基于天然纤维素物质的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)微-纳结构复合纤维材料构筑及其电化学性能

锂离子电池作为目前常见的储能器件,具有能量密度高、功率密度大、价格低廉、绿色环保等特点,已经得到广泛应用。目前发展非石墨基负极材料以提升电池性能的需求日益迫切,钼酸铜由于理论比容量高、还原电位低,是一种极具潜力的负极材料。本研究工作以天然棉花纤维为结构支架和碳源构建了一种具有微-纳结构的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)复合纤维材料,解决了钼酸铜作为电极材料时导电性差和易粉碎的问题,表现出优异的电化学性能。首先对棉花纤维进行酸碱预处理提高其比表面积;然后通过溶胶-凝胶法在纤维表面沉积超薄二氧化钛层;再利用层层自组装(LbL)技术沉积钼酸铜层;最后在氩气氛围中于500℃煅烧6h得到微-纳结构的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)复合纤维材料。当用作电极材料时,在100mA/g的电流密度下,钼酸铜质量分数为22.8%的复合材料首圈放/充电比容量分别为1212mAh/g和675mAh/g,库仑效率为55.7%,经过200圈循环后,其比容量为403mAh/g,保持率为59.7%,具有良好的循环性能和倍率性能。这种微-纳结构提高了复合材料的导电性和稳定性,从而增强了其电化学性能。

液相烧结对微-纳复合ZTA陶瓷组织性能的影响

在微 纳复合ZTA材料中加入少量复合助剂 ,材料在较低温度下实现液相烧结 ,促进了材料的致密化过程 ,提高了材料的相对密度。ZTA陶瓷发生液相烧结后 ,ZrO2 在晶界处所形成的熔与未熔共存的独特微观结构使之在基体晶界上分布更加均匀 ,晶界结合较为紧密 ,钉扎作用增强 ,材料得到了强韧化。由于ZrO2 与Al2 O3 的弹性模量不匹配 ,在粒子周围形成的切应力使扩展裂纹遇到未溶粒子易发生偏折 ,造成部分的穿晶断裂 ,使材料的断裂模式发生改变。并且这种结构更加有利于应力诱导相变 。

同轴静电纺丝构筑微/纳米结构隔膜与电极材料用于锂离子电池:从原理到应用

锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命、优异的倍率性能和热稳定性而备受青睐,成为从便携式电子产品到电动汽车等实际应用中的最佳电源。在这种背景下,同轴静电纺丝技术因可制造适用于锂离子电池的独特纳米纤维材料而备受关注。尤其纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、较大的长径比和易表面改性的优点,近年来在锂离子电池领域被广泛研究。这篇综述全面总结了同轴静电纺丝的基本原理、正极、负极和隔膜等锂离子电池关键材料的制备、实际应用和最新进展,并讨论了同轴静电纺纤维材料的纳米/微米结构决定其电化学性能的规律。此外,该综述分析了同轴静电纺丝未来的发展方向,强调了未来拓展同轴静电纺丝技术在锂离子电池领域的应用所面临的挑战。

CVD合成三维石墨烯-铜复合材料及其超高导电性(英文)

石墨烯-铜复合材料具有广阔的应用前景。然而,具有超高导电性的石墨烯-铜复合材料仍未成功开发和应用。本研究利用铜粉烧结内部形成三维微孔,并通过化学气相沉积(CVD)法合成石墨烯-铜异质结构。将其挤压成直径为4 mm的铜-石墨烯复合线材,测量了其在室温和高温下的电导率,获得了导电率(101.0%IACS)高于国际退火铜(100%IACS)的铜-石墨烯复合材料,且石墨烯-铜复合导线的高温载流量比纯铜线高5.45%。本研究为获得超高导电性铜基复合材料提供了新的思路。

羟基磷灰石-β-环糊精复合微球的合成与性能

羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)是一种应用较为广泛的载药材料,将HA与相关材料复合制成载药微球可较好缓解药物突释现象.本研究以十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)和脯氨酸(proline,Pro)作为模板剂,通过水热沉淀法合成碳酸钙微球,再通过水热法以离子交换方式将具有空腔结构的HA与β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)进行复合,探究合成条件变化对微球的形貌影响,成功制备出形貌良好、分散性好、性能优良的HA-β-CD复合微球,使用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外可见分光度计等测试方法对所制备样品进行分析和表征,再以姜黄素作为负载药物进行载药性能测试,对载药量和包封率两个主要指标进行对比分析,同时对HA-β-CD微球在体外药物释放实验中的表现进行分析探究.结果表明,当β-CD质量分数在20%~30%、水热反应时间为6 h时,所制得的HA-β-CD复合微球的形貌良好,分散性好,复合微球的粒径主要分布在6.4~13.9μm,粒径大小均匀且具有空腔结构.载药性能测试结果表明,β-环糊精的掺入可以有效提升复合微球的药物包封效率和载药量,当β-环糊精质量分数为30%时,复合微球的载药量达到5.03%±0.37%,包封率达到37.67%±1.37%.药物体外释放性能测试结果显示,合成的HA-β-CD复合微球能明显缓解传统HA载药微球的突释现象,延长药物作用时间,具备良好的缓释性能.同时,对载药微球的形成机理及细胞毒性进行分析探讨,结果表明,HA-β-CD载药复合微球通过HA、β-CD及药物三者包合形成,可实现药物延迟释放,明显改善载药微球的缓释性能,且测试结果证明,HA-β-CD复合微球对细胞增殖几乎没有毒性.制备的HA-β-CD复合微球改善了纯HA载药微球易突释、载药量低和作用时间短等问题,具备良好的医用价值和应用潜力.

成纤相组成对PBAT/PLA微纤复合材料形貌及性能的影响

通过在聚乳酸(PLA)中加入滑石粉及扩链剂(ADR-4468),然后利用双螺杆挤出制备了成纤相母粒,并采用自制的多级挤出拉伸装置制备了含有不同成纤相组成的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)/PLA微纤复合材料。通过熔体流动速率(MFR)试验机、扫描电子显微镜、万能试验机及旋转流变仪对成纤相母粒的MFR及微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了分析。结果表明,随着滑石粉及ADR-4468含量的增加,成纤相母粒的MFR逐渐减小,当ADR-4468质量分数为0.7%时,M6-0.7母粒的MFR为1.9 g/10 min。随着ADR-4468含量的增加,形成的PLA微纤直径增大、长度明显减小,当ADR-4468含量为0.7%时,只有少量的PLA形成短状微纤。PLA微纤含量为10%时,PLA-10试样的拉伸强度最大,为53.8 MPa,是PBAT的1.49倍,但断裂伸长率大幅下降。随着PLA微纤含量增加,微纤复合材料的拉伸弹性模量逐渐增大。所有含PLA微纤的试样,其储能模量(G')均随角频率(ω)的增大而增大。随着成纤相母粒中滑石粉含量的增加,试样的G'和复数黏度(η*)均减小,所有成纤相母粒中含有ADR-4468的微纤复合材料,其G'及η*均高于未含ADR-4468的试样。

微纳层叠复合材料力学性能的增强机理

微纳层叠技术是层层组装(LbL)技术中的一种,能够将两种或多种不同的聚合物组合生成具有交替层状结构的复合材料.与浸涂、旋涂和喷涂等传统组装方法相比,该技术是一种不含溶剂的熔体连续加工技术,具有经济环保的优点.本文简要总结了微纳层叠技术的研究现状,概述了微纳层叠技术的原理与工艺,重点介绍了多层交替复合材料力学性能的增强机理,包括层界面相互作用、层界面诱导结晶、调控聚合物相形态、调控无机粒子的分散取向和原位成纤,并对该技术的未来研究方向进行展望.

感应熔覆微-纳米复合材料涂层组织及摩擦磨损特性研究

以Ni60A、微米级和纳米级WC粉末为原料,利用感应熔覆技术在45钢表面制备了微纳米WC复合材料耐磨涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构;同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能。结果表明,复合涂层由WC、Cr23C6、Co6W6C、γNi固溶体等物相组成;其组织均匀,与基体之间为完全冶金结合;复合材料涂层表现出优异的耐磨性及良好的承载能力,其磨损速率随载荷增大变化不大。

Al-Ni-Y纳米非晶复合材料的制备及显微组织

利用 X射线衍射及透射电镜对单辊旋淬法制备的具有良好韧性的 A l-Ni-Y合金条带进行了研究 ,结果表明 ,合金成分不同 ,其组织结构也不同。当快凝 Al95Ni3Y2 合金时 ,快凝组织为完全晶态相 ;当快凝 Al91 Ni7Y2 合金时 ,可形成由部分非晶和部分晶体组成的复合材料 ,此材料结构为 :纳米级 Al晶体均匀弥散分布在非晶基体上 ;随 Y和 Ni元素含量的增加 ,快凝显微组织为完全非晶结构。

基于水凝胶模板法制备有机-无机复合微纳米材料的研究

根据尺寸的不同,将水凝胶分为宏观水凝胶与微观水凝胶,并对以宏观水凝胶与微观水凝胶为模板制备无机-高分子复合微纳米材料的研究进行了总结和评价。

无机-有机复合组织器官工程材料的微纳制造

无机-有机复合组织器官工程支架的微纳制造是近年来兴起的生物材料研究领域,相对传统的生物材料与组织工程材料制造技术,微纳制造整合了微纳米技术、计算机辅助设计、数字化制造等先进技术手段,为新型生物医用材料的开发以及生物材料制造新技术、新设备的研发提供了新的技术路线。综述了生物医用材料、特别是组织器官工程与组织修复材料微纳制造技术现状及发展趋势,主要内容包括生物材料的微纳米化及实现途径、组织器官工程支架材料的数字化设计、组织器官工程支架材料的数字化制造新技术等,对我国组织器官工程(修复)材料数字化微纳制造新技术的优先发展领域提出了展望。

基于微-纳结构与光催化作用的超纤合成革表面高效清洁性能构建

超纤合成革在日常使用过程中极易被污渍沾污,且难以清洗。通过在超纤合成革表面构筑具有微-纳结构的复合水凝胶涂层,可实现超纤合成革全效去除水性和油性污渍的效果。超纤合成革经等离子体活化处理后,将含有亲水性处理后的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))的温敏聚合物单体和交联剂的混合溶液均匀涂覆于合成革表面。利用交联作用和g-C_(3)N_(4)纳米颗粒的可控聚集行为,在超纤合成革表面构筑具有微-纳尺寸突起结构的复合水凝胶涂层。利用K S值表征微-纳结构与光催化作用对超纤合成革表面油性和水性污渍协同清洁效果。结果表明:借助微-纳结构的高比表面积和水凝胶良好的亲水性,协同g-C_(3)N_(4)的光催化特性可以极大地提升油性和水性污渍的去除率,实现改性后超纤合成革的高效清洁性能。

微纳复合结构MFe_2O_4负极材料的可控合成与性能

采用新溶剂热体系一步合成MFe2O4(M=Zn/Co)负极材料.通过调控反应时间可分别制备出由一次纳米颗粒组装成的亚微米级空心和实心球形结构复合材料.与实心球形微纳复合材料相比,空心球形微纳复合材料具有结晶度高、颗粒粒径大、放电比容量高、循环性能好及电化学阻抗低等优点.空心球形Zn Fe2O4和Co Fe2O4样品充放电循环50周后分别保持655和1180 m A·h/g的比容量,远高于实心球形Zn Fe2O4和Co Fe2O4材料的305和524 m A·h/g,说明微纳复合铁酸盐材料的结构和组装形式对其电性能有较大影响.

面向高性能摩擦纳米发电机的电介质材料

摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)作为微纳电源或自取能传感器近年来在多领域表现出广阔的应用潜力.TENG的输出性能提升与作为摩擦起电层的电介质材料接触起电特性密切相关.本文首先介绍了TENG及其电介质摩擦起电层的相关基础理论和模型;其次,阐述了TENG电介质材料的选材、改性(表面改性、体改性)和结构设计策略,其中表面改性和体改性涉及表面粗糙度控制、官能团调控、电介质材料介电参数优化,在电介质的结构设计方面,重点介绍了电荷传输层、捕获层、阻挡层的原理及通过多层结构来提高TENG介电性能的典型方法;最后,强调了本领域发展面临的挑战和未来发展趋势,为面向高性能TENG的纳米电介质材料开发提供参考.

微纳叠层功能复合材料模内制备新方法

介绍微纳叠层功能复合材料制备方法的发展历程及最新进展,介绍微纳叠层功能复合材料模内制备新方法、新型叠层器的工作原理以及技术优点。同时介绍了微纳叠层功能复合材料在阻隔性能、光学性能、力学性能、导电性能等方面的优异性能。

可溶性PI/SiO_2纳米复合材料中SiO_2微相结构变化的研究

选取可溶性聚酰亚胺 ( PI)作为有机高聚物基体 ,通过正硅酸四乙酯 ( TEOS)在聚酰胺酸 ( PAA)的N-甲基 - 2 -吡咯烷酮 ( NMP)溶液中进行溶胶 -凝胶反应 ,制备出新型的聚酰亚胺 /二氧化硅 ( PI/ Si O2 )纳米复合材料。并用 UV- Vis、FT- IR、SEM和光子相关法等对其溶胶 -凝胶转变过程、二氧化硅微相结构的变化进行了研究 ,并对溶液中粒子间的团聚行为作了进一步探讨。结果表明随着处理温度的升高 ,PAA逐步亚胺化 ,同时 TEOS水解后的硅羟基 ( Si- OH)逐步缩合 ,由线型结构向环状结构过渡 ,原位生成Si O2 凝胶网络。实验结果还发现热处理温度的升高对二氧化硅无机粒子的尺寸无明显的影响 ,而光子相关法结果则表明颗粒表面活性 Si-

介孔-微孔复合材料的水热稳定性及其催化裂化性能

采用无模板剂的溶胶凝胶法制备了一系列具有均一介孔和MFI沸石微孔的复合材料.与MCM-41相比,包含silicalite-1沸石结构的复合材料的水热稳定性得到显著改善.1,3,5-三异丙苯的催化裂化反应结果表明,与商品HZSM-5沸石相比,包含ZSM-5沸石结构的复合材料具有更高的催化活性和抗积炭性能.三异丙苯的转化率和裂化产物的分布主要取决于介孔-微孔复合材料的介孔孔径,较小的介孔孔径有利于提高转化率和生成更多小分子裂化产物.

天然木质微/纳纤丝增强纳米复合材料的研究现状

纤维素是世界上最丰富、可再生且能生物分解的天然高分子聚合物,其强度主要来源于镶嵌于木素和半纤维素形成的基质结构中的微/纳纤丝或针状晶体——一种完美的高强度的纳米晶体结构。近二十多年来,如何从纤维素中分离微/纳纤丝和用其来增强高分子聚合物受到许多学者的关注。本文简要叙述了木质微/纳纤丝的分离和性能评价方法以及其增强的纳米复合材料的制备和特性检测手段。

微纳纤维素/聚乳酸复合材料的研究

采用熔融共混的方法制备微纳纤维素/聚乳酸(PLA)复合膜。用抗张测试机表征了复合膜的机械性能,利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TGA)对复合膜的结晶度、官能团特征、热稳定性进行表征,扫描电子显微镜(SEM)表征了微纳纤维素在聚乳酸基体中的分散情况以及断面的形貌。结果表明,复合材料的断裂伸长率随着微纳纤维素的质量分数的增加而提高,当纤维素质量分数为4%时,断裂伸长率达到最大值35%,是纯聚乳酸的10.9倍。FT-IR表明复合材料没有新峰出现,说明复合膜中微纳纤维素与聚乳酸为氢键作用,无新官能团产生,达到分子水平的相容。TGA的结果表明复合材料的热稳定性与聚乳酸相比基本没有变化,仍具有良好的热稳定性能。SEM分析表明,200 nm左右的微晶纤维素在聚乳酸基体中分散较为均匀,没有团聚现象。

模板法制备新型有机-无机复合微球材料研究进展

依据维系模板作用力的特点,将模板分为以分子间或分子内的弱相互作用维系特异形状的软模板和以共价键维系特异形状的硬模板。并对软模板法和硬模板法制备各种有机-无机复合微球的最新研究给予了较系统的总结和评述。