中科院硅酸盐所生物无机纳米复合材料研究取得重要成果

最近，上海硅酸盐所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室高秋明研究员带领的课题组在生物无机纳米复合材料制备及其性能研究中取得重要进展。

《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》简介

由张玉霞编著、机械工业出版社出版的《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》一书于2017年6月出版,本书中介绍了可生物降解聚合物的种类以及目前的生产与应用状况,重点介绍了目前研究得较多、有一定的生产量并得到了一定程度上应用的几种可生物降解塑料,其中包括可再生资源基、微生物参与制得的可生物降解塑料——乳酸和聚羟基烷酸酯,以及石油基可生物降解塑料——聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯等,涉及其化学结构、合成工艺、力学性能、熔融行为与结晶性能、成型工艺等.

生物基纳米复合食品包装材料的抗菌性研究进展

因目前使用的食品包装多是不可降解的塑料制品,造成严重的环境污染,故对于可降解食品包装材料的研制和使用迫在眉睫。生物基纳米复合材料是以生物基聚合物为基质,以纳米物质为分散相组成的一类复合材料。这类材料表现出优异的灵活性、生物相容性、生物降解性和较低的成本效益等特点。本文主要介绍生物基纳米复合材料的组成、分类和性能,总结这类生物基纳米复合材料在抗菌方面的优越性及在食品领域中的应用研究进展。

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶(NR)的复合材料的制备方法,以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性能得到明显改善。经功能化改性后的有机纳米填料可更好与NR基体产生相互作用,给NR的性能带来更优异的补强效果,而混合纳米填料可赋予复合材料更为多样的功能性。同时探讨了NR纳米复合材料在未来的应用发展前景,开发出多种功能化的有机纳米填料及使用混合纳米填料制备性能多样的NR纳米复合材料是该领域未来的研究重点。

石墨烯纳米复合材料在创面治疗中的作用机制及其应用研究进展

近年来,石墨烯及其衍生物通过与多糖(壳聚糖、海藻酸盐和纤维素等)和天然蛋白质(胶原蛋白、明胶和蚕丝蛋白等)相结合制备成的纳米纤维膜、薄膜和水凝胶等石墨烯纳米复合材料因具有石墨烯及其衍生物巨大的比表面积、良好的机械性能、极高的光电转化效率和抗菌性能以及聚合物的可降解性、生物相容性和生物安全性等,且能够作为载物平台,负载抗菌剂、生物活性剂及干细胞等,被逐渐应用于创面的治疗,并取得了较好的临床疗效。本文主要对石墨烯纳米复合材料中石墨烯及其衍生物在创面治疗中的作用机制以及石墨烯纳米复合材料在创面治疗中的应用研究进展进行综述,以期为石墨烯纳米复合材料在创面修复中的进一步应用提供新的思路。

基于生物质蛋白模板体系构筑石墨烯纳米复合材料在医疗卫生领域中的应用

近年来,伴随着化工新型材料制备技术的飞速发展,生物质基作为一种优越的多孔材料吸引了越来越多研究者的关注。大量的研究表明,石墨烯独特的物理与化学特性,为石墨烯纳米复合材料赋予了在生物传感、药物运输、组织工程以及生物医学成像等领域多方面创新应用的潜能。此外,石墨烯纳米复合材料可灵活调控表面化学性质,为其在生物相容性和生物互作性等方面打开了广泛的前景。展望未来,石墨烯纳米复合材料有望为生物医学领域的研究与应用提供丰富的探索空间,进一步推动科研进展,并助力技术创新。

天然橡胶无机纳米复合材料的研究现状

无机纳米填料在聚合物基体中的良好分散可以实现载荷的有效传递,使得天然橡胶(NR)的机械性能得到明显改善;此外,各类无机纳米填料的功能化改性后可更好地分散在NR基体中,产生的界面作用为NR各项性能的提高提供了重要理论依据。综述了无机纳米填料与NR复合材料的制备方法,以及无机纳米材料及其改性对NR机械性能、抗菌性、热稳定性和导电性等补强的研究现状,并对未来的发展进行了展望。

磁性生物炭纳米复合材料对氟离子的吸附

以榛子壳为炭源,制备了磁性生物炭纳米复合材料并用于水溶液中F-的吸附。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对合成的磁性生物炭纳米复合材料进行了表征。F-吸附实验的结果表明最佳吸附条件为:在室温条件下,吸附材料的加入量为1 mg·mL^(-1),处理时间为20min,pH值6,磁性榛壳生物炭纳米复合材料对含F-水样的吸附容量可以达到17.10 mg·g^(-1)。吸附动力学和吸附等温线数据分别符合准二级吸附模型和Langmuir模型。

聚合物基纳米无机复合材料的制备与性能进展

由于聚合物基纳米无机复合材料具有优异的力学性能、阻燃性能、耐腐蚀性能和电学性能等,在工业、农业、国防、科技等领域中得到了广泛的应用。基于聚合物基纳米复合材料常用的制备方法,强调了目前采用的真空辅助树脂传递模塑成型工艺新制备技术,阐述了不同的无机纳米颗粒粒径、结构及添加量对复合材料力学性能、阻燃性能及其他性能方面的影响,并且,分析了无机纳米颗粒表面改性处理对其在聚合物中的分散情况及两相之间界面结合的影响。关于不同聚合物基体与不同种类的无机纳米颗粒复合得到的产物及相关性能的研究进行了综述,探究了聚合物基纳米复合材料目前存在的问题。最后,对未来复合材料的研究方向进行了展望。

抗紫外生物基不饱和聚酯/纳米木质素复合材料的制备及性能研究

以生物基单体衣康酸、丁二酸、异山梨醇、1,3-丙二醇为原料,通过熔融缩聚制备全生物基不饱和聚酯(UP),以UP为基体,引入溶解-沉降法得到的纳米木质素(LNP)制备生物基UP/LNP复合材料。以傅里叶红外光谱仪(FTIR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)为手段,表征了生物基UP的分子结构与分子量;扫描电子显微镜(SEM)测试表明LNP的形貌为棒状,长度180~220 nm、直径30~36 nm;同时利用万能拉伸机、热重分析仪测试了复合材料的性能。结果表明,当LNP的添加量为0.5%时,复合材料的弹性模量、热分解温度(T d5%)分别为2222.67 MPa、259.67℃,与纯UP相比分别增加270.34 MPa、6.00℃。紫外老化实验表明,随紫外光照射时间的增加,UP以及UP/LNP复合材料的拉伸性能均出现先上升后下降的现象,其中纳米复合材料的变化较为平缓;紫外照射200 h后,较之未照射样品,UP的拉伸性能出现了下降,而其纳米复合材料的拉伸性能变化不大,表明LNP的加入提高了UP的抗紫外线能力。

前沿科研成果融入无机合成化学本科实验教学——由ZIF-67衍生的Co-C纳米复合材料的合成

针对本科生无机合成化学课程教学内容理论性和抽象性较强的特点,以典型的无机材料合成教学内容为例,设计了一个液相扩散法制备MOF材料,并进一步合成Co-C复合材料的本科生化学实验。首先,采用液相扩散法合成金属有机框架ZIF-67,然后,在惰性气体的气氛下高温煅烧得到ZIF-67的衍生物Co-C复合材料。本实验可以锻炼学生制备典型无机合成材料的能力,将书本上的理论知识学以致用,同时可以熟悉MOF材料的制备方法以及其衍生物复合材料的性质,并掌握分析仪器设备的使用,使学生进一步了解科学前沿,提高科学素养。

家蚕丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的构建及其应用的研究

家蚕丝素蛋白是天然生物大分子,具有良好的生物相容性、可控的降解性以及优异的机械性能,能够作为高分子材料在生物医学、光学、电子等多个领域进行应用。与此同时,无机纳米颗粒因其小尺寸与多功能特性,在化工、材料、医学等多个行业发挥重要的作用。将丝素蛋白与无机纳米颗粒结合,构建复合材料能够发挥两者的优势,获得特殊的性能,拓展材料的应用范围。近年来,基于丝素蛋白与无机纳米颗粒的复合材料被广泛研究,新的功能特性被挖掘,应用形式多样,这对于提升蚕丝蛋白的应用价值具有重要意义。本文综述了丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的研究进展,包括复合材料的类别、材料的复合形式、复合材料的应用,并对丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的发展做出展望。

石墨烯金属纳米复合材料的制备及在电化学生物传感器的应用

金属纳米粒子具有着独特的光学、化学和磁学特征,在当前环境下相关材料的应用比较广泛。而石墨烯本身具有着比较大的比表面积、较强的导电和导热性等,是金属纳米粒子比较理想的载体,通过制备金属纳米粒子于石墨烯的复合材料,将能够显著地改善金属纳米粒子的团聚问题,从而促进两种材料的相互协同,取得更加良好的应用效果。本文针对当前石墨烯金属纳米复合材料的制备方法和其在电化学生物传感器中的应用进行了探讨,报道如下。

《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》简介

由张玉霞编著、机械工业出版社出版的《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》一书于2017年6月出版,本书介绍了可生物降解聚合物的种类及目前的生产与应用状况,重点介绍了目前研究得较多、有一定的生产量并得到了一定程度上应用的几种可生物降解塑料,包括可再生资源基、微生物参与制得的可生物降解塑料--乳酸和聚羟基烷酸酯,以及石油基可生物降解塑料--聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯等,涉及其化学结构、合成工艺、力学性能、熔融行为与结晶性能、成型工艺等.

生物医学中含银微纳米复合材料的应用研究进展

进入21世纪以来,随着科学技术的进步,微纳米复合材料也得到了飞速发展。该材料通常由两种或两种以上纳米材料遵循特定结构组合而成,不仅拥有单一纳米材料极其特殊的表面特性、体积效应、量子尺寸效应,而且拥有多种纳米材料的协同效应,因此在很多行业中的应用频率非常高。含银微纳米材料是微纳米复合材料中不可或缺的材料之一,拥有非常出色的抗菌作用,在生物医学行业中的使用频率非常高。本文主要针对含银纳米复合材料的制备方法以及其在生物医学中的应用进行了综述。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

MoO_(2)-NC/聚偏氟乙烯复合材料的制备及其电磁屏蔽性能

现代电子信息技术的飞速发展给人类生活带来巨大便利的同时也产生了严重的电磁干扰问题,不仅会影响电子设备的正常使用,而且还会危害人类健康。鉴于此,亟需开发高性能电磁屏蔽材料来解决电磁辐射污染。本文结合简单的水热法、原位化学氧化聚合和高温碳化工艺成功制备出一维异质纳米填料MoO_(2)-NC,并将其填充于柔性聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,通过简单的溶液混合和热压技术制备出一系列MoO_(2)-NC不同质量分数下的MoO_(2)-NC/PVDF复合材料,研究了复合材料整体的电磁屏蔽性能。结果表明,经高温处理后,将前驱体聚吡咯(PPy)热解为碳材料,同时通过碳热还原法将MoO3还原成MoO_(2),使得纳米填料的电导率获得大幅提升,MoO_(2)-NC的电导率在20 MPa下最高能达到133.67 S/cm,比煅烧前的样品增加了28倍。当MoO_(2)-NC的质量分数为40%时,复合材料具有优异的电磁屏蔽性能,这一复合物的总屏蔽效能在X波段范围内最高能达到32.2 dB,比商用标准(20 dB)高出60%,由此表明MoO_(2)-NC具有作为高效电磁屏蔽功能填料的应用潜力。

纳米纤维素复合材料在食品包装中的应用研究进展

纳米纤维素具有高表面积、高弹性模量、高强度和高气体阻隔性等优异的物理化学性能,在食品包装领域有广泛应用。为使相关研究者快速地了解纳米纤维素在食品包装中的研究进展,为纳米纤维素的利用和新型食品包装材料的开发提供参考,该文总结了纳米纤维素的来源和特点,讨论了纳米纤维素复合材料的制备方法和纳米纤维素的掺入对复合材料性能的影响,分析了纳米纤维素复合材料的安全性和生物降解性,最后对纳米纤维素复合材料的发展趋势进行了展望。纳米纤维素作为增强相可以增加聚合物基体的机械强度和阻隔性能,还可以作为抗氧化剂、抗菌剂等活性物质的载体,与聚合物基体复合后延长食品货架期。纳米纤维素复合材料可以解决包装行业面临的很多问题,将包装浪费降至最低。同时为了提高纳米纤维素复合材料的物理化学性能,还要继续开发新技术,以期更广泛地应用于食品包装领域。

木质素基碳纳米管/炭复合材料的制备及电化学性能研究

通过移动化学气相沉积法制备了木质素基碳纳米管/炭复合材料(L-CNT/C),并对其进行活化处理,获得高比表面积和发达的多孔结构的L-CNT/C电极。通过FESEM、TEM、Raman、FT-IR、TG等手段对复合材料的形貌、结构进行表征与分析,并考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,温度升高利于碳管数量的增加,但过高的反应温度会导致复合材料石墨化程度降低。在三电极体系中,0.2 A/g电流密度下,L-CNT/C电极的质量比电容可达234.04 F/g,而木质素基炭材料的比电容仅为61.22 F/g。同时,L-CNT/C电极经过3000次恒电流充放电测试后仍可保持初始电容的95.2%,循环稳定性优异。

导电聚合物/无机纳米复合材料的研究进展

主要介绍了导电聚合物/无机纳米复合材料的制备方法,详细评述了各种制备方法的优缺点,总结了导电聚合物/无机纳米粒子复合材料性能的改善与应用领域,并展望了导电聚合物/无机纳米粒子复合材料的研究方向和应用前景。