2026年, 第57卷, 第2期　刊出日期：2026-02-28

  

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  功能材料. 2026, 57(2): 0-0.

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  寒区高黏沥青低温流变及混合料路用性能研究

  马峰, 伍赛林, 姜欣野, 傅珍, 郝宏剑, 祝崇鑫, 张璟

  功能材料. 2026, 57(2): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.001

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  为进一步提升高黏沥青在寒区路面的低温性能及其混合料的路用性能,研究向基质沥青中分别掺入10%、12%、14%和16%的HVA高黏添加剂,制备高黏改性沥青。通过三大指标及布氏黏度试验评估其基本性能,并采用低温蠕变与应力松弛试验研究其低温流变特性。同时结合车辙、小梁弯曲及冻融劈裂试验,对多孔沥青混合料的路用性能进行系统评价。结果表明,HVA的加入可显著提升沥青高温抗剪切能力。随着HVA掺量的增加,沥青蠕变劲度增大,蠕变速率降低,低温抗裂性能得到强化。同时HVA能够降低沥青剪切应力,增强其低温应力松弛能力,但过高掺量会对沥青低温性能不利,HVA最佳掺量为14%。以HVA高黏改性沥青制备的OGFC-13混合料在高温稳定性与水稳定性方面表现优异,且其弯拉强度与弯曲破坏应变均高于SBS改性沥青混合料,显示出更佳的低温抗裂性能。
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  石灰石-粉煤灰-水泥胶凝体系的水化动力学模型及强度预测

  吴浪, 田玉凤, 郭毅, 何美美, 雷斌

  功能材料. 2026, 57(2): 10-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.002

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  石灰石-粉煤灰-水泥(LF³)作为一种新型辅助胶凝材料,具备良好的环境适应性和力学性能。然而,当前对其水化机制与强度发展规律的理论研究仍不充分。为此,综合考虑了石灰石、粉煤灰掺料的水化反应和火山灰反应过程,建立了LF³胶凝体系的水化动力学模型。模型基于氢氧化钙和铝酸盐反应机制,将水化伴生物(水、氢氧化钙)作为动态输入变量,模拟三元体系水化过程演化。进一步结合Powers强度理论,建立了水化程度驱动下的强度预测模型,并通过文献数据进行参数拟合与准确性验证。结果显示,模型预测强度与实测值相关性良好(R²=0.99,RMSE=1.48 MPa),表明模型具备较强的适用性与泛化能力。研究表明,石灰石有助于提升早期强度,粉煤灰通过火山灰反应增强后期性能,LF³体系整体优于二元复合胶凝材料及普通硅酸盐水泥。不同龄期下最优配比呈现由高石灰石-低粉煤灰向高粉煤灰-低石灰石转变的趋势。为LF³胶凝体系的水化机制揭示与配比优化提供了理论支持,为低碳高性能混凝土设计提供预测工具。
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  聚乙二醇2000-十二醇/石墨烯复合相变储能材料的制备与性能研究

  陈红兵, 胡珉潇, 李春阳, 王聪聪, 于凤娇, 张志辉, 张紫翰

  功能材料. 2026, 57(2): 19-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.003

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  为提升相变材料热导率,解决泄漏问题,改善光伏光热一体化(PV/T)系统热管理能力,以聚乙二醇2000(PEG-2000)和十二醇(CP)制备了二元相变材料,确定了质量分数为3∶7的最佳配比。在此基础上用石墨烯(GR)进一步提升性能,制备了PEG-2000-CP/GR复合相变材料,并对复合相变材料进行了相容性、热物性、吸附性和稳定性测试。实验结果表明:复合材料的各组分之间仅存在物理作用,无化学反应;加入15%(质量分数)的GR后,复合材料的热导率提升至1.6313 W/(m·K),相较于二元材料提升11.5倍;相变潜热高达189.4 kJ/kg;相变过程中的渗漏率控制在4%以内,吸附性良好;100次热循环测试后相变焓衰减率仅为3%,导热系数维持在初始值的83.5%,循环稳定性较高。该研究制备了一种具有优异性能的复合相变材料,相比于传统相变材料在导热能力、储热密度及使用寿命方面有较大提升,为PV/T系统的优化提供了依据,具有重要的应用价值。
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  金刚石片直径对复合热沉散热特性的数值模拟

  刘铭, 满卫东, 陈柯宇, 陆必发, 王子龙

  功能材料. 2026, 57(2): 27-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.004

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  随着高性能计算芯片功率密度的不断提升,传统散热技术面临严峻挑战。针对高功率密度芯片的散热需求,采用数值模拟方法研究了金刚石复合铜热沉在单相浸没冷却系统中的热特性。通过建立三维流固耦合传热模型,系统分析了金刚石片直径对散热性能的影响。研究结果表明:增大金刚石片直径可显著改善热沉底部温度均匀性,当直径从51 mm增至78 mm时,热源表面平均温度降低3.01 K,NU(温度不均匀性指标)稳定在1.79%;金刚石片的高导热特性显著提升了系统换热能力,散热效率随金刚石片直径增大而下降的现象反映了系统散热潜力的提升,努塞尔数随直径的增加提高了14.4%;热沉总热阻随金刚石片尺寸增大而降低,在直径78 mm时达到0.064 K/W。为高功率密度电子器件的热管理提供了重要的设计依据。
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  机器学习辅助过渡金属碳化物电解水析氢性能的研究

  刘森, 吕逢祥, 刘忠伟, 王正铎, 桑利军

  功能材料. 2026, 57(2): 35-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.005

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  在全球 “双碳” 目标推动下,电解水制氢技术是绿氢生产的核心路径,但其规模化应用受限于铂基催化剂的高成本与稀缺性。过渡金属碳化物(TMCs)因独特电子结构展现出类铂催化活性,然而其 “组成-结构-性能” 关系仍依赖传统试错法探索,亟需数据驱动的高效建模工具。构建包含 116 组实验数据的TMCs多维数据库,采用支持向量回归(SVR)、K 近邻(KNN)、随机森林回归(RF)和极端梯度提升(XGBoost)4种机器学习算法,针对析氢反应的过电位(η₁₀)和Tadel斜率开展性能预测。模型对比表明,RF和XGBoost在泛化能力上显著优于KNN和SVR,其中RF对η₁₀的预测误差最低(测试集RMSE=0.14119),XGBoost对Tafel斜率的预测表现最佳(测试集RMSE=0.06712)。通过 SHapley Additive exPlanations(SHAP)可解释性分析发现,碳化温度、碳质量分数、铂和钼含量是影响催化性能的关键因素。基于机器学习模型预测与SHAP可解释性分析,经遗传算法100代迭代优化,获得碳化温度971.12 ℃、碳质量分数23.61%、铂质量分数1.08%、钼质量分数79.66%的最优参数组合,其预测过电位126.93 mV和Tafel斜率83.92 mV/dec的性能优于数据集 75% 样本。本研究为TMCs催化剂的高通量筛选与理性设计提供了数据驱动范式,助力破解非贵金属催化剂的性能优化难题。
综述·进展
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  铝青铜合金组织与性能的研究进展

  张欣, 王宇航, 王哲, 王建刚, 李建辉

  功能材料. 2026, 57(2): 44-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.006

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  主要总结了铝青铜组织和性能影响因素的研究:(1)制备方法;(2)热处理工艺;(3)微合金化,以此来为确定铝青铜的最佳合金成分以及制定最优热处理工艺提供一定的指导与参考。详细介绍了多种制备方法、热处理的工艺参数以及不同成分的微量合金元素会对铝青铜合金组织(如α相、β相、γ₂相和κ相)和性能(如强度、硬度、伸长率、耐磨性和耐腐蚀性等)的影响。结果表明,铝青铜主要的热处理工艺为固溶时效处理,通过固溶时效处理可以大幅提高铝青铜合金的机械性能,而选择合适的工艺参数也极为重要;加入适量的合金元素如Ni、Ti、Mn和Cr等,可通过优化相组成、强化基体或改善界面性能等方式,显著改善铝青铜合金的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能等。最后对铝青铜未来的发展进行了展望。
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  地聚合物分子动力学模拟研究进展

  王玲, 刘建欣, 赵旭辉, 刘成垚, 张文新, 张羽熙, 于晓东, 聂轶苗, 刘淑贤

  功能材料. 2026, 57(2): 55-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.007

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  地聚合物是一种新型绿色胶凝材料,对于大宗工业固废的综合利用及减少高能耗、高碳排放的水泥型胶凝材料的利用具有重要意义。分子动力学模拟依据牛顿力学和强大的计算机建模构建物质的微观分子模型,可以从根本上描述分子或原子的运动,有助于对其体系原子或分子的性质及其相互间作用的完全理解。综述了近年来有关地聚合物的分子动力学模拟模型构建与优化方法,对其径向分布函数、键长、键角等微观结构的模拟计算,以及对体系力学性质、热力学性质、动力学行为等宏观性能及离子扩散、界面结合等微观性能的分析预测等应用实例进行介绍。开发专门针对地聚合物分子动力学模拟的专用力场,以及更多种类的适合地聚合物复杂类型的分子动力学模型,进行更深入的地聚合物微结构和宏观性能之间的关系研究,开展极端条件、多物理场耦合等复杂环境的模拟计算等是地聚合物分子动力学模拟未来的发展方向。
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  磺化聚酰亚胺质子交换膜的研究进展

  胡锦宏, 黄兴文, 胡俊祺, 刘屹东, 闵永刚

  功能材料. 2026, 57(2): 69-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.008

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  燃料电池、液流电池等电化学设备是解决全球能源与环境问题行之有效的方法,而高性能质子交换膜(PEM)是制约这些绿色能源发展关键技术之一。传统全氟磺酸膜(PFSA)尽管实现了商业化,但是存在成本高、稳定性不足等缺陷;而磺化聚酰亚胺(SPI)凭借优异的热稳定性、机械强度及易调的质子传导性能成为研究焦点。因此,综述SPI的结构、质子传导机制和制备方法,并聚焦于SPI单体优化、分子链支化/交联以及复合改性等最新的研究进展,期待能够进一步促进SPI结构设计和应用的发展。
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  白钨矿结构固态氧离子导体的研究综述

  欧长良, 蒋新钰, 杭高庆, 李秋磊, 黄苏豫, 杨小燕

  功能材料. 2026, 57(2): 84-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.009

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  以CaWO₄为代表的白钨矿结构氧化物含灵活旋转和易变形的孤立四面体阴离子基团,有利于氧空位和间隙氧缺陷的稳定及载流子的长程迁移,是无机固态氧离子导体的潜在候选体系。为了更好地定向开发具有优良氧离子导电性的新材料和调控相关元件的氧离子导电性质,综述了系列白钨矿组成结构与氧离子导电性之间的关系,对比了离子掺杂剂对白钨矿结构不同组成氧离子导电性的影响,然后归纳了氧空位和间隙氧缺陷在不同白钨矿组成中的稳定形式和氧离子长程迁移机理,最后展望了白钨矿结构在固态离子导体领域的发展方向。
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  用于骨修复的氧化石墨烯和细胞外囊泡的研究进展

  欧嘉玲, 李泽英, 李子龙, 曾琪琪, 何星

  功能材料. 2026, 57(2): 97-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.010

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  骨组织工程通过构建功能性骨移植物展现出显著潜力,其中氧化石墨烯(GO)与细胞外囊泡(EVs)作为两类新兴材料备受关注。GO凭借优异的生物相容性、机械强度,满足骨修复材料对生物活性与力学支撑的双重需求;EVs作为细胞间通讯的关键介质,通过传递核酸、蛋白质等生物分子,在无细胞治疗策略中彰显独特优势,二者均被视为骨再生领域的革命性材料。描述了GO性质和EVs的生物发生、分离过程,系统介绍它们在骨修复的应用现状,并深入总结二者在骨组织工程中的机理作用。最后,全面分析GO和EVs在骨组织治疗中的优势和挑战,大胆提出关于GO与EVs复合作为药物载体的设想,并对GO与EVs复合物在骨组织修复领域的未来发展进行展望。
研究·开发
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  二维大片径Ti₃C₂T_x薄膜的制备及其电磁屏蔽性能

  夏斌, 喻莉, 罗志娟, 王众, 周娅玲, 杨帆, 张剑桥, 程诗慧

  功能材料. 2026, 57(2): 109-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.011

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  二维Ti₃C₂T_x具有特殊的微观层状结构和良好的物理化学性能,被视为新型高效的电磁屏蔽材料。Ti₃C₂T_x薄膜是通过二维纳米片堆叠制备,因此单个Ti₃C₂T_x纳米片的性能和薄膜中片层排列的有序性都决定了Ti₃C₂T_x薄膜的电磁屏蔽性能。基于差速离心的方法,筛选并制备了二维大片径的Ti₃C₂T_x薄膜。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对Ti₃C₂T_x的化学组成、晶体结构和微观形貌进行表征,利用四探针测试仪和矢量网络分析仪研究了Ti₃C₂T_x的电导率和电磁屏蔽性能。结果表明,大片径Ti₃C₂T_x纳米片在薄膜中呈现规则有序排列,且6 μm以上片径Ti₃C₂T_x薄膜的电导率可达1.62×10⁵ S/m,是小片径薄膜的1.5倍,其电磁屏蔽性能最高可达64.8 dB。同时,在薄膜厚度为11 μm时具有4.3×10⁶ dB/m的单位厚度电磁屏蔽效能。
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  纳米SiO₂增强有机硅基气凝胶的制备及性能研究

  沈凡宸, 崔健, 闫业海

  功能材料. 2026, 57(2): 115-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.012

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  通过有机硅前驱体构建有机-无机杂化网络制备柔性聚有机硅氧烷气凝胶可显著改善传统二氧化硅(SiO₂)气凝胶的脆性问题,但结构中有机组分的引入会导致气凝胶的热稳定性变差,使其在高温环境下的应用受限。基于此,采用耐高温无机纳米填料增强的方法,通过溶胶-凝胶工艺制备聚乙烯基聚甲基硅氧烷(PVPMS)/ SiO₂杂化气凝胶。系统研究了SiO₂用量对PVPMS/SiO₂气凝胶微纳结构和物理机械性能的影响。研究结果表明,所得气凝胶的密度轻至91 mg/cm³、泡孔直径低至52 nm、比表面积高达560 m²/g;在80%压缩应变下,压缩强度达4.84 MPa;具有优良的热稳定性(初始热失重温度由PVPMS气凝胶的227 ℃大幅提升至295 ℃)、热绝缘性(导热系数低至21.2 mW/(m·K)和疏水性(静态水接触角>127°)。由此,该轻质高性能杂化气凝胶材料有望在建筑节能、航空航天等领域得到应用。
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  (Ni/C)/UV树脂电磁超材料的3D打印制备及吸波性能分析

  徐琪, 崔开放, 钟良, 尹鸿, 代竟雄

  功能材料. 2026, 57(2): 123-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.013

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  通过3D打印制备了(Ni/C)/UV树脂电磁超材料,研究了Ni/C填料中镍源添加量(0、0.5、1.0和1.5 g)对(Ni/C)/UV树脂电磁超材料微波吸收带宽的影响。结果表明,随着镍源添加量的增加,所制备的(Ni/C)/UV树脂样品的微波吸收带宽呈现出先变宽后变窄的趋势。当镍源添加量为1.0 g时,(Ni/C)/UV树脂样品具有5.9 GHz的微波吸收带宽,相比镍源添加量为0的样品的微波吸收带宽(3.9 GHz)具有显著提升。金属Ni不仅增强了样品的磁损耗,而且其催化石墨化作用也使得样品的介电损耗增强,两者协同,提升了样品的微波衰减系数,拓宽了样品的微波吸收带宽。以上研究明确了镍源添加量对(Ni/C)/UV树脂电磁超材料微波吸收带宽的影响规律,为该类材料的研究提供了有效参考,同时研究所采用的3D打印制备方法也为新型微波吸收材料制备工艺的探索提供了新思路。
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  g-C₃N₄/Bi₂WO₆复合材料的制备及其光催化性能研究

  吴尔豪, 陈佩, 刘晓文

  功能材料. 2026, 57(2): 132-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.014

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  采用水热法合成了Bi₂WO₆纳米片,并将其负载于层状g-C₃N₄表面,制备了g-C₃N₄/Bi₂WO₆复合材料。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis、XPS、PL对层状g-C₃N₄、Bi₂WO₆纳米片、g-C₃N₄/Bi₂WO₆复合材料的物相、形貌结构、光学性质、能带结构等进行表征测试,并研究其对盐酸四环素(TC)的光催化降解性能。结果表明,g-C₃N₄/Bi₂WO₆复合材料中,Bi₂WO₆纳米片均匀覆盖在g-C₃N₄表面。10-CN/BWO复合材料在可见光照射下表现出显著的光催化降解活性,120 min内,TC的降解率达到88.03%,其降解动力学速率常数分别为纯g-C₃N₄和Bi₂WO₆的1.33倍和1.21倍。经过5次循环实验,降解率仍达81.01%,表现出较好的稳定性。FT-IR和XPS测试表明,g-C₃N₄和Bi₂WO₆之间形成了界面异质结。自由基捕获实验表明,光生空穴(h⁺)和超氧自由基(O^-₂)是光降解的主要活性物种。i-t和PL测试表明,g-C₃N₄/Bi₂WO₆界面异质结有利于光生电荷的迁移和分离,提高了光催化降解活性。
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  反向悬浮聚合法制备玉米芯纤维素-腐植酸高吸水树脂

  阴禹帆, 郭雅妮, 柯朗, 张佳慧

  功能材料. 2026, 57(2): 141-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.015

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  以玉米芯纤维素(CC),腐植酸(HA)为原料,丙烯酸(AA)和 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为聚合单体,通过反向悬浮聚合法制备了玉米芯纤维素/腐植酸/AMPS/AA吸水树脂(IS-CC/HA-g-P(AMPS/AA)),实现废弃物资源化利用。探究影响吸水树脂吸水率的各单因素,并通过正交试验得到最佳的条件为KPS 0.075 g,MBA 0.005 g,Span 80 0.175 g,AMPS:AA 1∶2,中和度65%,CC:HA 1∶2,在此条件下制备出的树脂吸水率最高为902.01 g/g,吸盐水率最高为100.31 g/g。红外光谱分析表明CC和HA接枝共聚成功,扫描电镜分析表明IS-CC/HA-g-P(AMPS/AA)存在更大更密集的孔隙结构,热重分析表明IS-CC/HA-g-P(AMPS/AA)热稳定良好。
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  Zn-Al-Mn合金中MnAl₆相结构和性能的第一性原理计算

  刘敬福, 邢志莎, 庄伟彬, 李赫亮, 刘广柱

  功能材料. 2026, 57(2): 150-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.016

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  为了研究MnAl₆对Zn-Al合金的影响,基于第一性原理,计算了MnAl₆在0~50 GPa下的晶格结构、电子结构和弹性性质。态密度和能带表明MnAl₆电子结构在费米能级附近存在浅而宽的赝带隙,弱共价键与金属键共存,差分电荷密度显示Mn向Al电荷转移,主导了离子键特性。在力学性能方面,弹性常数、弹性模量随压力增加均增大,MnAl₆的刚度增加。其中,体积模量B从99.63 GPa增加275.88 GPa,剪切模量G由70.38增加到131.83 GPa,MnAl₆在高压下表现出更好的抗压缩能力和较强的剪切刚度,杨氏模量E随着压力增加了170.25 GPa,轴向刚度在高压下增强。泊松比v和G/B的数值在20 GPa下发生转变,MnAl₆由脆性转向延展性,高压下有良好的延展性,拉伸时能够产生较大的抗变形能力。这些结果有助于为后续Zn-Al-Mn合金实验研究和应用提供微观理论指导。
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  超细粉煤灰再生混凝土的制备及其抗侵蚀性能研究

  李延盛, 傅珍, 蔡乾东, 王化云, 彭冲

  功能材料. 2026, 57(2): 157-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.017

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  将Ⅱ级粉煤灰通过球磨机进行超细粉碎,获得了具有大比表面积的超细粉煤灰(UFA),将其部分取代混凝土中的胶凝材料,制备了超细粉煤灰再生混凝土,系统研究了UFA取代率对于再生混凝土微观形貌、物相结构、力学性能和抗盐侵蚀性能的影响。结果表明,超细粉碎后的粉煤灰比表面积可达1 038.4 m²/kg,直径分布在10~50 μm之间。超细粉煤灰取代水泥后加速了水化反应的进行,使再生混凝土的致密度提高,30%UFA试样展现出最优的水化性能调控效果,其最大放热速率达到最大值5.49 mW/g。30%UFA试样的抗压强度达到峰值37.3 MPa,较0%UFA试样提升了11.01%,抗折性能保持稳定良好,实现了最大应变3.07%。经过150次盐冻循环后,30%UFA试样的相对动弹性模量为最大值68.1%,质量损失率为最小值2.08%,具有最优的耐久性能。微观分析表明UFA通过微集料填充效应和火山灰活性双重作用,显著改善了再生混凝土的界面过渡区结构和孔隙特征。研究结果为粉煤灰的高值化利用提供了新途径,所开发的超细粉煤灰再生混凝土适用于沿海地区、盐渍土地区和寒冷地区的建筑工程,具有显著的经济和环境效益。
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  固液发动机铝粒子含量对C/C-SiC-ZrC复合材料烧蚀性能影响

  胡杨, 田琨, 闫联生, 马荣檄, 王佳琪, 张鹏飞

  功能材料. 2026, 57(2): 167-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.018

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  固液混合火箭发动机喷管同时受到粒子冲刷与氧化烧蚀作用,金属粒子冲刷对喷管抗烧蚀性能具有较大影响。传统氧-乙炔烧蚀方法无法获得粒子冲刷下材料烧蚀性能影响规律,通过固液发动机热试,研究发动机中Al粒子含量对C/C-SiC-ZrC复合材料烧蚀性能影响。首先,通过固液发动机进行地面热试车,获得材料烧蚀率数据,SEM观察烧蚀后材料微观形貌与表面元素分布,以XRD测试获得烧蚀后喷管产物结构,实验结果表明,C/C-SiC-ZrC复合材料烧蚀率随药柱固体粒子含量增加而明显增强,无金属粒子HTPB药柱烧蚀后材料烧蚀率为0.001 mm/s,而HTPB+20%Al烧蚀率为0.105 mm/s,烧蚀控制因素从氧化转变为粒子冲刷为主,烧蚀率增加的原因是Al粒子及其氧化产物冲刷导致基体剥蚀。
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  氧空位调控氧化钨薄膜的设计制备及其氢敏变色性能研究

  王宁, 田佳蔚, 孙樱溪, 谭秋林

  功能材料. 2026, 57(2): 174-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.019

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  以WO₃为基础的氢敏变色型传感器无需额外供电便可以通过肉眼观察直接判断是否发生氢气泄露,在可穿戴氢安全标识、氢气管道输送等领域具有及时便捷、低成本的独特优势。然而WO₃的氢敏变色机理及氧空位的影响作用等还不明晰,这制约了WO₃基氢敏变色型传感器的性能提升和推广应用。为此,本项目采用反应磁控溅射技术设计制备了氧空位浓度可调的WO₃薄膜,研究了薄膜成分、颜色、元素价态和氧空位浓度等与溅射气氛中氧气浓度的关系。探索了不同Pd/WO₃薄膜对氢气的颜色响应,发现增加WO₃薄膜中氧空位浓度可以提高薄膜氢敏变色的灵敏度,但WO₃薄膜中氧含量过低时,W⁵⁺和金属态钨的存在会使薄膜本身具有较深的颜色,氢敏变色特性消失。反应磁控溅射制备的高氧空位非晶态Pd/WO₃薄膜最佳工作温度为200 ℃,15 s左右1%浓度氢气可以引起薄膜102.4的明显色差变化,氢敏变色效果明显。
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  CdSe量子点敏化Li掺杂NiO薄膜p型太阳能电池性能研究

  王康杰, 贾溪洋, 李胜军

  功能材料. 2026, 57(2): 180-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.020

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  NiO是一种常见的宽禁带p型半导体,经常用于制备p型太阳能电池,其与n型光阳极结合,制备p-n叠层染料敏化太阳能电池,可显著提升电池的吸收光谱范围及开路光电压。采用溶胶凝胶法在FTO导电玻璃基底上制备均匀的纳晶NiO薄膜,并通过Li掺杂改进NiO薄膜的性能,利用XRD、SEM和TEM分别对Li掺杂NiO薄膜的物相和形貌进行表征。将所制备NiO薄膜经CdSe量子点敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阴极,组装p型染料敏化太阳能电池。研究结果表明,溶胶凝胶法制备的Li掺杂NiO薄膜晶型为立方相,呈球形多孔结构,平均粒径约30 nm。Li掺杂浓度为0.5%(原子分数)的NiO薄膜组装的太阳能电池取得最优性能,其光电流密度为4.19 mA/cm²,开路电压为0.208 V,填充因子为36%和光电转换效率为0.31%。
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  氧掺杂g-C₃N₄耦合CdS形成Z型异质结可见光响应光催化剂驱动

  周珂, 罗祥彬, 尹鑫, 聂坤来, 谭丹丹, 谭楠楠, 刘圯, 施越, 贾碧

  功能材料. 2026, 57(2): 185-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.021

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  开发兼具优异可见光响应能力和高效光生载流子分离效率的光催化剂可以高效降解处理有机废水。针对石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光催化活性有限的问题,以氧掺杂g-C₃N₄(OCN)纳米片为基础,通过水热法在OCN表面负载CdS纳米颗粒,构筑了OCN/CdS异质结光催化剂。由于OCN纳米片与CdS纳米颗粒通过界面复合,形成了点-面多维立体交织的结构,为光催化反应提供了充足的空间。相比于OCN,OCN/CdS显示出了更强的可见光吸收能力和更窄的带隙,其中20%-OCN/CdS的带隙降至2.35 eV;且20%-OCN/CdS的载流子分离效率显著增强,电荷迁移阻抗最低,光电流响应最强。在MB光催化降解中,20%-OCN/CdS样品60 min内对MB的降解率高达92.2%,其反应速率常数为OCN的1.59倍,具有优异的可见光催化活性。机理研究发现:OCN/CdS光催化降解MB遵循Z型异质结机制,·O^-₂为主要活性物种,CdS导带电子与OCN价带空穴在界面复合,实现空间电荷分离与氧化还原能力的协同增强。研究发现可为构筑高效异质结光催化剂提供有益参考。
工艺·技术
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  聚苯乙烯塑料颗粒改性泡沫混凝土的制备及性能研究

  霍紫玮, 马瑞彦, 梁晓菊, 张子文

  功能材料. 2026, 57(2): 193-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.022

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  聚苯乙烯塑料(EPS)颗粒具有闭孔结构和质轻等优势,在改善泡沫混凝土的保温性能方面具有重要的工程应用价值。以P·O 42.5级水泥为原料,EPS颗粒为添加相,制备了EPS颗粒泡沫混凝土,通过XRD、SEM、TGA和盐冻循环测试等手段,研究了EPS颗粒掺量对泡沫混凝土微观结构、力学性能、保温性能和抗冻性能的影响。结果表明,EPS颗粒引入后延缓了水泥的水化进程,EPS颗粒的掺入对50~200 mm的有害孔占比影响较小,但有效降低了200 mm以上的严重有害孔的占比,EPS9%试样的严重有害孔占比降至最小值19.58%,无害孔占比最高为59.45%,低害孔占比最大为12.95%。EPS9%试样具有最优的延性性能,其断裂点位移达到0.41 mm,断裂能达到最大值707 N·mm。适量EPS颗粒的掺杂,提升了泡沫混凝土的保温性能,EPS9%试样的导热系数最低为0.066 W/(m·K)。随着EPS颗粒掺量的增加,混凝土试样的抗压强度先小幅降低后轻微升高,盐冻循环100次后,EPS9%试样的抗压强度最大为24.7 MPa,质量损失率最低为1.06%,相对动弹性模量最大为84.41%,力学性能和抗冻性能相比EPS0%试样得到了显著提升。
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  差别化分子结构对聚酰亚胺介电性能的影响

  胡凤英, 段广宇, 何依然, 左康辉, 林悦之, 胡祖明

  功能材料. 2026, 57(2): 202-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.023

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  聚酰亚胺凭借其优异的物化性能被广泛用于制备高温聚合物基电介质薄膜,但不同的分子结构对其介电性能和击穿强度影响显著;以可溶性聚酰亚胺(sPI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)和三元共聚聚酰亚胺(P84)4种通用型聚酰亚胺为研究对象,探究了差异化分子结构对4种聚酰亚胺聚集态结构、介电性能和宽温域内击穿强度的影响。研究结果表明:PAI中高偶极矩酰胺键的存在有效提升了其极化强度和介电常数;XRD和仿真结果表明,醚键的存在破坏了PEI分子链的规整性,打破了苯环的π-π共轭结构,抑制了电子云的运动;在4种通用聚酰亚胺中,PEI具有最大的分子链间距,并且在25 ℃和150 ℃的威布尔击穿强度分别为604.4和410.1 MV/m,优于sPI、PAI和P84。为制备高温聚合物基电介质薄膜提供了研究基础。
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  盐溶液冻融循环作用下钢渣细骨料混凝土的耐久性能及寿命预测

  邱永康, 薛刚, 董伟, 刘江森, 许胜

  功能材料. 2026, 57(2): 209-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.024

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  为研究钢渣细骨料混凝土(steel slag fine aggregate concrete,SSC)在盐溶液冻融循环(salt solution and freeze-thaw cycles,S-FTC)作用下的耐久性能,首先通过力学性能试验确定钢渣细骨料(steel slag fine aggregate,SSA)和粉煤灰(fly ash,FA)最佳掺量;随后对混凝土试样进行S-FTC试验,系统分析SSA掺量、FA掺量对混凝土的质量、动弹性模量及抗压强度的影响;进而引入灰色理论均值GM(1,1)模型,利用相对动弹性模量实测结果建立SSC抗S-FTC性能预测模型,并开展误差分析,预测其耐久寿命。结果表明:30%SSA掺量能够有效提高S-FTC下混凝土的耐久性能,复掺10%FA后,延缓了SSC质量及动弹性模量劣化,但对抗压强度改善有限;GM(1,1)模型的预测值与实测值较符合,平均相对误差均小于2.6%;S-FTC作用下,30%SSA掺量的SSC寿命较普通混凝土(natural concrete,NC)提高10%~30%,复掺10%FA后,SSC寿命进一步提高5%~20%;基于GM(1,1)的预测模型可对SSC抗S-FTC性能进行较为精确的定量评估。
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  粉煤灰提铝气泡诱导自组装γ-AlOOH多孔微球及其对刚果红的吸附性能研究

  文依菲, 李文权, 李中林, 陈杨, 李义兵, 韦国旺

  功能材料. 2026, 57(2): 220-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.025

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  以经烧结和酸浸处理的粉煤灰所制得的铝酸钠溶液作为铝源,采用水热法合成法制备了γ-AlOOH多孔微球吸附剂。通过SEM、XRD、FT-IR、BET-BJH、TGA、Zeta电位等表征技术,系统研究了γ-AlOOH的晶体结构、微观形貌和表面特性,并进一步评估其在含刚果红模拟废水中的吸附性能。结果表明,在25 ℃、pH=4的实验条件下,当吸附剂投加量为50 mg,刚果红初始浓度为200 mg/g,溶液体积为200 mL时,吸附平衡后测得γ-AlOOH对刚果红的平衡吸附容量为776.45 mg/g,脱除效率高达97.05%;且吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附行为受单层物理吸附主导,热力学表明γ-AlOOH多孔微球吸附刚果红的过程是自发的吸热反应,且伴随着体系熵的增加。
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  铈掺杂稳定Cu⁺促进CO₂高效电还原制乙烯

  李嘉丞, 王佳玮, 吴旭

  功能材料. 2026, 57(2): 229-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2026.02.026

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  铜基电催化剂在电催化CO₂还原反应(CO₂RR)中面临Cu⁺活性物种稳定性不足的问题,导致C₂₊产物(尤其是乙烯)选择性下降。研究通过引入稀土元素铈(Ce),以双金属CuCeBTC金属有机框架(MOF)为前驱体,在350 ℃下焙烧制备其衍生氧化物催化剂(CuCeO_x),并对催化剂进行系统表征和电化学性能评估。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析证实,在最优Ce掺杂量的CuCeO_x-2催化剂中存在Cu⁺物种及铈的混合价态(Ce³⁺/Ce⁴⁺)。电化学性能测试表明,在 -1.3 V(vs. RHE)电位下,CuCeO_x-2的乙烯法拉第效率(FE)可达45.5%,较未掺杂铈的CuO_x催化剂(FE_C2H4=30.3%)显著提升50%,且稳定性可以维持12 h以上。研究表明,铈掺杂通过Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原对的电子缓冲效应,有效稳定活性Cu⁺物种并优化催化剂电子结构,增强对关键中间体*CO的吸附,促进C—C耦合反应进行,从而显著提升乙烯选择性。该研究为设计高效稳定的CO₂RR催化剂提供了新思路。