电极电阻值降低了15.0%;C的p带中心从-4.112降低到-4.873 eV,优化了C的电子活性,加速了界面之间电子传输;Cu-Gr界面结合能从0.026增加到0.959 eV,提高了复合材料电极的稳定性能;Au的d轨道与C的p轨道,Ga的p轨道形成p-d-p杂化形式,增加了界面之间的键合,提高了界面之间的载荷传递效率。
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  聚酰亚胺气凝胶的制备及其隔热性能研究

  王柏霖, 王子青, 余文涛, 潘浩楠, 宋建军, 闵永刚

  功能材料. 2025, 56(7): 7029-7034. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.005

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  分别以均苯四甲酸二酐(PMDA)和3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)与4,4′-二氨基二苯醚(ODA)和三乙胺(TEA)合成聚酰胺酸盐溶液,再通过冷冻干燥和热亚胺法制备聚酰亚胺气凝胶。探究单体和固含量之间的差异对聚酰亚胺气凝胶各项性能的影响。结果表明, BPDA型气凝胶的综合性能强于PMDA型气凝胶。BP2的导热系数低至0.04062 W/(m·K),在250 ℃下保温300 s后温度逐渐稳定在107.4 ℃,具有最佳的隔热性能。
综述·进展
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  氮化铝薄膜ⅢB族元素掺杂的研究进展

  朱焕能, 吴进, 王强

  功能材料. 2025, 56(7): 7035-7043. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.006

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  氮化铝(AlN)作为第三代半导体材料的代表之一,已经在多个应用领域引起了广泛关注。然而,本征AlN的压电性能不足以满足能量采集器、表面声波谐振器和体声波谐振器等微机电系统(MEMS)中压电器件的需求。重点探讨钪(Sc)掺杂氮化铝生成压电增强材料AlScN的效果及其机理。目前,制备AlScN压电薄膜的方法主要包括磁控溅射(PVD)、分子束外延(MBE)和有机金属气相沉积(MOCVD)。为了实现优异的压电性能,AlScN薄膜需要具备高压电性能、良好的c轴取向生长和优异的结晶性。目前的研究主要集中在调节Sc掺杂浓度、生长温度、Ⅲ/V比及衬底材料等方面,以提升AlScN薄膜的整体性能。相比之下,作为掺杂元素的钇(Y)和镱(Yb)展现出更大的应用潜力。它们不仅能够实现更高的掺杂浓度(理论上分别可达0.75和0.77),而且成本较Sc更低。这使得Y和Yb在未来压电器件中的应用前景更加广阔,为提高AlN的压电性能提供了新的研究方向。
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  FeCoNi基高熵磁性合金的力学与磁性能研究进展

  董培林, 李颉, 金立川, 李晋锋, 钟智勇

  功能材料. 2025, 56(7): 7044-7059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.007

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  金属磁性材料在航空航天、汽车工业和电子信息领域有着广泛的应用。随着科技发展,对金属磁性材料的力学性能提出了更高的要求,具有良好力学性能的磁性金属能够提高材料的使用可靠性,并且还能够降低材料的加工成本从而增加经济效益。传统金属磁性材料一般为金属间化合物或者非晶态化合物,其力学性能表现为强度和塑性不可兼得。高熵合金具有优异的力学性能,并且其固溶体的本质允许其有更多的成分选择空间以及可以选择多种强化方式对力学性能进行优化。利用高熵合金设计理念可以选择高浓度的磁性元素(Fe、Co、Ni)为基底元素来提供磁矩,通过组织调控合金的力学性能和磁学性能,这有助于设计具有优异力学性能和磁学性能的新型磁性合金。首先简单介绍了目前常用的几种强化高熵合金力学性能的方式,然后介绍了FeCoNi基高熵磁性合金与磁性功能相关的研究进展。着重介绍了几种设计具有良好力学性能高熵软磁合金的方式;其次介绍了FeCoNi基高熵磁性合金在作为永磁材料、磁热材料、高频磁性材料方面的研究进展。着重讨论了高熵软磁合金现有研究存在的问题,展望了FeCoNi基高熵磁性合金未来的发展趋势。
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  有机双荧光发射材料的研究进展

  王刚, 周云松, 杨美玲, 刘峰毅

  功能材料. 2025, 56(7): 7060-7069. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.008

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  有机双荧光发射材料具有两个独立的发射带。因其在荧光智能传感、超分辨成像、信息存储等领域的广泛应用而备受关注。综述结合应用实例,概述了两类不同的双荧光发射系统的研究进展,总结和归纳了基于不同设计原理所构筑的双荧光发射系统的特点,并对其环境敏感性的内在本质进行了讨论。最后,分析了目前有机双荧光发射材料在应用中存在的不足,以及开发新型双荧光发射材料所面临的问题,期望进一步推动智能响应性双荧光发射材料的设计和应用的发展。
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  碳化硼烧结技术研究进展

  魏岱淼, 赵国璋, 闫慧丰, 付继芳

  功能材料. 2025, 56(7): 7070-7079. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.009

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  碳化硼是一种具备高硬度、高模量、高熔点、低密度的陶瓷材料,其化学性质稳定,具有优秀的耐腐蚀能力和抗高温氧化能力,耐磨性优越并兼具良好的中子吸收能力。这些优异的性能使得碳化硼被广泛地应用在航空航天、化学化工、核工业等行业。综述了近年来国内外碳化硼烧结技术的研究进展,探讨了无压烧结、热压烧结、放电等离子体烧结、热等静压烧结、微波烧结、超高压烧结等各种碳化硼烧结技术的优缺点,以及它们对碳化硼烧结体最终致密度、微观结构和物理机械性能的影响,以期为碳化硼材料的研发和应用提供有价值的参考。
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  磷酸银光催化剂:合成、改性及多功能应用综述

  杨柳青, 卢定泽, 曾宜梅, 刘宇程

  功能材料. 2025, 56(7): 7080-7092. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.010

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  在光催化领域,磷酸银(Ag₃PO₄)作为一种备受瞩目的可见光驱动半导体光催化材料,因其适合的带隙特性与优异的量子效率使其能够在可见光照射下高效降解有机污染物、水分解产氢、展现出强效抗菌作用。当前,进一步提升其光吸收能力、优化载流子分离效率与改善光腐蚀问题是Ag₃PO₄基光催化剂的核心研究方向。依据Ag₃PO₄光催化剂的物理化学特性,详细分析了其光催化原理,揭示了光生载流子的动力学过程与复合抑制原理。通过对比沉淀法、胶体法、水热法、固相研磨法、化学氧化法等不同制备工艺,分析了其对形貌与性能的影响。针对现有材料存在的载流子迁移率低、光腐蚀等瓶颈问题提出了多维度改性策略,如形貌调控、离子掺杂、缺陷引入、构筑半导体异质结等,同时分析了各改性策略对Ag₃PO₄基光催化剂性能的影响机理。对Ag₃PO₄基光催化剂的应用领域进行总结,对其在环境治理、能源转换与杀菌消毒等领域的应用前景进行了展望。为该材料后续的深入研究与广泛应用提供关键参考与指引。
研究·开发
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  表面功能化的氧化石墨烯改性地聚物混凝土力学性能及抗盐蚀性能研究

  吕大为, 崔岳

  功能材料. 2025, 56(7): 7093-7102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.011

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  将乙二胺与氧化石墨烯(GO)通过脱水缩合反应制备了表面功能化的GO-NH₂,表面功能化改善了GO的亲水性,减弱了GO片层间的相互作用。随后将GO-NH₂掺入地聚物混凝土中,研究了表面功能化和GO-NH₂掺杂量对地聚物混凝土力学性能、微观形貌、孔径分布和抗盐蚀性能的影响。结果表明,表面功能化后的GO-NH₂水接触角从90.1°降低至64.9°,降低了GO片层之间发生团聚的概率。GO表面功能化和增大GO-NH₂的掺杂量均能够提升地聚物混凝土的水化程度,增大小尺寸孔隙的占比。随着GO-NH₂掺杂量的增多,地聚物混凝土的抗压强度和抗折强度均表现出先增大后降低的趋势。0.09% GO-NH₂在28 d时的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为47.7和7.2 MPa;其最大载荷和最大应力分别达到了214.3 N和3.9 mm。在Na₂SO₄溶液中进行干湿循环,地聚物混凝土中的腐蚀产物主要是钙矾石AFt和石膏,干湿循环50次时,0.09%GO-NH₂的质量损失率最低仅2.61%,相对动弹性模量最大为77.22%,具有最优的力学性能和抗盐蚀性能。
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  盐冻环境下橡胶改性混凝土的抗冻性能及损伤模型研究

  李高阳, 韦锋

  功能材料. 2025, 56(7): 7103-7112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.012

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  以橡胶颗粒为增强相,通过硅烷偶联剂KH-570对橡胶进行硅烷化改性处理,将改性后的橡胶颗粒掺入混凝土中,探究了KH-570改性处理对橡胶颗粒亲水性能、官能团结构的影响,以及改性处理的橡胶颗粒对混凝土力学性能、微观形貌、孔隙结构、抗冻性能的影响,并通过建立混凝土的损伤模型来评估混凝土的预估使用寿命。结果表明,采用KH-570对橡胶改性处理后,在橡胶颗粒表面引入了大量含氧官能团,橡胶颗粒的表面水接触角从138°降低至69.3°,由疏水性转变为亲水性。改性后的橡胶颗粒与水泥基体的界面粘接强度增强,孔隙和裂纹数量减少。改性橡胶颗粒掺杂量5%(质量分数)的混凝土试样的总孔隙率降至9.722%,28 d龄期的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别伟40.2和6.2 MPa。在冻融循环150次时,改性橡胶颗粒掺杂量5%(质量分数)的混凝土试样的质量损失率和相对动弹性模量分别为1.42%和76.6%,具有最优的抗冻性能,通过损伤模型预测出该混凝土预估使用寿命为29.45年。
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  基于DBU去掺杂的PEDOT:PSS薄膜结构及热电性能研究

  杨长安, 徐彭辉, 张荔

  功能材料. 2025, 56(7): 7113-7118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.013

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  聚(3,4-二氧乙撑噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)由于其商业化、高水溶性、低热导率和高柔性的特点使其在柔性热电薄膜领域中扮演重要角色。然而PEDOT:PSS中的绝缘PSS和高氧化态导电PEDOT导致其电导率和塞贝克系数较低。利用二甲基亚砜(DMSO)进行二次掺杂去除部分绝缘PSS,使导电PEDOT分子链的有序排列,进而优化PEDOT:PSS薄膜的微观结构,同时结合给电子试剂1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)进行去掺杂,实现了PEDOT氧化水平的调控。最终PEDOT:PSS柔性热电薄膜的室温功率因子最高可达48.17 μW m^-1 K^-2。此外,经过DMSO和DBU化学处理后的PEDOT:PSS薄膜,其变温热电输运行为符合Mott变程跃迁模型,说明其载流子的传输以热激发的无规则运动为主。研究为开发高性能的有机PEDOT:PSS热电材料提供了新思路。
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  聚乙二醇基复合相变材料性能表征与数值模拟分析

  钟金豹, 张剑, 范浩熙, 王永鹏, 孟祥一, 冯相龙

  功能材料. 2025, 56(7): 7119-7125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.014

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  采用熔融共混法,将相变材料聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)稳定吸附在网络内部,最大程度上解决了相变材料PEG的低导热和泄露问题,从而制成了用于电池热管理的复合相变材料(composite phase change material,CPCM)。研究发现,当PEG的含量在85.29%时,无泄漏现象发生,此时导热率为1.488 W/(m·K),是纯PEG的7倍。CPCM相变吸热从40.2 ℃开始到60.7 ℃结束,吸热焓值达到了160.9 J/g,相变放热从35.8 ℃开始到23.5 ℃结束,放热焓值达到了140 J/g。此外,CPCM在经历200次熔融/结晶循环后仍保持了较高的热稳定性和优异的热可靠性,在热储能应用中具有极强的竞争力。对其CPCM进行了数值模拟分析,结果表明,在相同条件下相对于纯PEG相变材料,CPCM具有较快的热响应速度和较高的储热能力,在实用性方面得到突破,应用前景广阔。
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  MXene/聚吡咯复合材料的制备及其超级电容器性能研究

  庞新语, 陈健, 乔轩, 邱建辉, 臧利敏, 杨超

  功能材料. 2025, 56(7): 7126-7134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.015

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  为解决MXene电极材料片层间易堆叠的问题,采用化学聚合法在MXene的表面及层间原位生长高导电性的聚吡咯(PPy)。PPy的引入显著增大了MXene的层间距,为电荷的转移提供了更多的活性位点,进而优化了电极的电化学性能。此外,PPy还提供了额外的氧化还原位点,进一步提高了电极的容量。为了制备柔性电极,采用丝网印刷工艺将MXene/PPy复合材料和活性炭(AC)油墨印刷在纸基上,成功制备出叉指型非对称微型超级电容器(AMSCs),并对电极材料的形貌、结构以及电化学性能进行了深入研究。结果显示,在0.5 mA/cm²电流密度下,该AMSC的面积比电容可达40.66 F/cm²。此外,其能量密度和相应的功率密度分别高达0.011 mWh/cm²和0.35 mW/cm²。研究提出的PPy改性MXene策略,优化了电极结构,有效提升了电极的电化学性能。
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  己胺氢溴酸对甲基溴化铅钙钛矿薄膜生长和发光性能的影响

  何小龙, 刘俊, 杨艳春

  功能材料. 2025, 56(7): 7135-7139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.016

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  高质量的甲基溴化铅钙钛矿薄膜是高性能发光二极管的重要保证。甲基溴化铅钙钛矿的快速结晶性会影响薄膜的致密性,限制了发光二极管的性能。采用己胺氢溴酸添加剂作为晶体表面包覆剂,通过控制甲基溴化铅钙钛矿晶体的生长速率,从而提高薄膜致密性。通过研究添加剂对甲基溴化铅钙钛矿薄膜晶体的生长过程、形貌结构和发光性能,结果发现,当己胺氢溴酸的掺入量为15%,烧结条件确定为70 ℃,4 min时,甲基溴化铅钙钛矿薄膜可以获得良好的表面形貌和发光性能。
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  原位合成(TiC+Al₃Ti)增强铝基复合材料组织及性能研究

  庄伟彬, 曹庆, 覃龙健, 孙川淼, 金忠贵, 刘敬福

  功能材料. 2025, 56(7): 7140-7145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.017

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  采用原位合成方法,制备了1%、3%、5%(质量分数)(TiC+Al3Ti)/6061铝基复合材料,研究了双相增强体含量对复合材料组织及性能的影响。在复合材料中,TiC颗粒分布于晶界处,而Al₃Ti相呈短棒状、分布于晶粒内部。复合材料的晶粒尺寸随着(TiC+Al₃Ti)含量的增加而逐渐减小,当(TiC+Al₃Ti)含量为5%(质量分数)时,晶粒细化效果最为显著,此时复合材料平均晶粒尺寸为43.02 μm。随着(TiC+Al₃Ti)含量的增加,铸态复合材料布氏硬度、抗拉强度、屈服强度以及最大抗压载荷逐渐增加,5%(质量分数)(TiC+Al₃Ti)/6061复合材料的各项力学性能最高,其值分别为104.57 HB、322.19 MPa、186.27 MPa、457.13 MPa。
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  载有纳米银的聚天冬氨酸基水凝胶的制备与抗菌性能研究

  纪盈盈, 张瑜, 张洪禹, 何盼

  功能材料. 2025, 56(7): 7146-7152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.018

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  以L-天冬氨酸为单体通过缩聚反应合成了高分子量的聚琥珀酰亚胺。采用γ氨基丁酸和乙醇胺对其胺解,然后N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)改性,得到羧基活化同时羟化的水溶性聚天冬氨酸。同时,以超支化聚乙烯亚胺 (PEI) 为稳定剂, 在硼氢化钠的作用下利用化学还原法制备了含有银纳米簇的PEI-AgNCs溶液。两种材料在水溶液中混合,30 s内即可形成酰胺键交联的水凝胶。采用扫描电镜、电感耦合等离子体技术、MTT比色法和涂布平板法对水凝胶的形貌、银离子缓释、生物相容性和抗菌性能进行了表征。实验结果表明,聚天冬氨酸与PEI-AgNCs混合形成的水凝胶,比单独与PEI形成的水凝胶生物相容性更好,且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果也更强。
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  镍掺杂MnO₂锌离子电池电极材料的制备及性能研究

  李娟, 冯云飞, 马璐琪, 聂乔楚同, 赵连洲, 张一诺, 彭文静, 吴炫如, 沈皓天

  功能材料. 2025, 56(7): 7153-7162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.019

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  水系锌离子电池因其高安全性、低成本和绿色环保等优点,被认为是一种极具发展潜力的大规模储能器件。MnO₂是一种廉价、高电压、高能量密度的正极材料,但也面临着导电性差、锌离子扩散速率慢、循环过程中易发生相变和结构塌陷等问题。采用水热法预嵌入不同比例的Ni²⁺对MnO₂进行改性,通过XRD、EDS和SEM考察了样品的结构、组成和形貌,利用电化学工作站和电池测试系统对组装的电池进行CV、EIS、GCD、C-Rate、GITT等一系列电化学性能测试。结果表明,Ni²⁺的引入不仅提高了MnO₂的电导率,而且降低了Zn²⁺与 MnO₂之间的强静电排斥作用,改善了离子嵌入和传输动力学,使水系锌离子电池获得了出色的容量、循环性能、倍率性能。其中样品NMO-0.3在电流密度为0.1 A/g时,首次放电比容量高达259.6 mAh/g,几乎是未掺杂MnO₂的最高比容量的2倍,经过200圈循环充放电后,容量保持在119.9 mAh/g,而未掺杂的MnO₂经200次循环后容量仅剩28.9 mAh/g。NMO-0.3经过倍率测试重新回到0.1 A/g的充放电条件下,电池容量恢复率高达83.8%,表现出较好的恢复性。储锌动力学分析表明,MO和NMO-0.3的容量主要受扩散过程控制,NMO-0.3的离子扩散系数比MO有显著提升。该研究为水系锌离子电池性能的提升提供了一定的参考。
工艺·技术
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  基于动态苯酚—氨基甲酸酯键的自愈水性聚氨酯

  王筠婷, 王媛, 张萍波, 俞在希

  功能材料. 2025, 56(7): 7163-7169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.020

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  以水为溶剂,以IPDI、PTMG、可再生植物多酚没食子酸(gallic acid,GA)等为原料,制备了一系列不同GA含量的自修复水性聚氨酯(GA-WPU),材料的自修复性能主要依靠动态苯酚—氨基甲酸酯键与氢键的协同作用。利用全反射傅里叶变换红外光谱仪、Zeta电位及纳米粒度分析仪、热失重分析仪、光学接触角测试仪、薄膜拉伸强度测试仪等分析GA改性自修复水性聚氨酯的结构和性能。通过结果可以看出,GA被成功引入聚氨酯分子链中,且随着GA含量的增加,GA-WPU的平均乳液粒径、疏水性、拉伸强度增加,断裂伸长率减小,GA-WPU-4的平均乳液粒径为77.74 nm,最大拉伸应力为35.99 MPa,接触角为91.4°;在GA含量适当时,材料的自修复效率随GA含量的增加而提高,GA-WPU-3在60 ℃环境中愈合24 h后自修复效率达到94.42%。
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  镁热还原法制备多孔硅碳复合锂电池负极材料

  孙超群, 安玉良, 谢驰, 孔汉文

  功能材料. 2025, 56(7): 7170-7174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.021

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  以白炭黑为基料,通过镁热还原法制备出多孔硅,再将多孔硅与石墨颗粒复合制备出多孔硅碳复合材料。通过XRD、BET和SEM对制备出的材料进行结构形貌表征,结果表明多孔硅材料表面疏松多孔且分布均匀,此结构可以有效缓解硅颗粒的体积膨胀效应;并对硅碳复合材料进行电化学性能测试分析,结果显示镁热还原制备的硅碳复合负极材料具有较好的电化学性能,首次放电比容量为529 mAh/g,30次循环后,可逆效率为99.47%,以上结果表明多孔硅与石墨复合改善了材料导电性而提高其电化学性能。
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  基于可变磁场的液态金属导热结构

  杨会, 石泰森, 李大超, 李建华, 赵若璠, 马淑珍

  功能材料. 2025, 56(7): 7175-7180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.022

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  高效的散热效率和器件热保护是大功率集成电路(ICs)必须具备的特性。尽管在ICs表面涂覆高导热材料涂层有望缓解热集中问题,但确保对高温芯片周围器件的热保护仍是挑战。受植物根系微观结构单向传输养分的启发,研究利用磁性液态金属液滴(MLMD)构建了一种能够自适应调控传热路径的高导热网络。这种方法旨在解决高功率ICs的热集中、无序性散热和器件热保护困难等挑战,从而提高热管理效率。研究通过控制磁场分布,规划了热传导网络的结构,以确保ICs的快速有序散热,同时保证网络的热保护性能。这种磁控生成的热传导网络不仅提高了ICs的热管理效率,而且在航空航天、电子和其他相关行业展现出广阔的应用前景。
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  氧化石墨烯再生混凝土的制备及耐久性能的研究

  王璇, 王淑娟

  功能材料. 2025, 56(7): 7181-7188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.023

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  采用对苯二胺(PPD)对氧化石墨烯(GO)进行了功能化处理,系统研究了PPD处理对GO结构和热稳定性的影响,并将PPD功能化处理后的GO掺入到再生混凝土中,探究了PPD-GO掺杂量对混凝土微观形貌、物相结构、力学性能及抗碳化性能的影响。结果表明,功能化处理成功将PPD接枝到GO表面,两者之间以共价键的形式结合,得到PPD-GO。PPD功能化处理后GO的碳骨架热稳定性得到提升,残留质量从43.1%提升至50.3%。适量的PPD-GO掺入再生混凝土后可以加速混凝土的水化反应,提高致密度,减少有害孔和多害孔的数量。随着PPD-GO掺量的增大,混凝土的抗压强度和抗折强度均先增大后降低,PPD-GO-0.06%试样的抗压强度和抗折强度达到了最大值,分别为47.6 和9.0 MPa,35 d时PPD-GO-0.06%的碳化深度最低仅为11.1 mm,具有优异的耐久性能。
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  聚丙烯纤维对再生砂浆力学性能及微观结构的影响

  覃源, 胡守彬, 周恒, 赵靖伟, 段明翰

  功能材料. 2025, 56(7): 7189-7199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.024

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  为了探究纤维掺入再生砂浆中的实用性,将建筑废弃骨料破碎、整形、筛分后,筛选Ⅲ类再生细骨料粗砂(RFA),设计不同体积RFA掺量(0%、10%、30%、50%)的水泥砂浆标准试件,并在每组掺量下设计含0.9 kg/m³的聚丙烯纤维(PPF)砂浆试件和不含PPF的砂浆试件。测定RFA和砂浆的矿物成分,不同RFA掺量下砂浆试件的力学性能,并对不同RFA掺量下的砂浆试件进行热重分析以及微观形貌观察。结果表明,RFA矿物成分相较NFA更离散,随着RFA掺量的增加,不含PPF的砂浆试件抗压强度先增大后减小,抗折强度和劈裂抗拉强度呈递减趋势。含PPF砂浆试件的抗压强度依次降低,抗折及劈裂抗拉强度在RFA替代率为10%达到最优。RFA和PPF均会降低砂浆的脆性指数,提高砂浆的韧性。再生砂浆的水化和碳化程度与RFA掺量呈正比。SEM结果表明,PPF与基体之间的桥接和拉伸作用能有效改善再生砂浆的机械强度。
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  Ni_0.85Se@Mn_xCo_2-xSe₂/CC自支撑电极构建及超级电容器性能研究

  薛磊磊, 刘淑源, 郑智超, 田真, 郭丽

  功能材料. 2025, 56(7): 7200-7208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.025

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  在“双碳”目标下,储能技术发展备受关注,超级电容器因诸多优点在储能领域占据重要地位。过渡金属硒化物因其高比电容的优势而成为备受关注的超级电容器电极材料。通过两步水热法在Mn_xCo_2-xSe₂/CC(炭布)表面包覆了Ni_0.85Se纳米颗粒得到复合材料,增加了复合材料的活性位点,并且Ni_0.85Se的加入显著提升了Mn_xCo_2-xSe₂/CC材料的电化学性能。Ni_0.85Se@Mn_xCo_2-xSe₂/CC电极材料在1 A/g电流密度下比电容达1 083 F/g,电流密度增大20倍时比电容保持率为84%,优于Mn_xCo_2-xSe₂/CC。8 000次充放电循环后容量保持率达81.3%,证实Ni_0.85Se@Mn_xCo_2-xSe₂/CC复合材料具有良好的倍率性能和循环稳定性,在超级电容器电极材料应用方面极具潜力,为高性能超级电容器发展提供了方向。
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  Al掺杂对H_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛提锂性能的影响

  蔡修贤, 周冰冰, 刘肖, 李凤华

  功能材料. 2025, 56(7): 7209-7216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.026

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  尖晶石型锰基锂离子筛(LMOs)可实现海水和卤水中锂的高效选择性提取,但其循环过程中脱锂时易造成Mn²⁺的溶损,制约了其实际应用。通过水热法合成了Al掺杂的尖晶石型Li_1.6Mn_1.6O₄(LMO)前驱体,经酸洗后得到Al掺杂的尖晶石型锂离子筛H_1.6Mn_1.6O₄(HMO)。结果表明,在掺杂5%的时候,锂吸附容量最大为27.8 mg/g(C_Li⁺=250 mg/L),相比未掺杂的20.6 mg/g,提高了35.95%。Li⁺脱附率由未掺杂的87.44%提升为97.60%,提高了11.62%。锰溶损率由未掺杂的4.12%降低为3.36%,相比,降低了18.45%。得出Al掺杂能提高HMO对锂的吸附容量,且在保持较高吸附容量条件下,掺杂有效提高其结构稳定性,Langmuir和pseudo-second-order 模型能够很好的拟合Al掺杂的HMO对Li⁺的吸附过程。
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  低压化学气相沉积的B掺杂ZnO薄膜的光电性能

  许亚军, 马浩然, 吴珺, 沈鸿烈

  功能材料. 2025, 56(7): 7217-7222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.027

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  研究了LPCVD沉积硼掺杂氧化锌薄膜的生长条件和退火条件对于薄膜性能的影响。分别研究了在FGA、N₂和空气退火下对薄膜迁移率和体载流浓度的影响。研究证明了ALD沉积的Al₂O₃/ZnO: B叠层的钝化特性与Al₂O₃厚度、界面氧化物状态和退火条件密切相关。在最佳退火条件下,当Al₂O₃厚度仅为2 nm左右时,叠层的iVoc值可达到687 mV。通过测量不同测试结构的接触电阻率,发现ZnO: B与ITO/Ag的接触电阻率最低可至2.9 mΩ·cm²。
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  激光熔覆CoCrFeNiMo_X高熵合金涂层的组织与性能研究

  田志刚, 李新梅

  功能材料. 2025, 56(7): 7223-7229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.028

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  为了研究难熔性元素Mo含量对CoCrFeNi高熵合金涂层性能的影响,采用激光熔覆工艺制备CoCrFeNiMo_x(x=0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层。结果表明,涂层的物相结构由面心立方(FCC)和体心立方(BCC)组成,当Mo含量小于0.8时,涂层物相主要以FCC相,当Mo含量大于0.8时,涂层物相由FCC和BCC相组成。涂层的显微组织主要由等轴晶和部分柱状晶两部分组成。同时,当添加Mo元素含量增大时,涂层的硬度增加,当添加Mo元素含量为0.8时,涂层的硬度达到最高,最高硬度为343.68HV0.2。随着Mo含量的增加,涂层的磨损前后失重减少,摩擦系数降低。
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  铜合金表面DLC涂层摩擦学特性研究

  纪磊磊, 喻岚, 唐华, 于爽爽, 李多生

  功能材料. 2025, 56(7): 7230-7236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.07.029

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  采用磁控增强PVD/CVD复合沉积方法,在铜合金表面沉积Cr/Cr+WC/WC-DLC/DLC多层涂层,通过设计中间梯度层WC-DLC的厚度,期望提高铜合金的力学性能。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱对DLC涂层微结构进行表征,运用纳米压痕仪、纳米划痕测试仪及往复干式摩擦计对其力学性能进行研究。结果表明,随着中间梯度层厚度的增加,DLC涂层的纳米压痕硬度从12.9 GPa先降低到11.4 GPa后上升到14.6 GPa。铜合金与DLC涂层的结合力达到HF-1级。这种梯度层间设计使得铜锡合金与DLC涂层结合力及硬度显著提高。稳态时摩擦系数为0.089(Si₃N₄)和0.193(GCr15)。相比于铜合金基体,DLC涂层呈现优异的摩擦学性能。