稀土发光材料的研究与应用展望

介绍了稀土发光材料的发光机理与发光特性,综述了我国在稀土发光材料的化学合成方法,并指出了其优缺点,总结了稀土发光材料的应用,最后对其发展前景进行了展望。

几种稀土离子掺杂对BaTiO_3陶瓷结构与性能的影响

本文阐述了几种比较典型的中、重稀土元素掺杂对BaTiO3陶瓷的微观结构与介电性能等方面的影响规律,着重介绍了Gd、Dy、Ho、Er等中、重元素掺杂时对BaTiO3的晶粒生长、晶体结构、居里峰、介电性能的影响,对这方面的研究进行了比较系统的归纳和总结。

耐海洋生物污损的卟啉铁复合多糖聚电解质高性能水凝胶膜

海洋生物污损是由有机物、细菌与多种微型动植物等黏附在海洋材料表面上形成的,这对人类从事海洋活动与资源开发产生了严重的危害。文中利用带相反电荷的壳聚糖季铵盐(HACC)与海藻酸钠(SA)电荷组装制备了多糖聚电解质复合物(PEC)水凝胶膜,由于分子间的氢键作用、静电相互作用与金属配位键作用的协同效应,该水凝胶膜具有优异的力学性能(断裂强度为8.65 MPa)。此外,进一步引入四羧基苯基卟啉铁金属簇(Fe-TCPP)复合PEC制备了Fe-TCPP@HACC/SA水凝胶膜,该水凝胶膜表现出预期优异的抑菌性能(抑菌圈直径为2.5 mm)、耐蛋白吸附性能(蛋白吸附量为28.52 mg/g)及耐硅藻黏附性能(硅藻黏附比为9.17%),该新型水凝胶膜在海洋生物防污领域具有潜在应用价值。

金属离子配位交联的热敏双网络水凝胶环境响应性黏附行为

采用“一锅法”制备了具有环境响应性黏附的热敏双网络水凝胶(TDN).研究结果表明,TDN_(87.5)水凝胶的剪切粘接强度最佳(26.53 kPa).进一步引入多种价态的金属离子配位交联TDN_(87.5)热敏水凝胶,拉伸强度提高1倍以上(由TDN_(87.5)水凝胶的172.46 kPa提高至TDN_(87.5)‐Zr水凝胶的373.72 kPa),相应剪切粘接强度提高约16倍(由26.53 kPa提高至447.29 kPa).通过调整浸泡Zr^(4+)溶液的浓度、时间和温度等,得到剪切粘接强度最优(552.62 kPa)的TDN_(87.5)‐Zr_(0.3)@90℃水凝胶,并对多种方法调控TDN热敏水凝胶黏附行为的原理展开讨论,为开发同时具有高强度、高界面黏附性能和可控形状变形的新型水凝胶提供了一个新的思路.

离子双交联海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)高强度水凝胶的研究

利用海藻酸盐分子和共聚物链上丰富的羧基与多价金属离子的高配位能力,采用“一步法”离子双交联制备了高强度、高韧性的海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)-Fe^3+(S/P-Fe^3+)双网络水凝胶。对浸泡多种金属离子(Na^+、Ca^2+、Cu^2+、Al^3+、Fe^3+)溶液得到的金属离子双交联水凝胶的力学性能展开研究,结果表明,随着金属离子价态的升高,水凝胶的力学强度逐渐增大,其中铁离子的增强效果最好。通过优化SA含量、AAc与AAm的比例以及Fe^3+浓度,获得最佳配比的S/P-Fe^3+(SA 2%(质量分数,下同),AAc 5%(摩尔分数,下同)和Fe^3+0.06 mol/L)高强度水凝胶,其力学性能优越(拉伸强度3.24 MPa,断裂伸长率1228%),同时该离子双交联高强度水凝胶还具有高的含水量(76%)。此外,S/P-Fe^3+水凝胶的交联强度受环境影响,通过pH值变化可调节其力学性能,使其具备形状记忆性。

离子模板交联法调控聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的可控变形行为

设计了一种通用的离子模板交联法制备了物理交联高强度聚乙烯醇/海藻酸钠(PVA/SA)水凝胶,并可能通过可控的方式实现PVA/SA水凝胶的三维空间变形。对同一块水凝胶选择性交联,利用PVA/SA和PVA/SA/Fe^(3+)水凝胶具有显著的溶胀性差异的特点,通过两步法引导图案化水凝胶局部溶胀和整体弯曲,发生可控变形,得到特定的多样构型。同时,由于水凝胶网络中离子配位具有可逆性,此变形是可逆可重复的。进一步在3D打印中构建在平面梯度和厚度梯度具有各向异性的水凝胶,可实现螺旋、弯曲等可控变形。

带氢键吸附功能高强度水凝胶的制备与性能

制备了物理双交联高强度水凝胶P(Am-co-Ac-co-VDT)/Fe3+,2-乙烯基-4-6-二氨基-2-乙烯基-1,3,5-三嗪(VDT)在水中能形成的氢键实现水凝胶的第一重物理交联;Fe3+与分子链上的-COO-形成离子配位,得到第二重物理交联。通过探究氢键和离子交联的协同作用,获得了具有高的拉伸强度(4.34 MPa)和断裂伸长率(1764%)的P(Am-co-Ac-co-VDT)/Fe3+水凝胶。离子配位作用提供了水凝胶的pH敏感性;VDT含有二氨基三嗪(DAT)官能团形成的氢键使水凝胶吸附一定量的5-氟尿嘧啶(5-Fu),并在pH调整下还可以释放5-Fu,使该高强度水凝胶具有氢键吸附-释放的功能性。

多重氢键增强的带乙烯基二氨基三嗪水凝胶的记忆性能与药物的选择吸附

制备了多重氢键增强的水凝胶聚(丙烯酰胺-co-2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)/单宁酸(P(Am-coVDT)/TA)。通过对力学性能、微观形貌和红外光谱的测试和分析,发现TA通过氢键交联了水凝胶,使其结构更加致密,且水凝胶具有高的拉伸强度(2.34 MPa)和断裂伸长率(410%)。这是由于聚合物链上的二氨基三嗪(DAT)部分与TA的邻苯三酚/邻苯二酚基团之间形成氢键"软"区域;DAT部分与其自身形成氢键"硬"区域,通过"软""硬"区域的协同作用,使水凝胶获得了优异的力学性能。由于存在多重氢键,水凝胶还具有形状记忆的快速响应性。可以在短时间内通过改变温度快速成型和恢复形状,形变可重复多次。此外,水凝胶还具有物理吸附抗炎药物双氯芬酸钠(DS)的能力。此研究将在生物医学,组织工程和医学材料等领域中具有重要意义。