2025年, 第56卷, 第9期　刊出日期：2025-09-30

  

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  功能材料. 2025, 56(9): 0-0.

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  铁基碳纳米管/石墨烯气凝胶制备及光热吸油性能研究

  张瀛博, 刘会娥, 郭启麟,杨帆, 郭适

  功能材料. 2025, 56(9): 9001-9008. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.001

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  海上重油泄漏会造成严重的环境污染和经济损失,吸附法处理海上漏油具有良好的应用前景,但对高黏度重油的处理依然是一项难题,利用光热多孔材料实施油品的升温降粘吸附是极具潜力的解决方案。利用Fe纳米粒子作为生长碳纳米管(CNTs)的催化剂,使用气相沉积法制备了Fe基碳纳米管/石墨烯气凝胶(Fe-CNTs/RGA),作为对比,采用冰模板法制备了碳纳米管/聚乙烯吡咯烷酮/石墨烯气凝胶(CNTs/PVP/RGA)。通过SEM、Raman和FT-IR对Fe-CNTs/RGA进行表征。结果表明,Fe-CNTs/RGA的最佳制备条件为生长温度800 ℃和生长时间120 min。相较于机械复合法所制备的CNTs/PVP/RGA材料,Fe-CNTs/RGA具有极佳的光热性能,对全光谱平均吸收率可达93.62%,光热转化速率快,空气中材料的温度梯度为33.24 K/cm。1个太阳光下吸附重油时,Fe-CNTs/RGA的上表面温度可达110.7 ℃,下表面温度可达60.7 ℃,对重油的吸附速率可达0.0397 g/(cm²·min)。
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  中空炭黑/SiO₂微球的高性能吸波应用

  李雅茹, 张扬, 张思琪, 张霄喆, 周熠辉, 朱丽萍, 朱美芳

  功能材料. 2025, 56(9): 9009-9016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.002

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  随着电磁辐射在工业、民用以及军事等领域的污染和影响日趋严重,亟需开发具备轻质的高性能吸波材料。研究以发泡聚苯乙烯(expandable polystyrene,EPS)微球为模板,采用逐层包覆的方法,依次负载吸收层与绝缘封装层,进一步经高温熔融处理后制备得到具备中空结构炭黑(CB)/SiO₂微球(H-CSi)吸波填料。其中,内部导电空腔的结构设计能够显著提高电磁波的耗散;绝缘封装层的存在能够有效避免复合材料内部形成大范围的连续传导电流,从而实现优异的阻抗匹配和多重损耗协同效应。研究结果表明,该电磁波吸收填料在厚度为2.9 mm时,于15.52 GHz频率处实现-59.81 dB电磁波吸收效能;当厚度达到3.45 mm时,实现对电磁波有效吸收率大于90%(即R_L≤-10 dB)的总有效吸收带宽为9.04 GHz,频率范围覆盖8.88~17.92 GHz。研究为电磁波防护材料的结构设计与大规模应用开辟了新思路,有望推动相关领域的技术发展。
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  聚乙烯醇/聚赖氨酸/香草醛衍生物高阻隔抗紫外功能涂层研究

  周静, 王军, 段芳

  功能材料. 2025, 56(9): 9017-9023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.003

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  为了制备既具有高氧气阻隔性又能高效抗紫外的聚乙烯醇(PVA)涂层,通过席夫碱反应合成香草醛衍生物(Van-G),并与ε-聚赖氨酸(PL)掺入PVA基质中制备PVA/PL/Van-G复合涂层及对应涂覆聚乙烯(PE)膜。采用红外光谱、热性能分析、X射线衍射光谱和扫描电镜对PVA/PL/Van-G复合涂层的微观结构表征并对PE涂覆膜的附着力、光学、润湿、阻隔和机械性能进行测试,考察不同含量的PL和Van-G对复合薄膜的影响。结果表明,PVA/PL/Van-G复合涂层牢固地附在PE基材上。当Van-G含量到达30%(质量分数)后,PE涂覆膜的UPF达到109.59以上,表现出优异的紫外防护效果和透明度。同时,致密的涂层结构改善PVA的氧气阻隔性,薄膜氧气透过系数仅为2.80×10^-17 cm³·cm/(cm²·s·Pa),相比于PVA涂层降低了39.66%。这种PE改性涂层材料兼具良好的紫外光防护作用和气体阻隔功能,可作为高性能食品包装的候选材料。
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  AgCl/α-FeOOH@FAZ复合纳米材料的制备及其光催化性能研究

  屈轩, 田鑫, 史慧贤

  功能材料. 2025, 56(9): 9024-9031. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.004

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  由于AgCl具有良好的可见光吸收能力和光敏性,但存在易光腐蚀的问题,因此,通过将AgCl与α-FeOOH构建异质结,并负载于Al-FAZ-41介孔分子筛上,以提升其稳定性和光利用率。采用水热法和化学沉淀法成功制备了AgCl/α-FeOOH@FAZ复合光催化剂,并对其进行了详细的表征。研究发现,该复合材料在降解苯酚污染物方面表现出优异的光催化性能。此外,利用粉煤灰作为低成本、环境友好的Si、Al源,实现了对燃煤固废的高附加值利用。研究为AgCl基光催化剂在废水处理中的应用提供了新的思路和方法。
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  聚乙烯吡咯烷酮改性二氧化钛基光伏玻璃及其自洁净性能研究

  王鑫娈, 任璐, 孟丹, 黄文成, 倪嘉, 鲍田, 何蒙

  功能材料. 2025, 56(9): 9032-9039. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.005

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  利用溶胶凝胶法,在TiO₂溶胶中添加不同质量分数的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),使PVP包覆在TiO₂颗粒表面,加强和光伏玻璃表面SiO₂薄膜的键合,同时在受热分解后产生孔隙,制备出同时具备亲水性能和光催化性能的TiO₂基光伏玻璃。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis-Abs)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)、接触角测试仪、原子力显微镜(AFM)、电化学工作站分别对样品的晶相组成、表面形貌、透过率、化学键特征峰、亲水性能、表面粗糙度以及耐腐蚀性能进行表征分析和研究。以结晶紫(CV)为模拟污染物,研究样品的光催化降解性能。结果表明,当PVP含量为6%(质量分数)时,光伏玻璃样品(CG-6)具有最好的综合性能。其表面薄膜更加致密,在6 h内降解CV染料的效率为92%,接触角在光照前呈现出亲水性为20°左右,灰尘附着率较空光伏玻璃(PG)减少了6.42%。EIS阻抗和Tafel显示,CG-6样品的光生载流子分离效率最高,腐蚀电位最高为0.048 V。因此适量的PVP可以改善TiO₂基光伏玻璃的光催化性能和自洁净性能。
综述·进展
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  生物质挤出发泡复合材料的研究进展

  阿丽旦·如扎洪, 吴荣峰, 张夏榕, 韦思玉, 王彦斌, 苏琼, 申涛, 赵利斌

  功能材料. 2025, 56(9): 9040-9048. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.006

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  全球对环境保护与绿色发展的关注度持续攀升,生物质挤出发泡复合材料作为环境友好型材料备受瞩目,其生物质及热塑性聚合物为原料可再生、可回收再利用,并且可以通过合适的工艺与添加助剂优化产品的力学性能,是可持续发展的新型材料。介绍了挤出发泡工艺对复合材料性能及应用的影响,重点对成型设备单螺杆挤出机与双螺杆挤出的优缺点进行了对比,总结了挤出发泡配方组成,即发泡剂、成核剂、增塑剂、交联剂等的加入对材料性能的优化作用,并对生物质挤出发泡复合材料在包装、建筑行业的应用做出了详细综述。
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  智能响应型壳聚糖基纳米水凝胶的制备及其在功能成分递送中的研究进展

  陈嘉莉, 陈泽冰, 况燚, 戚懿予, 饶青青, 杨胜祥

  功能材料. 2025, 56(9): 9049-9065. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.007

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  壳聚糖作为一种天然高分子多糖,具有良好的生物相容性、生物降解性、无毒以及抗菌、消炎等多种生理功能,被认为是药物跨膜运输的理想载体。智能响应型纳米凝胶因其突出的环境响应控释性能、尺寸稳定性和高药物负载量在药物递送方面引起了广泛的关注。介绍了智能响应型壳聚糖基纳米凝胶的制备方法和控释机理,详细归纳了智能响应型壳聚糖基纳米凝胶的最新研究进展及其在医学、农业、食品等领域的应用现状,并针对智能响应型壳聚糖基纳米凝胶在功能成分递送系统中存在的不足(如可控性差、响应不灵敏、无法避免缓释等),对其未来发展方向进行了展望。
研究·开发
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  玉米芯生物炭负载纳米零价铁电芬顿体系构建

  凌晓慧, 程文文, 陈洋洋, 李伟, 魏超, 张赟, 王毅博

  功能材料. 2025, 56(9): 9066-9073. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.008

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  为了解决纳米零价铁(nZVI)pH应用范围窄和玉米芯资源化的问题,研究采用玉米芯水热碳化制备生物炭(BC)作为载体改性nZVI,通过液相还原法合成了BC@nZVI复合阴极材料,构建了BC@nZVI非均相电芬顿体系。通过对BC@nZVI复合阴极材料SEM、IR、XPS、XRD等表征分析得出,生物炭上有纳米零价铁的附存,且均匀分布,不易团聚。实验研究发现:溶液pH=3、电流密度为200 mA、Fe/C(质量比)为2∶1、板间距为3 cm时,BC@nZVI非均相电芬顿体系对活性红X-3B去除效果最佳,去除率为97.73%,且在pH范围为3~5时,去除效率均在95%以上,在pH为6~7时有72%以上的去除效率,pH=9时,去除效率为63.79%。阴极材料的重复实验表明BC@nZVI复合阴极材料重复利用5次后依旧有90%以上的去除率,可循环性较好。通过非均相电芬顿体系对活性红X-3B降解实验研究发现,体系在运行过程中原位产生H₂O₂,浓度最高达281 μmol/L,且降解过程符合二级动力学模型,其动力学常数为0.0023 L/(mg·min)。
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  Na掺杂GeO₂纳米粉体的光降解性能研究

  林彩宗, 阮志林, 刘思胤, 胡学萍, 吴文静, 赵世华, 邹旭

  功能材料. 2025, 56(9): 9074-9081. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.009

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  碱金属掺杂是提高半导体材料性能的一种有效手段。以GeO₂为原料,通过研磨-退火工艺将Na元素掺杂GeO₂纳米粉体,探讨其光降解污水能力和光电性能。结果表明,成功掺入到GeO₂纳米颗粒中的Na元素,促使GeO₂晶体结构在较低温度由α-石英型相变为金红石相,并导致其产生晶体缺陷。SEM表明Na元素掺杂GeO₂样品表面存在孔隙但分散性差。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物评价了制备样品的光催化性能。结果表明Na元素的掺杂极其有利于改善GeO₂催化剂降解MB的性能,降解反应符合一级反应动力学模型,Na元素的最佳负载量为8%,降解效率可高达92.36%。对光催化剂光降解的反应机理进行了讨论分析,得出降解染料分子的主要活性物质为经Na元素掺杂后的GeO₂表面产生的吸附水或吸附OH^-而氧化产生的羟基自由基(·OH)。
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  中空球状锰氧化物吸附重金属性能研究

  闫巧芝, 李坤原, 常继轩, 姚明昌, 袁建龙, 郑钰涛, 卢昶雨, 郝新丽

  功能材料. 2025, 56(9): 9082-9091. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.010

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  采用碳酸锰模板法,通过控制反应温度和原料的加入顺序,制备出了6种成分比例不同的具有中空球状结构的锰氧化物(MnO_x)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对制备的MnO_x中空球的成分及结构形貌进行了表征。测试了这些材料对模拟废水中重金属Pb²⁺和Cd²⁺的吸附性能。实验结果表明,该材料对水中重金属离子具有很强的吸附能力,对不同的重金属的吸附能力不同。其中,对Pb²⁺的吸附量最高可达144.6 mg/g,对Cd²⁺的吸附量最高可达47 mg/g。
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  单面冻融后TiO₂混凝土光催化性能研究

  赵燕茹, 刘兴源, 关鹤, 张建新

  功能材料. 2025, 56(9): 9092-9102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.011

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  研究nano- TiO₂混凝土冻融循环后光催化降解效率变化。通过单面冻融循环试验、NMR孔结构试验、光催化试验探究不同nano-TiO₂掺量、光照时长、冻融对混凝土光催化降解效率的影响规律和机理,用灰熵关联度法确定关联程度并建立灰色神经网络预测模型来预测冻融循环后TiO₂混凝土光催化降解效率。结果显示:nano-TiO₂混凝土试件光催化降解效率随光照时长、TiO₂掺量增加而增大,随冻融次数增加而降低,与微孔和大孔占比负相关、中孔正相关、裂缝无明显相关性,盐冻比水冻下降更显著,6%掺量TiO₂混凝土在水冻下紫外光照射4 h光催化降解效率最优。水冻及盐冻下,试验条件影响:TiO₂掺量＞冻融次数;孔结构参数影响:束缚水饱和度＞自由水饱和度＞孔隙率;孔径分布影响:中孔＞微孔＞大孔。建立灰色BP神经网络模型,模型预测准确度高,稳定性好,更适用于nano-TiO₂混凝土光催化降解效率的预测。
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  三维氧化铜/膨胀石墨复合材料制备及吸波性能研究

  王珅, 文博, 肖纪元, 刘晓锋, 杨国锐, 丁书江

  功能材料. 2025, 56(9): 9103-9110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.012

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  研究以改进的化学氧化法和热还原将石墨制备成具有独特蜂窝状的膨胀石墨,随后通过简单的机械球磨及煅烧成功制备了具有三维导电结构的空心氧化铜/膨胀石墨复合材料。采用XRD、SEM、TEM、BET等对氧化铜/膨胀石墨复合材料的形貌、微观结构和电磁特性进行了表征。膨胀石墨的蜂窝状多孔结构有利于电磁波的反射和散射、增强了电子转移以及缺陷极化;空心氧化铜纳米颗粒的加入不仅可以有效调节碳材料的导电和极化损耗,实现碳材料的阻抗匹配平衡,提高对电磁波的吸收;同时通过改变氧化铜的含量来可以实现精准调节组分的界面、缺陷和极化,增强对电磁波的衰减能力。其结果表明,CuO/EG-3复合材料在填充率仅为20%,且厚度为2.9 mm时具有优异的电磁波吸收性能,其最小反射损耗可达-71.93 dB,有效吸收带宽为3.52 GHz,可覆盖整个C波段、X波段和Ku波段。研究为设计和制造高性能碳基电磁波吸收器提供了重要的指导。
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  酰亚胺四唑聚合物制备及Ag⁺探针研究

  李佳琰, 徐洪耀, 光善仪

  功能材料. 2025, 56(9): 9111-9118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.013

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  以4,4-二氨基二苯醚(ODA)、自制4,4-1H-四唑-1,5-二基-二苯胺与双酚A型二醚二酐(BPADA)按一定摩尔比例在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中共聚,采用低温化学亚胺化法,制备了一种功能性的酰亚胺四唑聚合物探针,该探针在DMF溶液中能够特异性的识别Ag⁺,与Ag⁺结合形成配位聚合物。通过FT-IR表征了聚合物的结构,并用紫外可见光谱分析了其性能。实验结果表明,向探针中加入Ag⁺后,其紫外可见吸收从420 nm处偏移至465 nm,其吸收强度也相对降低,伴随着溶液由淡紫色变为灰蓝色。说明四唑基团的引入使聚合物具有了对金属离子的响应特性,是一种新型的聚合物探针。
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  TiO₂/g-C₃N₄复合光催化材料降解氧氟沙星性能研究

  万航江, 石婧, 袁宇康, 汤子建, 张庆, 李溪, 张潇, 于鹏

  功能材料. 2025, 56(9): 9119-9125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.014

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  为了提升石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光生电子空穴分离效率,构建了TiO₂/g-C₃N₄复合催化材料,并对其进行了形貌结构和光电化学表征,并研究了所制备材料光催化降解氧氟沙星(OFL)的性能和机制。结果表明,复合材料异质结的构建通过抑制光生电子和空穴的复合,显著增强了对OFL的光催化降解能力,在120 min内对OFL最高去除率可达84%。自由基淬灭实验表明了h⁺是主要的活性物种,并提出了OFL在体系内活性物种作用下可能的降解中间产物和降解路径。此外,复合材料具有良好的稳定性和重复使用性。
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  镁铁水滑石的制备及其对孔雀石绿吸附性能与机理研究

  李梦凡, 任捷, 王磊, 王旭东

  功能材料. 2025, 56(9): 9126-9136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.015

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  孔雀石绿(MG)是一种典型的三苯甲烷类染料,在水中难以降解,对生态环境和人体健康具有持久性危害。采用共沉淀法制备环境友好的镁铁水滑石(MgFe-LDH),对不同Mg/Fe摩尔比制备的MgFe-LDH进行SEM、XRD、FT-IR等表征,表征分析结果显示,MgFe-LDH呈典型片层状,片层相互堆叠,且Mg/Fe摩尔比增大,层间距增大。以MG水溶液模拟废水,探究pH、污染物初始浓度、吸附剂投加量等因素对吸附的影响。最优Mg/Fe摩尔比制备的MgFe-LDH在120 min内对低浓度MG去除率达99%,180 min内对高浓度MG去除率超90%。动力学和等温线分析表明MgFe-LDH对MG的吸附过程符合准一级动力学模型(R²＞0.99)和Langmuir等温线模型(R²=0.9968)。MgFe-LDH对MG吸附过程可能存在氢键作用、弱n-π相互作用、MgFe-LDH中金属-氧与染料络合配位、孔填充机理。经5次吸附-再生循环实验,MgFe-LDH仍能保持64%的去除率,稳定性好。且在阴阳离子混合染料废水中,亦能实现同时吸附,适用性强,适合实际应用。
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  g-C₃N₄/MnCoNiCuZn(C)复合光催化剂的制备及性能研究

  马博洋, 郭瑞华, 王志刚, 乌仁托亚, 安胜利, 刘媛媛

  功能材料. 2025, 56(9): 9137-9146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.016

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  研究采用溶胶凝胶法和高温煅烧法制得不同质量配比的非贵金属高熵合金(HEAs)和g-C₃N₄相结合的复合异质结光催化剂,并对这些催化剂的微观形貌和光催化性能做了相关研究。结果表明,质量比例为1∶1时,制备的催化剂光催化降解效率最高,在可见光照射下的降解率为68.24%,同时拥有最低的荧光猝灭活性。高熵合金与g-C₃N₄复合吸光强度明显提高,能够显著抑制光生电子-空穴对的复合现象,且在循环稳定性测试中表现出较好的稳定性。
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  化学水浴沉积法制备太阳能电池用CdS薄膜及其性能研究

  郭小杰, 成宇飞

  功能材料. 2025, 56(9): 9147-9154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.017

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  基于化学水浴沉积法在氯化镉、硫脲和氨水的溶液体系中制备出硫化镉(CdS)薄膜,通过XRD、UV-Vis、SEM、EDS和XPS等表征手段研究了沉积温度对CdS薄膜物相结构、微观形貌和光学性能的影响,并以该薄膜为基础组装了薄膜太阳能电池,探究了不同沉积温度下CdS薄膜对电池器件光伏性能的影响。结果表明,制备的CdS薄膜为六方纤锌矿结构,CdS的结晶度较高,Cd和S分别以+2价和-2价的稳定态存在。70 ℃沉积的CdS薄膜在320~520 nm范围内表现出最强的光吸收,其晶粒尺寸分布均匀、结构紧密堆积,呈现出柱状生长模式。70 ℃沉积的CdS薄膜界面具有高效的电荷分离与收集能力,组装的薄膜太阳能电池具有最优的光伏性能,其平均V_oc、J_sc、FF和PCE均达到了最大值,分别为383.5 mV、29.75 mA/cm²、54.92%和6.6%。当沉积温度升高至80 ℃时,CdS薄膜的界面复合损失加剧,结晶度变差,对应的薄膜太阳能电池的光伏性能下降。因此,70 ℃是CdS薄膜沉积温度优化的临界点。
工艺·技术
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  玻纤复合建筑节能保温砂浆的制备及力学性能研究

  胡晓雯, 梅发军

  功能材料. 2025, 56(9): 9155-9162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.018

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  以可再分散乳胶粉、玻璃纤维为外加剂,制备了玻纤复合建筑节能保温砂浆,研究了玻璃纤维长度对保温砂浆力学性能、抗腐蚀性能和保温性能的影响。结果表明,玻璃纤维的长度增大有助于增大砂浆的干密度,降低砂浆的坍落扩展度,保温砂浆的抗压强度和抗折强度均随纤维长度的增大表现出先增大后降低的趋势,当玻璃纤维的长度为9 mm时,纤维能够在砂浆基体中形成致密的网状支撑结构,保温砂浆的抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为68.88和17.58 MPa,该试样在28 d龄期下终裂冲击次数达到424次,相比未掺杂玻璃纤维的砂浆提高了631.03 %。GF-9 mm试样模拟在海水中腐蚀180 d时,保温砂浆的抗压强度和抗折强度分别保持为68.34和16.33 MPa。GF-9 mm试样的导热系数最低仅0.06 W/(m·k),具有优异的保温性能和力学性能。
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  固废基超高性能混凝土制备与性能研究

  明阳, 任昊, 李玲, 瞿鑫明, 黄兴启, 陈飞翔, 张欣, 姚大游, 郑全兴, 朱雪琴

  功能材料. 2025, 56(9): 9163-9170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.019

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  基于最紧密堆积理论,研究利用水淬锰渣、粉煤灰、钢渣和脱硫石膏制备多元固废超细高活性矿物掺合料,部分替代水泥或硅灰用于超高性能混凝土(UHPC)的制备。通过修正的安德森(MAA)模型对胶凝材料和骨料进行颗粒分布优化设计,结合L₁₆(5⁴)正交试验系统,研究了不同因素对UHPC性能的影响。结果表明,经MAA模型设计与正交试验验证得出最优配比为:胶凝材料中硅灰掺量6%,掺合料掺量16%,水胶比0.17,胶砂比1.1,集料中20~40目石英砂比例70%,钢纤维掺量2%,减水剂掺量1.4%。在此配比下,UHPC的流动度为281.2 mm,抗折强度达到34.9 MPa,抗压强度达到146.9 MPa,56天电通量为62.9 C。正交试验结果与MAA模型计算结果吻合,验证了模型的适用性和固废基掺合料替代部分水泥或硅灰的可行性。该研究为UHPC的低碳环保制备提供了理论支持和技术参考。
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  壳聚糖复合膜制备及其对水体中Cu²⁺吸附测试

  肖洋洋, 刘志明, 王海英

  功能材料. 2025, 56(9): 9171-9177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.020

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  分别将10%(质量分数)(基于壳聚糖)的木醋液、茴香提取物、木醋液与茴香提取物复配物(木醋液与茴香提取物质量比1∶1)添加到壳聚糖成膜液中,制备壳聚糖与木醋液复合膜M1、壳聚糖与茴香提取物复合膜M2、壳聚糖与木醋液茴香提取物复配物复合膜M3以及壳聚糖膜CS。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、力学性能测试和Cu²⁺吸附实验对复合膜的结构、力学性能以及吸附性能进行分析。结果表明:木醋液、茴香提取物与壳聚糖相容性良好,它们可以破坏壳聚糖分子之间的氢键,并且与壳聚糖之间形成分子间相互作用。在壳聚糖膜中添加木醋液和茴香提取物,会增强薄膜力学性能和吸附性能。CS、M1、M2及M3拉伸强度为(10.87±0.84)、(24.87±2.6)、(16.11±2.1)、(12.90±1.79)MPa,断裂伸长率为(17.38± 0.77)%、(28.66± 2.37)%、(30.90± 2.22)%、(33.86± 3.69)%。随着Cu²⁺初始浓度增加吸附量逐渐增加,在10 g/L时,CS、M1、M2及M3最大吸附量为316.44 、341.68、357.03、329.18 mg/g;随吸附时间增长,吸附量先上升后趋于平衡状态,在240~300 min时,平衡吸附量为310.18、338.68、352.03、332.44 mg/g。对Cu²⁺吸附能力表现为M2>M1>M3>CS。4种薄膜对Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,其吸附过程为化学吸附。研究结果可为壳聚糖复合膜在工业废水处理Cu²⁺领域的应用奠定基础。
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  玄武岩纤维铁尾矿再生混凝土抗冻性能及微观机理研究

  金生吉, 马文鹏, 杨宇豪, 刘凯玲, 陈灿龙

  功能材料. 2025, 56(9): 9178-9187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.021

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  为提高建筑垃圾及铁尾矿砂的回收利用率,试验研究了铁尾矿砂和玄武岩纤维对再生混凝土抗冻性能的影响。以再生混凝土的表面冻融损伤、质量损失率和强度损失率作为评判指标,借助扫描电子显微镜(SEM)分析其微观结构。结果表明,在再生混凝土中加入玄武岩纤维能提高其抗冻性能,且玄武岩纤维掺量对其影响较大,试验中纤维掺量为0.1%长度为18 mm的试件的冻融强度损失率最低;铁尾矿砂能够减缓再生混凝土的冻融损伤,当掺量低于30%时,再生混凝土的冻融损伤随铁尾矿砂掺量的增大而降低。玄武岩纤维和铁尾矿砂均能减缓再生混凝土的冻融损伤,在再生混凝土中适量加入纤维和铁尾矿砂能够提高其使用寿命,满足实际工程需要。
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  g-C₃N₄/TNTs对亚甲基蓝的降解及机理分析

  马骏, 秦荔妍, 郝晨丽, 刘乾玮, 李好

  功能材料. 2025, 56(9): 9188-9195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.022

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  研究通过高温缩聚法将尿素转化为石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并采用水热法构建g-C₃N₄/TNTs复合光催化剂。以亚甲基蓝(MB)为探针污染物,系统评估了材料的光催化性能与作用机制。显微结构表征显示,TNTs纳米颗粒在g-C₃N₄表面形成有效负载,主体骨架保持原始形貌特征,表面褶皱结构使比表面积增加至45.3 m²/g。XRD、EDS、XPS分析证实材料由C(44.79%)、N(1.02%)、O(25.72%)、Ti(24.48%)和Na(3.99%)组成,元素呈现均匀分布。光催化实验表明,优化配比(6∶1)的复合材料降解效率比单一TiO₂和g-C₃N₄提升200%,经0.5 h吸附平衡和5 h可见光照射后,MB降解率达90.2%,符合一级反应动力学模型(R²=0.98)。机理研究表明,超氧自由基(·O^-₂)和光生电子(e^-)是主要活性物种,贡献率分别达62.3%和28.1%,而羟基自由基(·OH)与空穴(h⁺)起辅助作用。
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  掺钴硼光催化/PMS降解水中双酚A

  陈屹阳, 薛宁璇, 仇鹏翔

  功能材料. 2025, 56(9): 9196-9200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.023

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  目前,光活化过一硫酸盐(PMS)因其绿色高效的性质成为了污水处理领域的研究焦点。硼是具有窄带隙的优良半导体,但其光生电子空穴对易于复合,在光催化的应用受限。而钴拥有优异的电荷转移和分离能力。通过浸渍-焙烧法成功制备了掺钴硼(CoB/700 ℃)复合物。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见-近红外光谱仪等对制备催化剂的结构,光学特性进行分析,并通过光活化PMS降解水中双酚A(BPA)来探究催化剂的催化性能。实验结果表明,CoB/700 ℃能够在15 min内降解90%的BPA,降解速率优于B/700 ℃和Co,表明Co的掺杂有利于催化剂性能的提升。考察了pH和PMS投加量的变化对反应体系的影响,并验证了羟基自由基,硫酸根自由基和单线态氧的作用。CoB/700 ℃光催化活化PMS降解水中有机污染物为污水处理提供新的路径。
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  轻质高隔音玻纤复合隔声板制备及声学分析

  刘瑞锋, 刘洵, 翟福强, 彭绍源, 邱鑫, 吴玉辰, 詹驰, 丁明德, 杨星驰, 陈西浩

  功能材料. 2025, 56(9): 9201-9206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.024

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  随着低碳环保战略的不断推进,豪华邮轮轻量化的需求愈加强烈,目前国内25 mm厚高性能舱室板材面密度为13 kg/m²且无法再次突破,隔音性能无法提升,超细玻璃纤维具有导热系数小、耐腐蚀、体积密度小等特点,用超细玻璃纤维制备豪华邮轮衬板,在满足船舶轻量化需求的同时,也具有优异的隔音效果。使用SZZB-4传递函数法吸声与隔声测试系统、SEM扫描电镜等对衬板的隔音性能、结构进行测试。结果表明,25 mm厚超细玻璃纤维衬板面密度降低了10 %左右,为11.75 kg/m²,隔音性能随着容重的增加变得更好,衬板的复合结构设计能提高隔音性能,在50 Hz隔声量能达到17.78 dB,在5 000 Hz能达到59.28 dB。故选择容重为140 kg/m³的MFGCB,中间材料为LB的复合结构制备衬板。
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  碱木质素基膨胀阻燃聚氨酯泡沫制备及性能

  王蕊, 安昕煜, 巩玲, 李旭, 刘志明

  功能材料. 2025, 56(9): 9207-9212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.025

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  利用碱木质素液化产物完全替代聚醚多元醇,同时以1:3的比例将聚磷酸铵(APP)和膨胀石墨(EG)复配组成膨胀阻燃体系(IFR),通过“一步法”制备出具有阻燃性能的碱木质素基膨胀阻燃聚氨酯泡沫材料(IFR-LRPUF)。采用极限氧指数分析仪(LOI)、热重分析仪(TGA)、垂直燃烧试验仪(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、扫描电子显微镜(SEM)、热导率测试仪和万能力学测试机等对泡沫材料各项性能进行分析。研究结果表明:当IFR添加量为20%时,制备的材料IFR20%-LRPUF的LOI值达到了最高值35.6%;垂直燃烧等级达到了V-0级。相较于IFR0%-LRPUF,IFR20%-LRPUF的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了137.2 kW/m²和2.3 MJ/m²,残炭量提高了6.1个百分点。
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  光伏组件用纳米SiO₂/三元复合树脂自清洁涂层的制备及应用

  申永前, 刘鑫, 韦丽君, 温珍姬, 张宏伟, 张桂彬, 高峰

  功能材料. 2025, 56(9): 9213-9220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.026

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  灰尘积累造成的污垢阻碍了光能转化为电能,不利于光伏发电效率。研究通过溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂疏水溶胶,并将其与氰特氨基树脂、羟基丙烯酸树脂和MQ甲基硅树脂复合,采用浸涂法制备透明自清洁涂层。实验发现,当氨基树脂、羟基丙烯酸树脂和MQ甲基硅树脂的质量比为2∶3∶5时,涂层效果最佳表现出优异的自清洁防污、耐高温和耐磨性能。涂层的接触角为146.7°,最大透光率为91%。人工落灰后,空白光伏组件最大输出功率提升4.90%。这项研究为开发适用于光伏组件和其他相关领域的透光、坚固和自清洁涂层提供了一种前景广阔的策略。
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  MgSc二元镁合金微观组织及生物降解行为

  沈菁涵, 刘佳宁, 丁雨昕, 农海诗, 陈科, 代朝能, 郭胜锋

  功能材料. 2025, 56(9): 9221-9228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.027

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  为了探讨Sc含量对Mg-Sc合金微观组织和生物降解性能的影响,采用SEM、EDS、XPS、弹性模量测试、析氢失重和电化学试验等手段,研究了挤压态Mg-xSc(x=0、0.3、0.6,%(质量分数))合金的微观组织、力学性能和生物降解性能。结果表明:Mg-xSc(x=0.3、0.6)合金组织主要由α-Mg和少量的Mg-Sc第二相组成。随着Sc含量的增加,合金的弹性模量逐渐增大,显微硬度、降解速率、电化学阻抗呈现先增加后降低趋势。Mg-0.3Sc合金具有最佳的综合性能,其弹性模量约50 GPa、维氏硬度54.2HV、降解速率为0.103 mm/y。
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  氧化石墨烯负载硫化体系制备高性能天然橡胶复合材料

  程帅帅, 程华涛, 段晓圆

  功能材料. 2025, 56(9): 9229-9236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2025.09.028

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  天然橡胶(NR)因其自结晶性而拥有良好的力学性能,在轮胎行业中占据重要地位。但由于其粘弹性导致的滞后生热问题严重影响轮胎的性能和使用寿命。研究采用化学原位沉积法先后在氧化石墨烯(GO)上沉积纳米硫磺(S)和硫化促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ),得到兼具界面增强与硫化功能的 GO-S-CZ 填料。通过胶乳共混法和热压硫化工艺制备得到 NR/GO-S-CZ 复合材料。结果表明,GO-S-CZ 填料有效改善了 GO 在 NR 中的分散性,减少了 GO 在 NR 中的再团聚,增强了填料与橡胶基体的界面相互作用,从而提高了橡胶复合材料的交联密度和硫化速率。当 GO-S-CZ 填充量为1 phr 时,相比于 NR/GO 复合材料,NR/GO-S-CZ 复合材料的拉伸强度提升了 8.7%,达到28.8 MPa,断裂伸长率达到589.9%,压缩疲劳生热值降至9.6 ℃。此外,基于NR/GO-S-CZ制备的实心轮胎,在模拟工况下其动态温升降低17.1%,滚动阻力降低16.7%。这表明GO负载硫化体系补强橡胶有望为高性能、长寿命轮胎材料提供新的思路。