壳核结构氧化铝@石墨烯复合粉末增强铜基复合材料摩擦学性能研究

如何充分发挥润滑组元和耐磨组元的协同作用以提高铜基复合材料摩擦学性能仍面临具大的挑战。以石墨烯为润滑组元,氧化铝为耐磨组元,对比了氧化铝和石墨烯组装为壳核结构前后对铜基复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,与氧化铝和石墨烯分别以独立相分布于铜基体的情况相比,氧化铝和石墨烯组装为壳核结构后可以提高铜基复合材料的致密度、硬度,并有利于在磨痕表面形成连续且具有保护性的摩擦层。因此,在10~40 N载荷范围内干摩擦,后者比前者具有更低的摩擦因数和磨损率。

金属-介质壳核结构复合材料吸波特性的仿真和分析

基于有效媒质理论,采用有限元法计算了二维金属-介质壳核结构复合材料模型的等效介电常数。分析了金属层电导率、金属层厚度、填充比、内核材料及衬底介电常数对复合材料等效介电常数的影响。仿真结果表明,金属-介质复合材料具有2个吸收峰,且通过改变金属层电导率可以在射频至红外频段灵活调整复合材料吸收峰的位置;复合材料的吸收峰与其显微结构密切相关。有效介质理论是研究和分析复合材料吸波特性的有力工具。

CdS_xSe_(1-x)包覆TiO_2纳米棒壳核结构的制备及其在杂化太阳电池的应用

采用水热法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)基底上制备了金红石型的TiO2纳米棒阵列;然后采用电化学方法在TiO2纳米棒阵列上沉积不同厚度的CdSxSe1-x纳米晶,形成了CdSxSe1-x纳米晶包覆TiO2纳米棒的CdSxSe1-x/TiO2壳核结构;利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌、结构组成等进行了分析和表征,结合循环伏安法及其吸收光谱确定了CdSxSe1-x纳米晶的能级位置。最后以P3HT/CdSxSe1-x/TiO2复合薄膜材料为光活性层组装成固态纳米结构杂化太阳电池,研究了CdSxSe1-x壳层厚度对该电池光电转换性能的影响,结果表明转换效率最高可达到0.68%。

壳核结构纳米Fe包覆玻璃微珠复合材料的制备

以金属盐、柠檬酸和玻璃微珠等为原料,采用非均相沉淀-热还原法制备了纳米金属铁包覆空心玻璃微珠壳-核复合材料。采用SEM/EDS、XRD对包覆前后的复合微球进行了表征,分析了表面活性剂和加料速度对壳-核微球的形成、形貌和物相的影响。结果表明,在优化的工艺条件下,可以制备出晶粒尺寸约为50.2nm的纯铁均匀包覆的壳-核结构复合材料,包覆层显示出均匀、光滑和紧密的特点,包覆层Fe原子为体心立方结构。表面活性剂的加入提高了颗粒分散均匀性,促进了包覆层的形成。随着碳酸氢铵滴加速度的增大,引起均相沉淀的发生,在颗粒表面形成凸起。

细菌素-纳米金壳核结构的形成和特性表征

用经典的Turkevitch法制备的纳米金稳定性不好,易发生聚集沉淀。本研究在该法合成纳米金颗粒的基础上,在反应体系中加入细菌素作为纳米金的帽子试剂,增强纳米金粒子的稳定性,同时借助纳米金穿透细胞膜的特点协助细菌素进入腐败菌内部发挥抑菌作用。优化纳米金颗粒合成过程中温度、pH值、时间对纳米金颗粒紫外-可见光谱、表面电势(Zeta电位)、粒径(nm)以及多分散性指数(PDI)的影响,确定平均粒径小、稳定性高的纳米金制备条件。将纳米金溶液与细菌菌体孵育,通过透射电镜(TEM)验证纳米金形貌以及纳米金穿透细胞膜进入细胞内部情况。结果表明,在溶液体系为微酸性(pH=5),100℃反应30 min条件下制备的纳米金在UV-vis光谱下具有最大吸收峰,Zeta电位达到最高绝对值,平均粒径最小,多分散性指数低,不易聚集,是纳米金最佳制备条件。透射电镜结果显示:纳米金为球形,粒径范围15~20 nm,与菌体相互作用过程中纳米金能够破坏细胞壁和细胞膜进入细胞内。

壳核结构复合粉末的制备及其在热喷涂领域的应用

壳核结构复合粉末兼有壳、核两种材料的优良性能,被广泛应用于电力、催化及热喷涂等领域。介绍了壳核结构复合粉末的包覆机理和典型的制备方法,综述了壳核结构复合粉末在热喷涂领域中的应用,最后指出了壳核结构复合粉末今后的研究方向。

新型Au@C壳核结构光催化剂的制备及其性能研究

通过水热合成法成功制备了新型纳米复合物Au@C,并通过TEM,XRD等对其进行了表征.从TEM图像可以看出金纳米复合物为球型壳核结构,其中Au核大小约为30～50nm,UV-Vis图谱表明Au@C新型纳米复合物在紫外可见光谱中500～800nm的可见光范围内有明显的吸收峰.该催化材料在模拟太阳光下对降解染料罗丹明B有很好的光催化活性,这可归因于Au纳米粒子的表面等离子体共振效应.

CdTe包覆TiO_2纳米棒壳核结构有序阵列与P3HT杂化太阳电池研究

采用水热法在含氟二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了有序的金红石型TiO2纳米棒阵列,在TiO2纳米棒阵列上电沉积CdTe纳米晶构成了CdTe包覆TiO2壳核式纳米棒阵列(CdTe/TiO2),然后将聚3-己基噻吩(P3HT)的氯苯溶液旋涂到CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列上构成P3HT包覆CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列的复合结构(P3HT/CdTe/TiO2),在P3HT/CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列复合结构上使用离子溅射法喷镀Au膜构制Au-P3HT/CdTe/TiO2结构的杂化太阳电池,实验测得以Au-P3HT/CdTe/TiO2结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率为0.91%。

壳核结构SiC/C纤维的制备与吸波性能的研究

采用活性碳纤维转换法制备了壳核结构SiC/C纤维,采用拉曼光谱、SEM、XRD以及热重分析等测试方法对比研究了生成SiC的厚度对壳核结构SiC/C纤维样品的热重及吸波性能的影响。结果表明:包裹SiC壳层后样品吸波性能得到提高,样品厚度为3.0 mm时,保温4 h样品的最小反射损耗在8.24 GHz处达到-17.22 dB,低于-10 dB(90%的电磁波被吸收)的频宽在2.0 mm处达到4.8 GHz(11.12~15.92 GHz);保温3 h样品的最小反射损耗在8.23 GHz处达到-14.45 dB,低于-10 dB(90%的电磁波被吸收)的频宽在2.0 mm处达到4.56 GHz(10.88~15.44 GHz);且随着SiC含量的升高,试样微波吸收性能有所增强;制备的壳核结构SiC/C纤维样品起始氧化温度提高了150℃以上,并且最终残余质量在50%左右,即包裹SiC纤维后样品的抗氧化能力大大提高。

壳核结构Poly(MPS-MAA)纳米复合乳液的合成及其对复合膜材料的改性研究

本文采取用简便的溶液聚合方式,合成了具有壳核结构的异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)/甲基丙烯酸(MMA)纳米级复合乳液Poly(MPS-MAA)。将合成的Poly(MPS-MAA)作为改性成分引入到聚氨酯/聚丙烯酸复合膜体系后,膜拉伸强度增加了44.83%,对有机污染物亚甲基蓝(MB)吸附容量增加了250%。

抗纤维化与促“H”型血管核壳结构生物支架修复临界骨缺损

背景:在骨组织愈合过程中,促进新生骨的血管化是加速骨组织修复的常用策略,然而骨缺损修复过程中过快的纤维化进程常常被忽略。目的:设计并制备一种具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,表征其物理学特征,验证其体内外抗纤维化与促成骨性能。方法:制备具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,外层壳结构由聚己内酯静电纺丝纳米纤维负载成纤维细胞活化蛋白抑制剂组成,内层核结构由甲基丙烯酸酐明胶水凝胶负载去铁胺组成,表征静电纺丝和水凝胶的物理学特征,利用活死染色与CCK-8实验验证材料的生物相容性。通过成纤维细胞体外实验分析支架壳结构的抗纤维化作用,通过MC3T3-E1细胞体外实验分析支架壳结构中成纤维细胞活化蛋白抑制剂的促成骨作用,通过人脐静脉内皮细胞分析支架核结构中去铁胺的促血管形成作用。通过大鼠临界骨缺损实验评估核壳结构仿生支架的骨修复作用。结果与结论:①核壳结构仿生支架具有良好的生物相容性,静电纺丝技术制备的聚己内酯电纺纤维具有疏水性,在物理层面上有效阻隔外源性纤维组织长入,电纺纤维膜在2周内可有效释放抗纤维化药物成纤维细胞活化蛋白抑制剂,释放的抗纤维化药物可以抑制骨缺损周围成纤维细胞的生长、黏附,有效降低成纤维相关蛋白的表达,同时可促进MC3T3-E1细胞成骨蛋白的表达,加快其矿化速度;支架核结构中的去铁胺可促进人脐静脉内皮细胞的迁移、成管能力,并促进其强烈表达“H”血管特征性蛋白。②在SD大鼠的股骨制造临界骨缺损模型中,相较于聚己内酯膜,核壳结构仿生支架实现了骨缺损的有效修复。③结果表明,核壳结构仿生支架在预防骨痂过度纤维化的同时促进新生骨痂内“H”血管形成,能有效避免骨不连的发生,加速临界骨缺损修复进程。

锂离子电池三元正极核-壳结构的电化学-力学模拟

利用有限元模拟技术构建了电化学-力学耦合的三维多物理场锂离子电池模型,进而获得了核-壳正极在放电过程中Li+浓度、应变和应力的分布与演变情况,并研究了放电结束时不同放电倍率、壳厚度和核粒径对应变和应力的影响.结果表明,颗粒中心及核-壳界面处的应力在放电初期迅速达到最大值,然后随着Li+扩散过程的进行,应力逐渐减小.另外,黏结剂和相邻颗粒对电极应力分布有显著影响.减小放电速率和核粒径以及增加壳厚度能够降低电极中的应力.研究结果可为核-壳正极结构的设计与优化以及锂离子电池放电策略提供参考.

核壳结构C-TiO_(2)纳米复合材料用于高效光催化降解有机染料

化工、纺织印染与农药化肥等产业的蓬勃发展推动着人类社会的进步,但同时也给环境治理带来了巨大难题。目前,光催化降解局限于在特定波长下针对单一有机污染物进行降解,然而现实中的情况往往更复杂。因此,开发一种多功能光催化材料用于光催化降解不同有机污染物显得尤为重要。采用一步无模板溶剂热法合成了核壳结构的C-TiO_(2)复合材料前驱体,并在氩气气氛下煅烧得到高结晶度的C-TiO_(2)复合光催化材料。运用SEM、TEM、XRD和TG等表征手段对材料进行表征,结论如下:550℃煅烧时的样品为包含少量碳的高结晶度的锐钛矿相TiO 2,且550℃煅烧时的样品依然保持了完整的核壳结构。此外,C-TiO_(2)复合材料的比表面积高达85.69 m 2·g^(-1),平均孔径为16.4 nm以及孔体积为0.423 m 3·g^(-1)。在UV-Vis光照射下,C-TiO_(2)复合材料分别对罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR)3种染料显示出增强的光催化降解活性。

ZnO/TiO_(2)核-壳纳米结构的低温制备及其光电性能研究

ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条件下制备出ZnO/TiO_(2)单异质结。采用XRD、SEM、EDS、TEM、PL等对样品进行表征并对其光电性能进行测试。结果表明,在沉积时间为20 min时,ZnO/TiO_(2)核-壳结构形貌最规整,其中ZnO直径约115 nm,TiO_(2)薄膜厚度约7.6 nm;TiO_(2)的负载,降低了电极中光生电荷的复合,提高了ZnO对光子的收集能力,光电流密度提升大约10倍,达到0.21μA/cm^(2),表现出优异的光电化学性能。

具有核壳结构的预分散C.I.颜料橙34的制备

色母粒是传统预分散有机颜料剂型,制备工艺相对复杂,着色时过滤分散值较大,颜料分散性亟待提高。以3,3′-二氯联苯胺(DCB)和对甲苯基吡唑酮为原料,经重氮化偶合反应得到C.I.颜料橙34(PO34)与水的混合液,加热条件下使PO34与外层熔融的110型聚乙烯蜡(PE)结合,获得了颗粒均匀、分散性好的预分散PO34新剂型(PPO34)。通过调控PE与PO34的质量比、PE的粒径、加热时间与加热温度、搅拌速率等实验条件,研究其对预分散颜料应用性能的影响规律。通过形貌、着色性能数据对比得到PPO34制备较适宜条件为:m(PE)∶m(PO34)为1∶1、41~60目PE、加热时间20 min、加热温度90℃、机械搅拌速率为200 r·min^(-1)。上述条件制得的PPO34粒径均一,具有明显核壳结构。与原始PO34相比,疏水性能显著增强,含水量低,过滤时间短,避免了生产中滤饼板结和强力粉碎产生的粉尘,更加环保高效;与传统色母粒相比,分散性能更好,在保持与原颜料相近的色光、明暗度、饱和度和色相等颜料性能前提下,提高了颜料着色强度,改进了其他多方面应用性能。

微流控制备包覆含能材料模拟物的核壳结构微球

基于简单的生产单重乳液的液滴微流控技术,结合相分离和结晶固化的方法,制备出具有对硝基苯甲醛(p-NBA)核层和聚苯乙烯(PS)壳层的核壳结构微球,一步完成了对高能炸药3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的模拟物p-NBA的包覆;通过调控p-NBA、PS以及赋形剂乙基纤维素(EC)的含量配比,可以得到不同结构和形貌的微球,并研究了上述因素对核壳结构微球的影响;基于高能炸药DNTF的包覆钝化效果和包覆量双重条件,在使用大相对分子质量(M r=300000~350000)PS情况下,得出最佳实验条件为:EC和p-NBA质量比为1∶10,PS质量分数为8%。结果表明,赋形剂的添加有助于促进p-NBA的结晶,使其能够在液滴相分离的时候形成球形颗粒,从而被完整包覆;PS在微液滴中的初始质量分数越大,形成的壳层越厚、球形度越高,但封装DNTF的壳层越厚,爆炸威力会降低。

3D核壳结构NiMoO_(4)@CoFe-LDH纳米棒的高效析氧及全解水性能研究

电解水制氢因具有绿色环保、制氢纯度高等优点而得到了科学界的广泛关注。然而,电催化水分解过程中缓慢的阳极析氧反应(OER)极大地阻碍了电解水制氢的发展进程,使其在实际应用中面临着许多挑战。本研究采用水热和电沉积相结合的策略,成功在导电泡沫镍(NF)基底上制得了一种以晶体NiMoO_(4)纳米棒为“核”、非晶态CoFe-LDH纳米片为“壳”的新型三维(3D)核壳异质结构催化剂。这种特殊的3D核壳结构充分激发了NiMoO_(4)和CoFe-LDH的电催化潜力,极大地提升了电化学水分解反应的效率。通过NiMoO_(4)和非晶态CoFe-LDH的协同作用,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF纳米催化剂产生了更多的活性位点,表现出了高效的电子转移能力和优异的OER电催化活性。电化学测试表明,当电沉积时间为60 s时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF具有最优异的电化学性能,在10和100 mA·cm^(−2)下的过电位η10和η100只有168和216 mV,且具有极小的Tafel斜率和出色的长期稳定性。同时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH||NiMoO_(4)全解水系统也表现出了较低的驱动电压,在1.57 V电压下即可产生10 mA·cm^(−2)的电流密度。这项工作为设计开发高效的电解水催化材料提供了新的思路。

硫醇点击化修饰聚醋酸乙烯酯基核壳乳液及其快速成膜性能

针对传统水性涂料成膜速度慢、涂装效率低的问题,通过硫醇-烯点击反应在聚醋酸乙烯酯(PVAc)基核壳乳胶粒表面接枝多官能度硫醇(TMPMP),并采用预乳化法在乳胶粒合成后期加入双键活性单体,制备了PVAc基光固化复合乳液。系统考察了复合乳液的稳定性、光固化特性、力学性能以及漆膜性能。结果表明:所制备的PVAc基核壳乳胶粒粒径在200 nm左右,表面修饰的巯基官能团能够与双键活性单体在紫外光照射下发生硫醇-烯点击反应从而实现快速成膜固化;复合乳液稳定性优良,储存期可达60 d以上。将复合乳液应用于木材光固化涂饰时,最快可在9 s内实现固化;通过调控硫醇与活性单体的比例可改善漆膜性能,当活性单体(TMPTA)用量为400%时,乳胶膜的力学性能最优,拉伸强度达到6.17 MPa,断裂伸长率为1.79%;同时,木器涂料漆膜的硬度、光泽和粗糙度分别为4H、10.8和2.34μm。硫醇-烯点击修饰的PVAc基光固化复合乳液可实现快速成膜固化,进而显著提高涂装效率,在水性木器涂料的应用中具有广阔的应用前景。

核壳结构Co_(3)O_(4)@MnOx整体式催化剂的碳烟催化燃烧性能

采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的Co_(3)O_(4)@MnOx整体式催化剂,通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能,通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂呈现了以Co_(3)O_(4)为核、以MnOx为壳的核壳结构。与催化剂Co-NW相比,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂中Co_(3)O_(4)与MnOx之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种Mn^(4+)和Mn^(3+)以及更多的表面氧空位,其氧化还原性能提高,催化剂的活性氧物种数量增加了两倍,催化性能得到改善,在NO存在的反应气氛中使碳烟起燃温度降低148℃。此外,相比催化剂CoNW,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂使碳烟燃烧反应的活化能从113.6 kJ/mol降低至102.2 kJ/mol,催化剂的本征活性提高了两倍。

核壳结构Al/B/Fe_(2)O_(3)铝热剂的制备及点火性能研究

铝热剂,是一类富有前景的复合含能材料。其组分为由金属铝和金属氧化物或非金属氧化物经复合处理得到的金属基反应体系。为提升铝热剂的点火性能,通过表面功能化技术制备Al/B复合物,纳米铝粉与氧化剂提前反应,释放大量热量,为B粒子发火提供能量,同时作为第二能源提升所制得的核壳式铝热剂的反应速率和反应活性。基于此,采用乳液溶剂挥发法制备Al/B/Fe_(2)O_(3)核壳式铝热剂。对样品的形貌和结构进行表征,此外,对铝热剂进行点火性能测试与点火模拟实验。结果表明:组分配比为Fe_(2)O_(3)占比65%、粘合剂5%、Al/B复合物占比30%的铝热剂最小发火能量为389.04 J/g,其燃烧最高温度为950.9℃且能成功引爆废弃生物质基破岩型燃烧剂。