聚偏二氟乙烯压电泡沫支架制备及其骨诱导活性

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70)。表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能。将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.0001);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.0001);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力。

固相拉伸高质化回收高密度聚乙烯废弃塑料

不可再生资源的高效回收利用是解决资源危机和环境问题的重要方法。废弃高密度聚乙烯(wHDPE)在生活垃圾中的比例较大,其高质化回收具有重要意义。固相拉伸方法可改善wHDPE的性能,通过控制固相拉伸温度、拉伸速率和拉伸倍率,调节wHDPE的取向度、晶体形态和力学性能,实现其高质化回收再利用。结果表明,固相拉伸不仅可以在强拉伸应力作用下,诱导wHDPE高度取向,温度、拉伸速率和拉伸倍率同样可以影响其取向度;经过固相拉伸,wHDPE的结晶度由79%降低至65%;当拉伸倍率达到200%时,可形成串晶结构,材料的屈服强度最大,其值为104 MPa,与未拉伸样品(22.87 MPa)相比,提高了354%,为wHDPE高质化回收利用提供了新方法。

成核剂的自成纤对聚丙烯结构与性能的影响

选用稀土β成核剂WBG,研究了不同加工温度下WBG自组装成纤效应及其对聚丙烯(PP)结构与性能的影响。结果表明:在190℃时,WBG不溶于PP熔体。WBG仅能发挥成核剂的作用,提高PP的韧性。在210℃以上时,WBG可溶于PP熔体,并在冷却过程中自组装形成纤维结构,诱导PP在其表面附生结晶形成β型杂化串晶结构,因而WBG改性PP样品的性能得到极大改善。相较于纯PP样品,WBG改性PP样品的拉伸强度和冲击强度达到42.3 MPa和8.3 kJ/m2,比纯PP样品的30.1 MPa和4.1 kJ/m2,分别提高了41%和104%。

基于GT-power的五冲程发动机多目标优化

五冲程发动机独特的二次膨胀冲程提升了发动机的热效率,独特的工作特性使其适合应用于增程式汽车。为探究高/低压缸进排气正时和点火时间对五冲程发动机性能的影响,基于GT-Power建立五冲程发动机一维模型,并在限制扭矩的条件下运用DOE工具开展目标为功率最大、比燃油消耗率和NO_(x)排放最低的多目标优化。结果表明:适当地增大低压缸气门重叠角可以有效降低排气流动损失,提升废气做功的效率;最终,各个目标值分别实现了3.26%、2.50%和0.47%的优化。多目标优化方法在五冲程发动机参数优化上的应用,保证了变量在可行域范围内实现多目标改善。

一类高折射率光固化有机硅树脂的性能研究

光固化有机硅材料兼具光固化的高效、能耗低和环保以及有机硅树脂优异的耐温、耐候性和电绝缘性能,因此,在LED等电子器件封装方面受到广泛关注.本文研究了自制的3种含丙烯酸酯基团的光固化苯基有机硅预聚物KDS-10、KMDS-03和KMS-03的光固化特性、光学性能和热稳定性能.结果表明,这些有机硅预聚物的折光指数随苯环含量的增加而增高,苯环含量从22.3%到37.7%,折光指数相应从1.496到1.542;3种预聚物与多种丙烯酸酯相容性好,用双官能的TPGDA作稀释剂,固化反应速率最快,丙烯酸酯基团的转化率也最高;光引发剂TPO引发的光固化反应速率和转化率均最高;高折射率有机硅预聚物KDS-10光固化后的薄膜具有优异的光学性能,在550nm处的透过率为92.54%;玻璃化转变温度约为-17.41℃,起始分解温度为385℃.

碳基填料微型注塑聚丙烯的影响

通过多种表征手段,研究了碳基填料(零维炭黑、一维碳纳米管、二维石墨烯)对微型注塑聚丙烯(PP)取向、结晶结构的影响。实验结果表明:3种碳基填料在PP基体中分散均匀,在微型注塑条件下,PP分子链易沿流动方向取向,碳基填料的加入可增强流动取向效应,且填料长径比越大,增强效应越明显。因此,在高长径比碳纳米管的作用下,PP微型制件的取向度增加,随之在取向α晶表面附生的β晶含量也增多。

固相力化学反应器制备聚乳酸/碳纳米管纳米复合材料及性能研究

聚乳酸(PLA)作为可降解材料受到广泛关注,但其力学性能仍不能全面满足实际应用需求。纳米材料复合促进结晶度提高是实现高分子材料高性能化的重要途径,而纳米填料的均匀分散和良好相容是其关键因素。采用固相力化学方法实现了碳纳米管(CNTs)在PLA基体中反应接枝及均匀分散,提高了PLA/CNTs复合材料的结晶度,为PLA基复合材料高性能化提供了新路径。

α成核剂与增刚剂对不同相对分子质量聚丙烯的影响

采用熔融共混的方法制备了可用于扭结包装的聚丙烯(PP)/二苄叉山梨醇类α成核剂DBS/聚烯烃增刚剂三元复合薄膜,对比并分析了PP的熔体流动速率(MFR)、增刚剂与DBS添加含量对薄膜结构与性能的影响。结果表明,添加增刚剂和DBS后,PP基体出现相分离的结构;采用偏光显微镜(POM)与DSC分析了其对PP结晶性能的影响,结果表明,增刚剂对PP结晶性能的影响较小,但是,当添加DBS后,PP的结晶度和结晶温度显著提高,MFR为12 g/10min的PP在添加1%DBS后,结晶度从47.7%提高至52.6%;而且,添加增刚剂与DBS后,PP的杨氏模量显著提高,断裂伸长率显著降低,当增刚剂、DBS的含量分别为3%、1%时,MFR为12 g/10min(3MDPP-12)时的PP模量达到1459 MPa,与纯样相比,模量提升了120%,但是,断裂伸长率从887%下降至7.7%。

双碳背景下《材料科学与工程选论》课程教学改革探讨

针对全球资源、能源、环境、气候等问题,中国提出碳达峰、碳中和的“双碳”目标,旨在推动经济社会的绿色低碳发展,同时也对高校相关材料类专业课程提出了新的更高要求。本文结合笔者自身教学实践,以四川大学高分子材料与工程专业研究生必修课《材料科学与工程选论》为例,分析了目前课程现状,提出将“双碳”理念融入课程教学中,从课程内容设计、教学模式改革等方面探讨了“双碳”背景下具有全球可持续发展视野的科技创新人才培养模式。

新工科背景下高分子材料科学与工程专业本科毕业论文设计改革的探讨

2021年5月28日,习近平总书记在两院院士大会、中国科协第十次全国代表大会上强调:“必须深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,完善国家创新体系,加快建设科技强国,实现高水平科技自立自强”。其中,建设全球一流本科教育,发展创新人才培养体系,是开启全面建设社会主义现代化国家,实现“两个一百年”奋斗目标的重要任务。

固相剪切碾磨加工回收利用废弃人工草坪

人工草坪综合性能较好,被大量应用于现代体育场中,但是废弃量急剧增加。废弃人工草坪由于组分的相容性较差,编织结构复杂,不易进行分离、分类及回收利用,造成了严重的环境污染和资源浪费,是亟待解决的关键问题。采用固相剪切碾磨加工技术回收利用废弃人工草坪(WAT),能将其在室温下进行超细粉碎和均匀分散,由粉体粒径及粒径分布控制相畴尺寸,利用熔融加工制备了高性能复合材料。采用激光粒度测试、扫描电子显微镜、高压毛细管流变仪及万能拉力机等测试方法研究了固相剪切碾磨加工技术对WAT粉碎效率、粉体形貌、加工流变性能、WAT复合材料相畴及力学性能的影响。结果表明,固相剪切碾磨加工技术制备的WAT超细粉体加工性能明显提高,表观黏度下降,平衡扭矩下降至4.8 N·m。WAT复合材料的相畴尺寸最小值为7.2μm,力学性能明显提高,拉伸强度可以达到16.3 MPa,拉伸模量可以达到312.7 MPa,断裂生长率提升至18%,为高质高效地回收利用WAT提供了新途径。

固相剪切碾磨制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料

采用固相剪切碾磨的方法,成功制备了聚乳酸(PLA)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料。通过熔融挤出制备了同浓度PLA/MMT纳米复合材料,研究了制备方法对填料分散的影响。利用扫描隧道显微镜以及X射线衍射等方法表征了复合材料的结构特征。经过对X射线衍射图谱进行分析发现,经固相剪切研磨后,MMT的多层结构被剥离到5层以下,使MMT与PLA界面相互作用得到显著改善。此外,提出了插层剥离机理来论证固相剪切碾磨分离MMT层状结构的过程。测试结果表明,拉伸强度由传统加工工艺的63 MPa提升至68 MPa,增加了7.9%。与拉伸强度为52 MPa的PLA材料相比,拉伸强度提升了30.7%。研究为高性能聚乳酸基纳米复合材料的制备提供新方法。

农户畜禽引种注意事项

在广大的农村,畜禽养殖业一直是农民增收致富的重要产业。在养殖业生产活动中,农民朋友常常盲目异地引种和不注意引种过渡期管理而导致引种风险损失,现就农户引种的实际情况浅谈一下畜禽引种注意要点：

旋转挤出加工制备高性能聚乙烯医用微管

本文利用自行研制的旋转挤出流变仪,采用芯棒旋转模式成功制备了高抗扭结性聚乙烯(PE)医用微管。结果表明,在微管挤出过程中施加额外环向剪切力,可促进PE分子链伸直形成偏离轴向的串晶。当微管受到扭转作用时,高强高模串晶在纯剪切应力方向取向度高,大幅提高了PE微管的环向扭转性能。与传统挤出聚乙烯微管相比,微型旋转挤出PE微管的环向剪切模量最高可达1018.1MPa,提高89.3%。

新型旋转挤出流变仪

聚合物加工是决定塑料制品最终结构性能的中心环节,其重要的理论基础是聚合物流变学,研究聚合物流变行为的关键仪器是流变仪.但现有流变仪大多基于简化的流动模型,与实际复杂加工条件不符,难有效揭示聚合物在复杂应力场/温度场作用下的流变行为.我们基于前期发明的聚合物管旋转挤出加工技术和装备,研制了新型旋转挤出流变仪,可实现挤出/旋转的不同组合和管内外壁双冷,实施和调控旋转挤出中多种运动模式和应力场及温度场,实时检测挤出/旋转速度、应力、温度场,显示记录有关数据,既可用于研究实际加工复杂条件下聚合物加工流变行为,也可用于制备高性能多功能聚合物微导管.本文综述了新型旋转挤出流变仪的结构特点和原理及其在流变测试与聚合物微导管制备方面的应用.