功能材料

Select

本期中英文目录、封面

功能材料. 2026, 57(10): 0-0.

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

Select

纳米碳/聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备及其吸波性能研究

姚凯, 徐俊翔, 孙鑫, 李金焕

功能材料. 2026, 57(10): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.001

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

随着电磁干扰问题的日益加剧,开发兼具轻质化、高效宽频吸收以及优异力学柔性的电磁波吸收材料已成为当前材料领域亟待突破的关键挑战。以RGO与CNTs为功能填料,与聚酰亚胺基体复合,构建了纳米碳/聚酰亚胺复合气凝胶纤维体系。通过溶胶-凝胶法结合静态纺丝工艺制备三维多孔结构的石墨烯/碳纳米管/聚酰亚胺气凝胶纤维,随后经热亚胺化处理实现结构固化与性能优化。采用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及矢量网络分析仪等手段,对复合纤维的化学结构、相组成、微观形貌及电磁性能进行了系统表征。在最佳的RGO/CNTs含量比例下,复合气凝胶纤维在厚度3.50 mm时,于9.24 GHz处获得最低反射损耗-51.9 dB,同时实现6.64 GHz的有效吸收带宽,展现出良好的宽频吸收能力。此外,该气凝胶纤维还表现出优异的柔韧性和结构稳定性,可在弯曲、缠绕等变形条件下保持完整结构,相较于传统块体气凝胶材料具有更好的加工适应性与应用可拓展性,为柔性电磁器件与吸波织物等领域提供了新的材料设计思路。

Select

氢化镁表面二硫化钼团簇催化噻吩加氢脱硫反应的机理

姜春慧, 付笑盈, 胡永丽, 周仕学

功能材料. 2026, 57(10): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.002

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

在煤焦油加氢脱硫过程中,避免反应体系中分子的C=C双键加氢以保留不饱和烃至关重要。以氢化镁中的晶格氢作为噻吩加氢脱硫的氢源,用密度泛函理论计算了氢化镁表面上二硫化钼团簇催化噻吩加氢脱硫的反应路径。结果表明,直接脱硫路径决速步的能垒为0.84 eV,显著低于先加氢后脱硫路径决速步的能垒,倾向直接脱硫生成丁二烯和硫化氢。脱硫产物丁二烯不会发生加氢饱和,在产物中得以保留。二硫化钼团簇催化噻吩加氢脱硫并保留C=C双键,为低氢耗加氢脱硫催化剂的理性设计提供了依据。

Select

氧化铁纳米晶-尿激酶杂化纳米机器人及其溶栓应用

吴琼, 牟方志

功能材料. 2026, 57(10): 17-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.003

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

心脑血管血栓性疾病严重威胁人类健康,而现有临床溶栓药物存在半衰期短、药物靶向性差、存在出血风险等关键问题。虽然磁驱微纳米机器人已被广泛应用于溶栓研究,但现有体系仍存在磁操控性与可快速降解难以兼具的问题。为解决上述难题,本研究以尿激酶(UK)为结构基元,超小四氧化三铁纳米晶(Fe₃O₄ NCs)为磁响应内核,利用静电相互作用和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的表面修饰,构建了一种氧化铁纳米晶-尿激酶杂化溶栓纳米机器人(Fe₃O₄-UK@PVP NRs),并进一步探究了其磁控运动能力、体外溶栓活性、血液相容性及溶酶体环境下的拆解降解特性。结果表明,所制备的Fe₃O₄ NCs表现出超顺磁性,且水溶性与单分散性优异,Fe₃O₄-UK@PVP NRs通过多核簇形成,实现有效磁矩提升,在旋转磁场下展现出可控的定向“滚动”平动推进能力。效果方面,其体外溶栓效率达66.2%,且在2.5 mg/mL浓度下溶血率仅2.76%。值得注意的是,该杂化体系在溶酶体环境中能够在12 h内逐步拆解,进而实现100%降解,有效解决了传统载药体系体内蓄积的安全隐患。本研究开发的Fe₃O₄-UK@PVP NRs兼具高效的磁响应性、优异的溶栓活性、良好的血液相容性与快速生物降解性,为血栓靶向治疗和磁驱微纳米机器人的结构设计提供了新思路。

Select

稀土元素Nd-Pr掺杂实现FeCo合金宽频高性能电磁波吸收

陈举, 朱颖丽, 李享成, 陈平安, 陈浮, 罗港涛, 乔梦珂, 吴江

功能材料. 2026, 57(10): 25-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.004

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

传统FeCo合金具有高饱和磁化强度和强磁损耗能力,但因自然共振频率低和阻抗失配等问题,其在吉赫兹(GHz)频段的吸波性能表现不佳。通过对FeCo合金进行掺杂,引入第二相和晶格缺陷来提高自然共振频率和改善阻抗匹配,是提升FeCo合金吸波性能的有效手段。本研究通过稀土元素Nd和Pr掺杂来制备具有Fe₁₇Nd₂第二相析出的FeCo磁性吸波材料。稀土元素掺杂所引入的Fe₁₇Nd₂高磁晶各向异性相能够有效地提高合金的自然共振频率,提升吉赫兹频段的吸波性能;同时,稀土元素掺杂在FeCo基体中所产生的大量晶格缺陷和界面,极大增强了合金的介电极化能力。结果表明,稀土元素Nd和Pr掺杂的样品在仅1.6 mm的厚度下表现出-44.12 dB的强吸收性能;在1.2 mm的超薄厚度下,实现了5.21 GHz的宽频有效吸收。本研究为改善传统FeCo合金的吉赫兹频段吸波性能提供了一种有效可行的新策略。

Select

煤焦油中对苯类物质高选择性W-Zn/HZSM-5催化剂的定向构制

张秋利, 王海轩, 史彦勇, 张明, 宜林鑫, 吴凡, 吴雷

功能材料. 2026, 57(10): 34-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.005

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

低阶煤热解所产生焦油重质组分分子量高、极性强,提质难度较大,其中轻质苯类物质具有高附加值,在已尝试过的提质方法中催化热解技术是实现煤焦油提质的重要途径。采用水热法制备了以分子筛催化剂HZSM-5为基底,负载金属W和Zn的W-Zn/HZSM-5,用于煤热解焦油的催化提质。实验结果表明,W-Zn/HZSM-5显著促进了焦油中苯类物质的生成,其中相比于HZSM-5的催化结果,W-Zn/HZSM-5表现出优异的催化效果,使轻质组分总产率由35.50%提升至68.15%,提高91.97%,并对苯类物质展现出高选择性,使所得焦油中苯类物质含量从3.79%提高至12.96%,而重质组分产率由20.66%降低至12.14%,并显著提升催化剂的抗积碳性能。在催化剂的帮助下,热解焦油可以增加高附加值产品的含量,提高轻质组分含量,为低阶煤热解焦油的高值化利用提供了可能途径。

Select

高分子量聚草酸酯的合成

李铭辉, 孙武山, 罗石, 王庆印, 王公应

功能材料. 2026, 57(10): 45-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.006

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

聚草酸酯作为一类结构可设计、环境友好的可降解高分子材料,因其优异的降解性能和潜在生物相容性,在医用材料和绿色包装等领域受到广泛关注。尤其是高分子量聚草酸酯在力学性能、加工成型性和长期服役稳定性方面具有明显优势,有必要对其合成策略与结构-性能关系进行系统梳理与比较。首先从单体设计与制备入手,综述了以草酸二酯、含草酸结构二元醇/二元酸为基础的单体体系,并对熔融—固相缩聚、溶液聚合等获得高分子量聚草酸酯的主要路线进行了分类总结,重点比较了不同催化体系、反应条件及后处理工艺对数均分子量、分子量分布和支化程度的影响。在此基础上,讨论了主链结构、结晶度及晶体形态对材料降解速率和降解机理的调控作用,并归纳了其在可吸收医用器械、药物控释载体、环境友好包装及暂时性功能构件中的应用进展。最后,对现有研究中存在的合成可控制约、结构表征深度不足以及服役-降解耦合行为认识不够等问题进行了评述,指出发展高效绿色催化体系、实现分子量与拓扑结构精确调控,并构建可预测的结构-性能-降解关系模型,将是高分子量聚草酸酯今后实现高端应用与产业化的关键方向。

Select

碳纳米管人工肌肉纤维的研究进展

何毓琪, 任明, 邸江涛, 李清文

功能材料. 2026, 57(10): 53-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.007

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

随着新一代智能机器人、可穿戴设备的发展,传统刚性驱动器难以满足柔性、轻量、仿生的发展要求。作为一类可模拟生物肌肉运动的新型驱动器,人工肌肉凭借其柔性、轻质、仿生、环境适配性强等优势,成为智能驱动领域的研究热点。碳纳米管由多层石墨烯管壁嵌套而成,具有高比表面积可负载活性物质,高导电导热性可快速响应电、热刺激,结构柔性可实现大形变,是人工肌肉的理想材料。主要介绍了碳纳米管及其纤维的结构及性质,梳理了碳纳米管纤维人工肌肉的发展历程、驱动方式、工作原理以及应用场景,总结了存在的问题和挑战,最后对碳纳米管人工肌肉纤维的发展前景进行了展望。

Select

电气石功能矿物的高压水热合成研究进展

郭铭, 董发勤, 张云翼, 曹一凡, 康慧婷, 张伟, KOTOVA Elena Leonidovna, KOTOV Leonid Nafanailovichd

功能材料. 2026, 57(10): 62-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.008

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

电气石是一种天然硼硅酸盐矿物,具有压电性、热释电性能、辐照产电特性、自发极化特性且具有丰富的表面活性中心,被广泛作为环境功能材料、热电压电材料、新型核能转换材料应用于各个领域。但天然电气石化学成分复杂、存在类质替代现象和晶体结构缺陷等问题,性能不稳定,应用前景受限,因此研究者们尝试人工定向合成电气石。回顾了合成电气石的研究历史,总结历代研究的方法、原料、条件及产物,电气石晶体生长实验常在400~800 ℃的温度条件、50 MPa~6 GPa的压力条件下进行,温度压力条件、籽晶的添加、水热溶液的性质及生长时间是影响电气石水热生长的主要因素。目前电气石合成仍停留在实验室阶段,如何提高产物纯度、降低合成成本、拓展产物种类、增大产物粒径将成为人工合成电气石后续研究的热点。

Select

铜基材料电催化还原二氧化碳及其产物调控研究进展

周伟, 王岩, 张剑芳, 王家锐, 吴玉程

功能材料. 2026, 57(10): 73-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.009

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

大气中二氧化碳(CO₂)浓度的持续上升对全球环境和生态系统的影响日益加剧,而利用太阳能、风能等清洁能源所产生的电能进行电化学还原CO₂是解决上述问题的有效方法之一,使用电催化还原CO₂不仅可以更好地利用间歇性能源,避免能源浪费和峰值过载,而且可以无污染地将CO₂转化为具有经济价值的相关化学原材料,以此实现化石燃料的回收和二氧化碳的净减少,一定程度上实现碳循环。在众多电催化还原CO₂的催化剂中,相对于其他材料体系,铜(Cu)基催化剂由于其与中间体^*CO的结合能力适中,对于多碳产物的转化具有独特优势。鉴于此,首先阐述了电催化还原CO₂的还原过程和反应机理,然后详细介绍了用于催化不同产物,包括一氧化碳(CO)、甲酸(HCOOH)、甲烷(CH₄)、甲醇(CH₃OH)、乙烯(C₂H₄)和乙醇(C₂H₅OH)的铜基催化剂的种类及其催化反应中的过程控制,最后讨论了CO₂还原过程中的主要挑战,如低选择性、低活性和低稳定性等。

Select

MXene纤维的光学特性及其功能应用研究进展

贾甜甜, 冯伟, 王晓娜

功能材料. 2026, 57(10): 89-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.010

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

MXene是二维过渡金属碳/氮化物,凭借独特电子结构与优异光学性能在光热应用领域展现出巨大潜力。将其组装为宏观纤维,既保留其本征光学特性,又赋予柔性与可编织性。纤维形态下的光学行为与分散液、薄膜存在显著差异,既带来挑战也创造机遇。系统综述MXene纤维的光学特性及功能应用进展,介绍光学特性与调控方法,探讨纤维光学行为及应用,总结关键挑战与未来方向,为MXene纤维光学特性的深入研究及实际应用提供参考。

Select

纳米晶NiTi合金的疲劳寿命研究

姚雨硕, 郭精远, 阮欣幸, 周琼, 姜大强, 崔立山

功能材料. 2026, 57(10): 96-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.011

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

通过熔炼、锻造、拔丝及退火(350、400、450、500 ℃)制备了纳米晶 NiTi 合金丝材。利用透射电镜(TEM)观察微观组织,X 射线衍射仪(XRD)表征室温相组成,万能拉伸试验机测试室温超弹行为,疲劳试验机测试室温疲劳寿命,扫描电子显微镜(SEM)观察疲劳断口。结果表明,4种退火工艺得到的丝材样品平均晶粒尺寸分别为14、17、28和63 nm;所有样品室温下为B2结构并存在少量R相,室温下均展现超弹性;样品的疲劳寿命随着晶粒尺寸的增大而增长,表现出晶粒尺寸依赖性。样品的疲劳条纹宽度与疲劳寿命呈负相关,表明减小晶粒尺寸使裂纹扩展速率增大。

Select

硫/碘共掺杂铁-氮-碳催化剂的构筑及其高效氧还原性能研究

孟紫阳, 马俊红, 刘越美, 许蕊, 王启硕

功能材料. 2026, 57(10): 100-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.012

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

锌空电池(ZAB)作为一种高能量密度、低成本的储能装置,具有重要的应用潜力,其阴极氧还原反应(ORR)的效率对电池整体性能具有关键影响,因此开发高效、稳定的ORR催化剂具有重要意义。研究通过二次煅烧策略,将硫(S)和碘(I)分步引入铁-氮-碳体系中,制备了I、S双掺杂的FeNISC材料。结果表明,I和S的共掺杂显著增加材料的比表面积,降低了电子转移电阻,并优化了Fe活性位点的电子结构,从而提升了ORR催化性能。该催化剂在碱性介质中ORR的半波电位达到0.85 V,高于商用Pt/C催化剂(0.80 V),表现出优异的催化性能。基于FeNISC组装的锌空电池也展现出良好的电化学性能和应用潜力。研究为通过多杂原子掺杂调控金属位点局部配位环境提供了一种简单有效的方法,对推进高性能锌空电池的发展具有积极意义。

Select

基于相反转法合成的环氧树脂型玄武岩纤维浸润剂的研究

何俊波, 刘露, 雷卓

功能材料. 2026, 57(10): 109-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.013

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

针对环氧树脂型玄武岩纤维浸润剂匮乏、现有配方适配性差等问题,采用相反转法制备了以E51环氧树脂为主体成膜剂的水性乳液,并和KH-550偶联剂、润滑剂及抗静电剂复配,得到了多组不同浓度浸润剂。采用红外光谱、固含量、离心稳定性、表面张力及接触角等测试分析,对浸润剂及改性的纤维进行了表征。结果表明,相较于已有同类型浸润剂,固含量配方45.1%环氧树脂成膜剂乳液官能团完整、稳定性较佳;经成膜剂含量9%浸润剂改性后,KH-550与纤维表面硅羟基发生脱水缩合,形成牢固的Si—O—Si共价键,环氧树脂与玄武岩纤维界面结合更好,为玄武岩纤维专用浸润剂的配方设计提供了实验依据。

Select

蒙烯玻纤电致热性能的损伤失效机理及修复策略研究

张辉, 肖松涛, 李志, 崔大庆

功能材料. 2026, 57(10): 119-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.014

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

蒙烯玻纤织物(GGFF)是一种新型的面状电致热材料,广泛应用于建筑和飞行器防除冰领域。研究系统探究了其在实际工况下的温度异常行为,揭示损伤失效的物理机制,并提出了相应的修复策略。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱与四探针法表征材料形貌与电学性能,结合等效电路模型与红外成像系统,分析其在不同环境条件下的性能衰减与失效行为。结果表明,在空气环境中,石墨烯层从缺陷处始发局部氧化,理论模拟显示Stone-Wales缺陷处氧吸附能低至-3.45 eV,显著加速了氧化蔓延;惰性气氛下,材料在1 150 ℃以上因玻璃纤维熔融而断路;垂直于电流方向的物理损伤均会引起温度分布异常。基于此,提出了3种修复策略,均可实现电致热功能的有效恢复,并在1 000次循环后保持性能稳定。研究为提升GGFF电致热器件的可靠性、使用寿命以及可修复性提供了理论与实验依据。

Select

吸附驱动超疏水表面的形貌调控与性能研究

杨建龙, 彭毅, 赵杰康, 孙德军, 成佳喜

功能材料. 2026, 57(10): 126-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.015

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

研究表明,在富含有机物的氛围下,具有微纳结构的金属铜表面能够在数天内发生润湿性改变。通过改变激光烧蚀参数如激光功率、扫描速度、扫描间距调控铜表面的矩形微结构,再利用(NH₄)₂S₂O₈和NaOH的混合溶液刻蚀出类绒毛状的纳米结构,以增强吸附有机物的能力。结果表明,当激光功率为35 W,扫描速度为600 mm/s,扫描间距为70 μm时,再经过刻蚀处理的铜表面可在吸附4-甲基辛酸16 h后,得到水接触角为(154.5±0.3)°,滚动角为(4.8±0.6)°的超疏水表面。结合各种表征技术对其微观结构和化学组成进行分析,解释了其润湿性改变的机理:新制备的表面因其较高的表面能和粗糙度,导致了超亲水性;表面的金属氧化物通过有机物的吸附,大量的非极性键C—C(H)降低了表面能,实现了从超亲水到超疏水的转变。另外,所制备的表面具有良好的自清洁性能、耐久性且具有可修复性能。

Select

可再分散性乳胶粉改性半柔性沥青混合料制备及性能研究

谭波, 林君健, 甄琦, 唐丽娟, 陈平

功能材料. 2026, 57(10): 135-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.016

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

通过制备大孔隙率的沥青混合料,然后灌入一定量的水泥砂浆后所形成的半柔性沥青混合料,其目的是利用水泥砂浆的刚性来抵抗高温下车辙的产生,为了优化沥青与水泥砂浆的协调能力及半柔性材料与一般沥青材料的粘结性,通过对水泥砂浆进行改性,进而改变半柔性复合材料的性能,然后对改性后的半柔性复合材料在不同温度下进行的抗压弹性模量进行测试,模拟路面并进行层间剪切强度试验,研究半柔性复合材料的温变性能,与沥青材料的粘结效果。半柔性沥青混合料中,沥青最佳油石比为3.2%,可再分散性乳胶粉最佳掺量为2.5%;灌注改性水泥砂浆的半柔性沥青混合料高温环境下抗压弹性模量提升8.3%;乳胶粉改性半柔性沥青混合料与沥青材料层间抗剪强度提升16.3%。乳胶粉改性半柔性沥青混合料在高温环境下的抗车辙性能有明显的提升,且与路面表面层的粘结性要优于一般半柔性沥青混合料。

Select

Er³⁺/Yb³⁺共掺NBT-BST-BMN陶瓷上转换发光及温度传感特性研究

高萌萌, 赵雨洁, 麻仙蕾, 潘子岳, 荔淼, 纪小苗, 纪红芬

功能材料. 2026, 57(10): 143-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.017

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

采用固相反应法制备了组分为0.92(0.6Na_0.5Er_0.01Bi_0.49-xYb_xTiO₃-0.4Sr_0.7Bi_0.2TiO₃)-0.08BiMg_2/3Nb_1/3-O₃的Er³⁺/Yb³⁺ 共掺无铅陶瓷(简称 NBT-BST-BMN-Er/xYb)。XRD分析表明,所有样品均形成钙钛矿主晶相,并伴有微量Bi₂Ti₂O₇杂相。Yb³⁺掺杂可有效抑制杂相生成,并引起晶体场环境变化,进而调控电子-晶格能量传递过程。Yb³⁺倾向于取代A位Bi³⁺,导致晶粒尺寸减小和稀土离子间距缩短,增强交叉弛豫效应,显著提高上转换红光发射占比。在980 nm激光激发下,样品发射出强烈的上转换荧光,其发光强度及绿红发射强度比随Yb³⁺掺杂浓度变化发生明显改变。当Yb³⁺掺杂量x<1 mol%时,发光强度因敏化作用而增强;x=1 mol%时达到最大值,且红绿光强度比约为8∶1;x>1 mol%时,因发生Er³⁺→Yb³⁺能量反传递,发光强度下降。采用荧光强度比(FIR)技术研究了材料在100~300 K温度区间的荧光热传感性能,结果表明:在100~180 K低温区间,红光区域具有更高的相对灵敏度;而在180 K以上,绿光区域表现出更优的热响应特性。研究证实通过调控Yb³⁺掺杂浓度可有效优化Er³⁺/Yb³⁺共掺无铅陶瓷的温度传感性能,表明其在荧光温度传感方面具有潜在的应用价值。

Select

硬脂酸铜掺杂提升2∶17型SmCo永磁体磁性能的机理研究

王帅, 徐陈辰, 雍辉, 侯卫霄, 胡季帆

功能材料. 2026, 57(10): 153-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.018

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

高性能Sm₂Co₁₇型烧结永磁体的磁性能和其晶粒取向及微观结构密切相关。通过添加硬脂酸铜粉末,优化了Sm(Co_balFe_0.227Cu_0.072Zr_0.023)_7.6磁体的取向度和微观结构,使其剩磁B_r、最大磁能积(BH)_max、内禀矫顽力H_cj及膝点矫顽力H_knee得到了同步提升。采用PFM、EBSD、原位TEM等先进的分析测试方法,研究了晶粒取向和微观结构对磁体磁性能的影响。研究表明,添加硬脂酸铜粉末后,磁体I(006)/I(104)峰强比由2.96提高到3.6,并且其极图在(0001)极附近分布更为集中,因此,磁体获得了更高的取向度,B_r由1.081 T提高到1.092 T。同时,通过添加硬脂酸铜粉末,磁体晶界处呈现出显著的Cu元素富集现象,使得晶界附近的无胞状组织区域明显减少。这种微观结构的优化有效提升了磁体的H_cj与H_knee:H_cj由2 658.6 kA/m提升至2 979.4 kA/m(增幅约12%),H_knee由1 031.6 kA/m提升至1 666.8 kA/m(增幅约61.6%)。

Select

低温环境下岩石-混凝土组合体的损伤特征及破坏动力学研究

王宗年, 史智伟, 陈刚, 李琼, 巩立斌

功能材料. 2026, 57(10): 158-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.019

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

为探究岩石-混凝土组合体在不同荷载与环境耦合作用下的性能演化规律,通过制备不同岩石与混凝土厚度比(0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0)的复合试样,系统开展了动态力学性能与抗冻耐久性试验。结果表明,组合体的动态压缩与抗压强度均随岩石占比增加而单调提升,BT-5试样(厚度比5∶5)展现出最高的动态抗压强度,在0.5 MPa驱动气压下达74.8 MPa。组合体的弹性模量随岩石比例增加而线性增长,断裂能则呈现出先增大后减小的趋势,BT-5试样的断裂能达到峰值39.2 N/m,具备良好的刚度-韧度协同性。XRD、SEM分析表明,BT-5试样中水泥水化进程良好,界面过渡区致密。冻融循环试验表明,随着冻融次数增加,所有试样性能均发生劣化,BT-5试样表现出最优的抗冻耐久性,在120次冻融后质量损失率最低为6.31%,相对动弹性模量保留率最高为58.4%。岩石与混凝土厚度比为5∶5的配比既可发挥岩石骨架的支撑与抗侵蚀作用,又能利用混凝土基体有效缓冲冻胀应力,抑制微裂纹扩展。

Select

聚丙烯酰胺纤维素基离子热电凝胶的制备及应用

韦俊呈, 周姣婷, 陆建荣, 仲玉, 程芳超

功能材料. 2026, 57(10): 167-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.020

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

热电材料对于低品位热能的利用至关重要。然而,传统的热电材料通过电子传输来进行电荷传导,通常塞贝克系数较低,且在低温环境中热电性能表现较差。利用离子热致扩散效应,结合溶解法和加热聚合法与物理-化学交联技术构建了聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素钠二元网络,同时引入NaBr和NaBF₄功能离子制备出离子热电凝胶。采用SEM和FT-IR等对离子热电凝胶的微观形貌和化学结构进行表征,通过自制的热电测试装置验证了其较高的热功率。研究结果表明加入1 mol/L NaBF₄的离子热电凝胶具有最佳的热电性能,离子塞贝克系数达到8.07 mV/K,其离子电导率为13.04 mS/cm。同时利用体温变化产生温度梯度的离子凝胶在10 K温差下能产生77 mV的开路电压,离子塞贝克系数达到7.7 mV/K,触压形变使其离子塞贝克系数提升至12.8 mV/K。此外,该离子热电凝胶还表现出良好的低温抗冻性。提出了一种简便有效且具备成本效益的高性能纤维素基离子热电凝胶的制备方法,其对低品位废热的再利用具有积极意义。

Select

Ce-O-Ti桥接介导强化TiN/Ce₂Sn₂O₇异质结光催化降解四环素

江盼盼, 高伟, 董旭阳, 洪诗婕, 孔祥辰, 田玉明

功能材料. 2026, 57(10): 177-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.021

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

采用构建TiN-Ce₂Sn₂O₇(CSO)复合光催化材料,通过模拟太阳光照射下盐酸四环素的降解实验,结合动力学分析,系统评估该复合体系的光催化活性与循环稳定性。实验结果表明,10%TiN-CSO条件下该材料在1 h内对盐酸四环素的降解率可达90.1%,展现出优异的光催化性能。CSO与TiN之间通过Ce-O-Ti共价键形成紧密的异质结界面,构建了高效的电荷传输通道,促进光生电子-空穴对的快速分离与迁移;引入具有金属性的TiN拓宽了复合材料的光响应范围,弥补了CSO禁带宽光谱吸收能力弱的缺陷。上述界面作用与协同效应的共同作用,显著提升了复合材料对盐酸四环素的降解效率与催化稳定性,为新型高效光催化材料的设计与应用提供了理论依据与实验参考。

Select

室温下锶掺杂铬酸镧的交流闪烧

关丽丽, 杨雅琪, 王会涛, 李欣然, 秦虹跃

功能材料. 2026, 57(10): 184-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.022

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

Sr铬酸镧基陶瓷具有良好的应用,其传统烧结通常是在1 600 ℃以上的温度热处理数小时,闪烧技术能够在低温短时间内实现陶瓷材料的快速致密化。将交流闪烧应用于La_1-xSr_xCrO₃的烧结,随着Sr掺杂量的增加,闪烧所需的阈值电场降低,掺杂含量为0.1时,30 V/cm的电场强度下,可实现Sr-铬酸镧的室温闪烧。分析原因认为Sr²⁺掺杂后导致氧空位浓度的增加,缺陷浓度升高引起闪烧现象在更低的条件下发生。此外,交流电场下频率的增加有助于晶粒的细化,烧结60 s后获得颗粒尺寸分布良好的致密细晶结构,远低于传统烧结的颗粒尺寸。

Select

多元素共掺硅基光纤中缺陷态调控与超低损耗通信窗口信噪比提升机制

李曼, 罗菊, 邓华阳, 邓璐, 陈哲

功能材料. 2026, 57(10): 189-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.023

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

融合第一性原理计算、人工智能逆向设计与在位(in-situ)诊断制备的闭环研究体系。通过密度泛函理论(DFT)计算揭示了Ge、Al、F等元素在SiO₂玻璃网络中的协同钝化机理。结果表明,与传统Ge掺杂光纤相比,经人工智能设计的Ge-Al-F三元共掺光纤(Opti-GAF)的关键缺陷——锗氧亏中心(ODC-Ⅱ)和非桥氧空穴中心(NBOHC)的浓度分别被抑制了95%和97%。这种显著的缺陷钝化效果直接转化为宏观光学性能的提升:光纤在1 550 nm通信窗口的背景损耗从0.185 dB/km降低至0.155 dB/km,实现了0.03 dB/km的净改善;同时,非线性系数γ降低了11.5%。在2 000 km的长距离、100 Gbaud/λ高速相干传输系统测试中,采用Opti-GAF光纤的链路实现了1.4 dB的净光信噪比(OSNR)增益。研究成果清晰地建立了从原子尺度的缺陷调控到系统级通信性能量化增益之间的完整链路,为突破现有光纤性能瓶颈、开发面向未来超大容量光通信网络的新型光纤提供了坚实的理论基础和可行的技术路径。

Select

铋复合多孔纳米碳纤维负极实现长效稳定的钠存储

黄昱杰, 张伟

功能材料. 2026, 57(10): 197-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.024

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

规模化储能技术是缓解当前能源紧缺和环境污染问题的有效途径。在众多储能体系中,钠离子电池因钠资源储量丰富、成本低廉等优势,被视为一种极具潜力的新型电化学储能装置,但其硬碳负极在应用中仍面临严重的体积应变、容量不足等问题。为此,开发具有结构稳定、高比容量的负极材料具有重要意义。通过水热法结合静电纺丝法制备了铋镶嵌的多孔氮掺杂纳米碳纤维(Bi@NPCNFs),并通过盐酸刻蚀细化活性物质颗粒。Bi@NPCNFs-10复合材料在0.2 A/g电流密度呈现出277.0 mAh/g高比容量,并且在2.0 A/g的大电流密度下循环700圈后仍具有248.4 mAh/g,库伦效率接近99.9%,展现出优异的循环稳定性。非原位XRD以及非原位TEM的结果表明Bi@NCPNFs-10电极在充放电过程中发生合金化反应并且具有良好的电化学可逆性,展现出该复合材料在钠离子电池负极上的应用潜力。

Select

热压制备的Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47/Sn磁热复合材料

任瑞洁, 李玉良, 张霖, 哈斯朝鲁, 张英德, 李英杰, 特古斯, 欧志强

功能材料. 2026, 57(10): 204-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.025

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

通过机械合金化法制备Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47初始样品,再利用热压烧结(Hot Pressing)工艺将Mn_1.12-Fe_0.78P_0.53Si_0.47样品中引入不同浓度的低熔点金属Sn来解决高孔隙率,低力学性能的问题。利用电子万能试验机对Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47/Sn样品进行力学性能测试,根据测试结果确定引入Sn的最佳浓度(20%(质量分数))。通过改变热压烧结工艺中的烧结温度来探究Sn不同状态(固体状态、熔融状态和液体状态)下对样品力学性能的变化,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计对制备的Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47/Sn样品进行晶体结构、显微组织和磁性能研究。在523 K下烧结的Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47/20% Sn化合物展现出良好的力学性能,其最大抗压强度可达到133 MPa,对比初始Mn-Fe-P-Si样品提高了4倍多;孔隙率降低为17.2%,对比初始Mn-Fe-P-Si样品降低了8.9%。尽管引入的Sn为非磁相,复合物的理论磁化强度和磁熵变均有提高。研究结果使Mn_1.12Fe_0.78P_0.53Si_0.47/Sn复合材料成为磁制冷领域中高性能磁热材料的理想选择之一。此外,研究还为解决Mn-Fe-P-Si基材料和类似脆性磁热材料在应用中面临的严重问题提供了一种可行的方法。

Select

石墨烯/铜复合材料界面状态对其性能影响

赵宁, 皇涛, 肖丽丽, 侯元捷, 宋克兴

功能材料. 2026, 57(10): 211-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.026

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

化学气相沉积(CVD)法在铜基底制备石墨烯是构建高性能石墨烯/铜复合材料的核心技术,但铜基底表面状态对石墨烯生长质量及复合材料性能的构效关系尚不明确。研究提出一种基于硫酸/双氧水微蚀体系的铜表面状态可控调控策略,系统探究了微蚀时间(1~10 min)对铜线、铜箔表面物理形貌(粗糙度、比表面积)与化学状态(氧化价态、元素组成)的影响规律,并揭示其对CVD石墨烯生长行为及复合材料电学、力学性能的调控机制。结果表明微蚀形成的微粗化结构与轻微氧化层可优化石墨烯成核环境,降低其缺陷密度并提升单层特征;微蚀3 min样品经CVD生长后导电率与载流子迁移率协同提升,源于界面协同效应,但CVD高温会影响材料力学性能。研究明确了表面状态对复合材料性能的调控机制,为其界面设计提供依据。

Select

Na₂CO₃对磷石膏-矿渣-钢渣低碳胶凝材料水化性能的影响

陈平, 王康, 胡成, 向玮衡, 马晓鹏, 董梦涵

功能材料. 2026, 57(10): 221-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.027

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

针对超硫酸盐水泥(SSC)早期强度发展缓慢和凝结时间长的问题,采用Na₂CO₃作为碱激发剂,研究其对磷石膏-矿渣-钢渣复合胶凝体系水化性能及微观结构的影响。研究结果表明,Na₂CO₃能显著促进SSC体系的凝结硬化,当掺量为2%时,初凝时间缩短38.5%,3 d抗压强度由对照组的0.9 MPa提高至26.1 MPa,实现了显著的早期强度提升。然而,28 d抗压强度随掺量增加呈现先增后降的趋势。水化热与pH分析显示,Na₂CO₃提高了初始碱度,加速了GBFS玻璃体的解聚,但高浓度CO^2-₃引起的快速沉淀反应推迟了水化放热峰,并导致后期孔溶液pH值回落。微观分析(XRD、SEM、TG)证实,Na₂CO₃促进了大量AFt和C-(A)-S-H凝胶的生成;同时,CaCO₃沉淀对早期结构致密化具有促进作用。研究为Na₂CO₃激发多元固废基低碳胶凝材料的应用提供了理论依据。

Select

镍掺杂普鲁士蓝类似物正极材料的制备及其钠存储性能

彭斯展, 史晓艳

功能材料. 2026, 57(10): 228-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.10.028

摘要 ( )

PDF全文 ( )

可视化

针对钠离子电池正极材料循环过程中的不可逆相变及结构坍塌等问题,研究采用一锅水热法合成Fe_1-xNi_x[Fe(CN)₅NO](x=0, 0.04, 0.08, 0.12)系列Ni掺杂普鲁士蓝类似物,并系统表征以及进行电化学性能测试。扫描电镜结果显示样品整体为类立方颗粒,XRD表明各样品保持面心立方骨架且无明显杂相,FT-IR证实C≡N与N=O等配位特征稳定保留。电化学测试表明,Ni掺杂使初始容量略降但循环稳定性与倍率性能明显提升,其中Fe_0.92Ni_0.08[Fe(CN)₅NO]综合表现最佳。镍掺杂的Fe_0.92Ni_0.08[Fe(CN)₅NO]的首次放电比容量为102.36 mAh/g,循环180圈后,仍具有88.17%的容量保持率,0.2 mA/g电流密度下循环550圈具有92.17%的高容量保持率,虽比未掺杂的Fe[Fe(CN)₅NO]首次放电比容量低,但是极大提升了循环性能,另外即使在12 C的高倍率下,仍有18.23 mAh/g的放电比容量。随着镍的引入,显著提高了循环稳定性,材料导电性,可以有效降低电荷转移电阻并加速Na⁺迁移,导致更好的离子扩散动力学、获得优异的电化学性能。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

本期目录

2026年, 第57卷, 第10期　刊出日期：2026-10-30

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

本期目录

2026年, 第57卷, 第10期 刊出日期：2026-10-30

2026年, 第57卷, 第10期　刊出日期：2026-10-30