Mg-Ti-Cr复合纳米颗粒的制备及其储氢性能

利用氢气等离子体法成功制备Mg纳米颗粒和Cr_(1.8)TiH_(5.3)-Cr复合纳米颗粒,然后球磨混合Mg和Cr_(1.8)TiH_(5.3)-Cr得到Mg-5wt.%(Cr_(1.8)TiH_(5.3)-Cr)复合纳米颗粒样品。其中Mg颗粒的平均粒径为166 nm,Cr_(1.8)TiH_(5.3)-Cr颗粒尺寸大约为15 nm并均匀地镶嵌在Mg颗粒表面。该复合纳米颗粒在623 K下,5 min内吸氢量达到4.6wt.%;573 K时,5 min内吸氢4.0 wt.%。673 K时,放氢速率较快,5 min内放氢量达到5.1 wt.%。其吸氢激活能为48.5 kJ/mol,Cr_(1.8)TiH_(5.3)-Cr纳米颗粒的添加以及Mg颗粒尺寸的纳米化效应在一定程度上降低了吸氢激活能,改善了其吸氢动力学性能。

纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

油茶果壳木质素纳米颗粒/壳聚糖复合膜的制备及性能研究

以油茶果壳为原料,通过烯丙基三甲基氯化铵-草酸提取法和溶剂交换法制备油茶果壳木质素纳米颗粒(AOL),然后通过流延法将其用于制备AOL/壳聚糖(CS)复合膜,对比分析CS膜和AOL/CS复合膜的表面形貌与结构、紫外光吸收能力、热稳定性和力学性能,并探究AOL作为添加物时对薄膜性能的影响。研究结果表明:与CS膜相比,AOL/CS复合膜,随着AOL质量分数的增加(1%~5%),颜色由浅棕色变为黑色,含水率和吸水率逐渐降低,在高温下质量损失越少,热稳定性越强,复合膜的紫外光吸收能力提高,5%AOL/CS复合膜几乎能达到完全吸收紫外光的能力,拉伸强度增加明显,但断裂伸长率有所下降。AOL添加量为3%制备的3%AOL/CS复合膜性能最佳,其膜表面光滑,AOL颗粒在膜表面分散均匀,表现出较优异的紫外吸收能力、热稳定性和力学性能,拉伸强度50.81 MPa,断裂伸长率6.25%。

植物蛋白基复合纳米颗粒制备及在生物活性物质递送中的应用

多酚、精油、维生素等生物活性物质具有抗氧化、抗炎、预防慢性疾病等功效,但是它们存在溶解度低、稳定性差、生物利用度低等缺陷。研究发现植物蛋白基纳米颗粒是递送生物活性物质的良好材料。然而,使用单一的植物蛋白基纳米颗粒存在包埋率低、不稳定、易受外界环境影响等问题。植物蛋白和其他生物聚合物(包括蛋白质、多糖、多酚、表面活性剂等)结合,整合了多种生物聚合物的优点,可以克服单一蛋白质的不足,具有良好的发展前景。该文综述了植物蛋白基复合纳米颗粒的分类、制备方法及其在生物活性物质递送方面的应用现状,并对植物蛋白基复合纳米颗粒的发展前景进行了展望。

基于电场-黏弹性复合效应的纳米颗粒汇聚

微通道中颗粒的操控通常依赖其横向迁移,但对于纳米级颗粒,由于横向作用力急剧降低,这种迁移的效率变低甚至失效。在此,提出了一种新方法,通过正电泳或负电泳增强了聚乙烯氧化物(polyethylene oxide,PEO)黏弹性溶液中纳米颗粒的汇聚。通过结合不同的电场与压力驱动流动,高效地汇聚了小至100 nm的颗粒,并实现了高通量操作。实验结果显示,在PEO溶液的电场-黏弹性复合效应下,领先和落后的颗粒分别向矩形微通道的中心线和壁面迁移。进一步,使用干冰来抵消焦耳热引起的溶液升温,从而能够施加更高的电场,以聚焦至小至20 nm的颗粒。此外,还发展了相关理论来解释电场-黏弹性复合效应下的颗粒迁移机制。

核桃蛋白-低聚半乳糖复合纳米颗粒的制备及其Pickering乳液性质

以核桃蛋白(WalPI)和低聚半乳糖(GOS)为原料,采用pH循环-超声联合制备了WalPI-GOS,将其与茶油混合,制备了Pickering乳液。通过FTIR、纳米粒度及Zeta电位仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、DSC对WalPI-GOS进行了表征,考察了m(WalPI)∶m(GOS)对WalPI-GOS颗粒特性及Pickering乳液性质的影响。结果表明,当m(WalPI)∶m(GOS)=10∶4时,WalPI-GOS和Pickering乳液具有最佳的性能。WalPI-GOS的平均粒径为82.08 nm,Zeta电位为–52.37 mV,乳化活性、乳化稳定性为31.12 m^(2)/g和4346.35 min;WalPI部分疏水基团被包埋于WalPI-GOS分子内部,降低了表面疏水性(840.81 a.u.),提高了游离巯基含量(8.78μmol/g)和熔融温度(93.74℃);WalPI与GOS的复合改变了WalPI的二级和三级结构,形成以β-折叠为主的二级结构,WalPI与GOS通过氢键、静电相互作用和疏水相互作用形成紧密的网络结构;Pickering乳液平均粒径仅为5.24μm,液滴均匀分布,形成了弹性凝胶网络结构;当剪切速率为0.1 s^(–1)时,具有最高的表观黏度(1.06 Pa·s)。WalPI与GOS间的高交联密度增强了Pickering乳液的凝胶网络结构。

颗粒尺寸和形态对3D打印PLA/SiO2纳米颗粒复合材料性能的影响

目前有关PLA/SiO2纳米颗粒复合材料的研究主要聚焦在某一种SiO2纳米颗粒在不同含量的条件下对PLA基体性能的影响,但是有关于纳米颗粒的尺寸和形态对PLA基体性能影响的研究尚未涉猎到。本研究的目的是利用经过疏水处理的不同尺寸与形态的SiO2纳米颗粒制备聚乳酸(PLA)/SiO2纳米颗粒复合材料,研究SiO2纳米颗粒尺寸和形态对复合材料力学性能的影响。结果表明:纯PLA聚合物对比SiO2纳米颗粒/PLA复合材料,添加了150nm球形SiO2纳米颗粒的复合材料在拉伸强度上得到了提高,添加了150nm不定形SiO2纳米颗粒的复合材料在弯曲强度上得到最大提升,复合材料的冲击强度与纳米颗粒的形状有关,球形SiO2纳米颗粒对PLA基体的冲击强度影响不大,而不定形SiO2纳米颗粒对PLA基体的冲击强度有一定的强化作用。此外,无论是球形还是不定形颗粒,在尺寸为150nm时,复合材料的韧性都会有所提高。

石墨烯负载银基纳米颗粒复合材料的制备与性能分析

本研究旨在开发一种新型石墨烯负载银基纳米颗粒(AgNPs/rGO)复合材料,并分析其制备过程和材料性能。通过采用化学还原法,将银离子还原形成银纳米颗粒,并负载在还原氧化石墨烯(rGO)表面,制备出一种具有优良导电性和抗菌性的复合材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱(Raman spectroscopy)对复合材料的结构和形态进行了详细分析。通过对AgNPs/rGO复合材料的物理和化学特性进行评估,我们研究其在催化剂、传感器和生物医用材料等领域的应用潜力。研究结果表明,该复合材料展示出良好的稳定性、高导电性和显著的抗菌效果,特别是对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出高效的抗菌活性。这些性能的提高归因于石墨烯和银纳米颗粒之间的协同效应。AgNPs/rGO复合材料的制备为开发多功能纳米复合材料提供了新的思路,并为其在电子、生物医学和环境科学等多个领域的应用奠定了基础。

PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜的制备及性能分析

为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

纳米颗粒对十四烷相变材料热物理性质的影响

以十四烷作为基液,纳米颗粒Al_(2)O_(3)、CuO、MgO和多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂,分别制备质量分数为1%、2%、3%、4%和5%的十四烷纳米复合相变材料,并对其进行形貌结构表征和热物理性质研究。结果表明:纳米颗粒的加入使相变温度变化不大,潜热值降低了0.66%~14.43%;热导率明显提升,并且随着纳米颗粒质量分数的增加而增加;纳米复合相变材料在50℃以上才会出现分解,高于应用范围;与纯十四烷相比,纳米复合相变材料的相变时间明显缩短。最佳纳米颗粒为MWCNT,最佳质量分数3%,热导率0.1897 W/(m·K),潜热值199.7 J/g,可作为一种潜在的相变蓄冷材料。

AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒的可控制备及其光催化特性

以正硅酸乙酯(TEOS)和AgNO_(3)为前驱体,通过共溶胶双水解的方法制备出了AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线光谱仪探究了不同Ag离子浓度对复合纳米颗粒微结构的影响,并对相关影响机理进行了讨论,最后对其光催化性能进行了研究。结果表明:Ag离子浓度对复合纳米颗粒的结构及分散性有着决定性的影响。当Ag离子浓度较低时,基体SiO_(2)颗粒的球形度较好且分散性很好;负载的AgO纳米颗粒分布相对均匀且粒径在2~4 nm内。Ag离子浓度的增加使SiO_(2)颗粒的球形度逐渐变差,粒径逐渐减小,团聚效应增强,最后形成了不规则的块状团聚体;AgO纳米颗粒随着负载量逐渐增多,分布密度和粒径也逐渐增大,并且分散的纳米颗粒相互连接,由点状分布逐渐向面状分布转变。在可见光照射下,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒对罗丹明B(RhB)的降解率约为94.8%。实验结果表明,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒是一种有效的光催化剂,在光催化领域有着潜在的应用价值。

复合纳米流体强化换热研究进展

随着科学技术的进步,电子器件、太阳能和机械加工等系统均趋向于高功率和微型化发展.然而,这些系统内部产生的热量也随之增加,导致系统过热甚至烧毁,因此,亟需发展高效热管理系统,以及时带走系统热量.近年来,多种新型热管理技术被广泛研究和应用,其中,复合纳米流体强化换热技术因具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势而备受关注,成为研究和应用的热点之一.本文对复合纳米流体强化换热技术的研究进展进行全面综述.首先总结了近年来复合纳米流体制备的研究现状,然后分析了复合纳米流体的一般性能、传热性能及相关影响因素,着重讨论了复合纳米流体强化换热机制.此外,还介绍了复合纳米流体在微电子、太阳能装置及散热器等领域的应用.最后,讨论了复合纳米流体强化换热技术目前面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

纳米硼基复合金属颗粒弥散燃烧的诊断研究

金属燃料的添加不仅能够提高推进剂的能量密度,还能缓解冲压发动机高频燃烧的不稳定现象。硼具有较高的质量热值和体积热值,受到了广泛关注。然而由于硼自身熔点高、沸点高且表面存在氧化层,导致点火困难,燃烧性能差。铝和铁的存在会使得氧化过程表面反应的放热增加,提高温度,促进硼的点火和燃烧。同时由于铝和铁具有较高的燃烧热和较快的能量释放速率,理论燃烧热利用率高,可引入铝和铁来提高硼的燃烧效率和实际燃烧热值。针对硼点火困难和燃烧性能差的问题,将硼分别和铝、铁掺混得到兼具较好点火性能和较高能量密度的复合金属燃料。采用弥散燃烧系统研究了纳米硼基复合金属颗粒云的弥散燃烧特性,利用高速相机获得硼及硼基复合金属颗粒云的燃烧过程,并利用双色法测量了其温度分布变化,应用光纤光谱仪、扫描透射电镜、X射线衍射和元素分析对硼基复合金属颗粒的燃烧特性及机理进行分析。结果表明,铝和铁的加入缩短了硼的点火延迟时间和燃烧时间,并且使得同一时间内被点燃的硼颗粒数量增加,硼的燃烧过程更加剧烈。铝的加入提高了复合燃料的燃烧温度;铁的加入降低了复合燃料的燃烧温度。硼基复合金属颗粒弥散燃烧测温过程中观察到明显的绿光,结合光谱图,分析该绿光来自于硼燃烧生成的中间产物BO_(2)。硼基复合金属颗粒弥散燃烧后团聚物主要为氧化产物,其中也含有少量的氮元素。硼基复合金属颗粒弥散燃烧后产物团聚现象更为明显,且不规则块状硼的破裂更加严重。硼基复合金属颗粒进入管式炉后,受到热辐射后在短时间内快速升温,铝和铁颗粒率先达到着火温度开始燃烧,燃烧释放的热量积聚在颗粒内部,被硼颗粒吸收,硼表面氧化层破裂,内部硼与空气接触,继而温度上升至硼的着火点,硼开始燃烧,从而促进了硼的燃烧。

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。

颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其热处理研究

概述了原位自生法和固液复合外加法两种制备纳米颗粒增强铝基复合材料的常用方法及几种辅助制备技术,主要介绍了单相及双相混杂增强铝基纳米复合材料制备技术进展,包括SiC_(p)/Al、TiB_(2)/Al、SiC_(p)+Mg_(2)Si/Al及TiB_(2)+Mg_(2)Si/Al等复合材料。同时阐述了颗粒与Al基体界面问题、纳米颗粒对铝基复合材料固溶与时效行为的影响规律。提出了今后纳米颗粒增强铝基复合材料的研究方向。

纳米TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料摩擦磨损性能的研究

采用中间合金法制备TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料,通过GCr15钢球与复合材料在室温下干摩擦滑动磨损实验,研究不同含量TiC与载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:TiC颗粒细化了复合材料组织,同时也提高了热处理后复合材料的硬度及耐磨损性能,在TiC含量为0.3%时,复合材料表现出优异的耐磨损性能。通过观察磨损后表面形貌,低载荷下主要磨损类型为磨粒磨损和黏着磨损,随着载荷的提高,氧化磨损和循环力引起的疲劳剥落成为了主要磨损类型。随着TiC颗粒的加入,提高了复合材料的硬度,降低了动摩擦系数,黏着磨损得到了抑制,复合材料的耐磨损性能得到了提高。

装载β-乳球蛋白纳米颗粒的海藻酸钠三层复合膜构建及特性

本文基于层层组装法构建载有β-乳球蛋白纳米颗粒的海藻酸钠-聚乙烯吡咯烷酮-海藻酸钠三层复合膜。通过调节环境pH和温度,同时联合芹菜素配体,诱导β-乳球蛋白形成纳米颗粒。利用粒径、多分散性和Zeta电位表征,研究β-乳球蛋白纳米颗粒的形成规律和贮藏稳定性。然后,将β-乳球蛋白纳米颗粒装载到海藻酸钠-聚乙烯吡咯烷酮-海藻酸钠三层复合膜中,研究纳米载量对膜机械特性、透过特性、光学特性和热特性的影响。结果表明:调整环境pH为7.1,加热温度为75℃,在蛋白/配体摩尔比1:8条件下可得到稳定性较好的β-乳球蛋白纳米颗粒。该纳米颗粒以0.2 mg/mL和0.3 mg/mL浓度添加到三层复合膜中时,薄膜的机械特性和水蒸气阻隔性均有明显提升。此外,β-乳球蛋白纳米颗粒的加入还改善了三层复合膜的透光性和热稳定性。综上,装载β-乳球蛋白纳米颗粒的海藻酸钠三层复合膜具有良好的包装特性和应用潜力。

预氧化温度对纳米SiC颗粒增强镁基复合材料组织及性能的影响

目的研究预氧化处理对纳米SiC颗粒增强的SiCp/AS81(Mg−8Al−Sn)复合材料显微组织和力学性能的影响,分析其作用机理,最终得到适宜的SiC预氧化温度。方法采用粉末冶金法制备纳米SiC颗粒增强的SiCp/AS81(Mg−8Al−Sn)复合材料,采用相关仪器设备,对不同温度预氧化处理后的SiC颗粒、AS81和0.50%−SiCp/AS81复合材料物相进行分析,观察其显微组织,并对相关力学性能进行测试。结果当对SiC颗粒进行不同温度预氧化处理后,SiC颗粒逐渐钝化,并在预氧化温度达到785℃及以上时,SiC外表层逐渐被SiO2包覆且在985℃时完成完全包覆;AS81复合材料和不同温度预氧化处理的0.5%−SiCp/AS81复合材料的物相组成都主要为Mg和Mg17Al12,785℃及以上温度预氧化处理后的0.5%−SiCp/AS81复合材料中的Si元素都呈均匀分布;0.5%−SiCp/AS81复合材料的硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率都高于AS81复合材料,且随着预氧化温度的升高,0.5%−SiCp/AS81复合材料的显微硬度、抗拉强度和屈服强度先增大后减小,在预氧化温度为885℃时取得最大值。结论预氧化温度为885℃时,SiC颗粒外包覆的SiO2可以增强与AS81的界面结合力,有助于提升0.5%−SiCp/AS81复合材料的强塑性,0.5%−SiCp/AS81复合材料适宜的SiC预氧化温度为885℃。

聚四氟乙烯纳米颗粒改性磺化聚醚醚酮膜的研究

制备了一种基于磺化聚醚醚酮的复合膜,通过聚多巴胺将聚四氟乙烯纳米颗粒连接在复合膜表面进行改性。通过调控聚四氟乙烯纳米颗粒质量分数获得了一种高性能改性磺化聚醚醚酮复合膜。结果表明,该改性复合膜具有优越的离子选择性、良好的稳定性,在组装的全钒液流电池中,电流密度为100 mA/cm^(2)时电池的库仑效率和能量效率分别高达99.2%和85.6%。聚四氟乙烯纳米颗粒对磺化聚醚醚酮膜的成功改性,证明其在全钒液流电池中具有广阔的应用前景。

基于银纳米颗粒/铜纳米线复合材料的电化学无酶葡萄糖传感器

以抗坏血酸为还原剂在均匀的铜纳米线(CuNWs)表面将硝酸银还原,成功制备出不同负载量的Ag纳米颗粒均匀生长在铜纳米线(AgNPs/CuNWs)上的复合材料.利用循环伏安法检测AgNPs/CuNWs修饰电极对葡萄糖的电催化性能,发现Ag颗粒负载量质量分数为5.57%时具有最佳的电流响应,同时对葡萄糖分子表现出良好的电催化活性,灵敏度高达693.1μA(mmol/L)^(-1) cm^(-2),宽线性范围0.01~4.18 mmol/L,低检测限为3.4μmol/L(S/N>3),对血液中的一些干扰物具有出色的抗干扰性,并具有超过两周的高稳定性.此无酶葡萄糖传感器表现出良好的稳定性和高选择性,在电化学无酶葡萄糖检测中具有良好的应用前景.