蛋黄-壳NiCoP@N-C材料的制备及其储钠特性研究

NiCo基磷化物因其优异的导电性和较高的理论容量,被认为是最有潜力的钠离子电极材料.然而,NiCo基磷化物在钠离子嵌入/脱出时会发生严重的体积应变,导致NiCo基磷化物的倍率特性降低,循环稳定性大幅度衰减.针对这些问题,采用多巴胺包覆-煅烧-磷化处理法制备了蛋黄-壳结构的NiCoP@N-C材料,在该材料中,氮掺杂碳层有效地改善了电极材料固有的电导率和结构完整性;独特的蛋黄-壳结构显著减缓了在钠离子嵌入/脱出过程中的体积膨胀.当NiCoP@N-C作为钠离子电池负极材料时表现出优异的电化学性能.在0.1 A·g^(-1)电流密度下,循环100圈后的可逆比容量仍高达462.3 mAh·g^(-1).

芹菜生物碳及其复合材料的制备、表征和燃烧催化性能研究

碳材料因其独特的电子结构和高比表面积,能够有效地催化含能材料的分解反应,从而提高能量释放的效率和速率。以芹菜为原料通过热解方式制备了生物碳及其复合物:QC-760、QC@Fe-760、QC@Bi-760、QC@Fe^(0)-760、QC@Fe-450和QC@Bi-450。首先,利用IR、XRD、SEM和BET等对其做了相关表征,结果表明,相对于芹菜粉末,QC-760的比表面积增大了17倍。其次,探究了芹菜生物碳及其复合物对高氯酸铵(AP)、奥克托金(HMX)和黑索金(RDX)的热分解行为的影响,结果表明,生物碳及其复合物均对AP、RDX和HMX的分解过程影响较大;其中,QC@Bi-450对AP催化性能最佳,放热量达到3344 J/g;QC-760对RDX的催化性能最好,使其放热峰温提前了41.1℃,放热量增加了713 J/g;QC@Fe^(0)-760使HMX分解峰温提前了82℃。最后,测试了样品对罗丹明B的吸附性能,发现搅拌时间为80 min,样品质量为2 mg/mL,罗丹明B浓度为350 mg/L时,QC-760吸附性能最好。

薄膜型声学超材料的发展与展望

声学超材料以可引导和控制声波反射、透射和吸收能力,在声学领域受到广泛关注。薄膜型声学超材料是声学超材料的一个重要分支。薄膜型声学超材料因其轻质、成本低、易加工并且能够在低频段产生理想的降噪效果,成为了当前声学超材料的主要研究方向之一。该文综述了薄膜型声学超材料在隔声等方面的研究进展,从薄膜理论模型建立和薄膜参数化分析出发,论述了薄膜型声学超材料基础理论及性能研究,重点介绍了不同薄膜结构的设计及其与不同隔声技术的结合,并对薄膜型声学超材料进行了总结与展望。

植物纤维增强PHBV和PBAT可降解复合材料研究进展

目的植物纤维在增强可降解复合材料中的应用日益广泛,探讨植物纤维作为增强材料,在提升聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)2种可降解复合材料综合性能中的优势与潜力。方法综述不同种类植物纤维增强PHBV和PBAT可降解高分子材料的研究进展,对各种复合材料的综合性能进行分析比较,并对其应用性能和前景进行总结与展望。结果植物纤维作为增强材料在PHBV和PBAT可降解高分子材料中的应用具有显著的优势和潜力,通过合理的纤维选择和表面改性技术,可制备出综合性能优异的可降解复合材料,满足不同应用领域的需求。结论未来,植物纤维增强PHBV和PBAT可降解复合材料的研究应针对抗菌抗氧化、水气阻隔、阻燃抑燃等领域展开系列研究,制备集高强度、耐水性和功能性于一体的可降解复合材料,以推动植物纤维增强可降解复合材料在更多领域的广泛应用。

水体净化用聚乳酸非织造材料的研究进展

总结水体净化用聚乳酸(PLA)非织造材料的制备、改性和应用研究进展。介绍了PLA的化学合成方法,概括了当前主要的PLA非织造材料制备技术并分析其各自特点。阐述了物理共混、表面涂覆、等离子体、化学接枝改性方法对PLA非织造材料性能和功能的影响,重点总结了PLA非织造材料在油水分离、染料吸附、重金属离子吸附等水体净化领域中的应用进展。认为:低成本化、生产规模化、易回收循环将成为水体净化用PLA非织造材料未来研究发展的重要导向。

涤棉混纺织物基复合光催化材料的制备及性能研究

为了将废旧纺织品回收再生为高值产品,获得具有光催化功能的材料,以涤棉织物为原料,ZnCl_(2)作为活化剂,通过高温炭化,制备出活性炭;然后以钛酸丁酯为前驱体,在活性炭上原位生成TiO_(2),获得了活性炭光催化复合材料,并对产物结构和性能进行了表征。结果表明:混纺比80/20的涤棉织物、800℃下制得的复合光催化材料,TiO_(2)在活性炭上分布均匀,具有无定形结构;该复合材料对亚甲基蓝的吸附量可达344 mg/g,对质量浓度60 mg/L的亚甲基蓝光照6 h后降解率可达98%,并且在循环5次后,对亚甲基蓝的降解率仍可达到80%,具有良好的光催化降解性能和循环使用性能。

极端条件下含能材料的模拟研究思考

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

建筑工程中新型建筑材料的应用现状与前景

在全球资源紧张与环境问题凸显的大背景下,建筑行业面临着巨大的节能减排压力。同时,社会进程加速,人们对建筑功能与品质有了更高期待,但传统建筑材料的局限性日益明显,从而促使新型建筑材料应运而生并蓬勃发展。文章介绍了几种常见的新型建筑材料,分析了建筑工程中新型建筑材料的应用现状,如在住宅建筑、商业建筑中的使用情况,并探讨了建筑工程中新型建筑材料的应用前景,发现其对建筑行业可持续发展具有积极意义。

“五闭-五到-心力”教学路径改革探索——以汽车类材料科学基础课程为例

针对学生学情与教材传统内容兼容度低、“五闭”与学习效率低、脆弱知识多与学科思维少的三大教学难点,通过“一体两翼与思政”螯合提出重组教学内容,三大教学理念引领课堂升级,三大教学目标重在因材施教等创新举措;通过信息技术与传统教学深度融合,强化师生互动,优化教学活动,完善考核机制,获得教学目标达成度良好、学生发展态势凸显、教学模式辐射、跟踪学生学习的教改效果。课程构建并实施了打开学生“五闭”,达成“五到-心力”转变,实现沉浸式教学模式,这不仅提升了教学广度与深度,还展示出良好的教学效果,同时还具有迁移应用。

复合材料专业教师促进专业课程思政教育的探讨

复合材料专业教师是学生专业知识的施教者和专业生涯的启航者,专业教师、专业课程中的思政教育以及它们的融合也是专业建设的新的关注点。该文针对复合材料专业的教育特征和发展特征,提出复合材料专业教师是复合材料专业课程思政教育的第一责任人、第一策划人、第一实施人和第一见证人。秉持坚定的立场和明确的方向是复合材料专业教师的职责,充实和贴切的内容是复合材料专业课程进行思政教育的充实内涵,专业教师在行为和方法上将专业知识与专业实际发展相结合进行立标和树人,并关注专业课程思政教育在身边和在未来的效果。专业教师在专业课程思政教育中发挥的独特作用,促进人才培养和专业建设的提升。

生物材料促进角膜碱烧伤修复的作用机制和应用途径

背景:在角膜碱烧伤治疗中,传统治疗方法存在多种局限,尤其在控制炎症、预防新生血管形成和抑制角膜瘢痕化方面表现不佳。天然材料、合成材料或复合材料为治疗提供了多元化的选择,然而生物材料促进角膜碱烧伤修复的相关机制尚未形成系统深入的认识。目的:对目前生物材料促进角膜碱烧伤修复的国内外研究进行梳理,综述生物材料修复角膜碱烧伤的机制及其应用途径。方法:第一作者以“角膜,碱烧伤,羊膜,透明质酸,胶原,壳聚糖,高分子材料”“Amniotic membrane,Hyaluronic acid,Collagen,Chitosan,Polymer,Cornea,Alkali burn”为关键词在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方文献数据库内检索,根据纳入标准和排除标准,最终纳入符合要求的76篇文献进行综述。结果与结论:(1)在角膜碱烧伤修复领域,羊膜、透明质酸、胶原、壳聚糖和可降解高分子材料等生物材料被广泛研究和应用,这些生物材料各有其特点和优缺点,在不同方面都有所突出。(2)首先,羊膜因含丰富的生物活性因子而被认为是最有前景的生物材料之一,其生物相容性良好,并且能够调节角膜炎症反应,但是存在供体短缺和易感染疾病的问题。(3)透明质酸具有良好的保湿性和生物相容性,并且能够提高角膜细胞的生存率和增加角膜透明度。(4)胶原具有良好的生物相容性和支架结构,能够促进角膜细胞的黏附和增殖,促进角膜组织结构的重建。(5)壳聚糖具有良好的生物相容性和可降解性,可作为载体用于药物递送和细胞移植。(6)可降解高分子材料具有较好的降解可控性,可为角膜碱烧伤的修复提供良好的支持和递送平台,但其稳定性和生物相容性仍需进一步研究。(7)综合来看,目前还没有一种生物材料能够完全解决角膜碱烧伤的修复问题,每种生物材料都有其特定的适用场景和局限性。(8)未来的研究方向应该是通过进一步改进生物材料的性能和结构,探索更有效的组合应用方式,以及深入了解生物材料与角膜组织的相互作用机制,以提高角膜碱烧伤的治疗效果和患者的生活质量。

柔性γ/X射线屏蔽材料的研究进展

柔性酌/X射线屏蔽材料是一种由具有屏蔽酌/X射线的功能性填料和具有弹性的聚合物混合加工而成的复合材料,目前已经广泛应用于多个领域的放射性屏蔽。基于此,文章分析了柔性酌/X射线屏蔽材料的制备要求及新型制备工艺。结果表明,基于填料多组分设计和微纳米结构研究思想,利用不同的填料加工工艺,选用不同的高分子基体,搭配不同的改性微粒,制备综合性能良好的高分子复合材料,是当今柔性酌/X屏蔽材料的发展趋势。

抗菌压电材料:对细菌无选择性杀伤和不产生细菌耐药性

背景:压电材料可通过催化作用产生活性氧,通过多种途径来破坏细菌,而且不会导致细菌产生耐药性。这种不依赖抗生素的抗菌方式具有明显的优势,可以对细菌进行无差别的杀伤,为今后的抗菌策略提供了一种新思路。目的:文章主要总结了有关压电材料特性与抗菌机制,并讨论了部分压电材料在抗菌领域的研究现状。方法:在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方数据库中,以“压电材料,压电催化,活性氧,抗菌,细菌感染,抗感染,耐药性”为中文检索词,以“piezoelectric materials,piezoelectricity,piezoelectric catalysis,piezocatalysis,reactive oxygen species,ROS,bacterial infection,antibacterial strategies,anti-infection,drug resistance,drug-resistant bacteria”为英文检索词。检索时间范围重点为2013年1月至2023年12月,通过阅读文题和摘要进行初步筛选;排除中英文重复性研究及内容不相关的文献,经文献质量评价后,最后纳入68篇文献进行综述。结果与结论:(1)压电材料是一类性质稳定的环境友好型材料,其大多数具有良好的生物相容性。(2)压电材料在压电效应过程中可催化产生大量活性氧,活性氧可通过细胞外氧化和细胞内氧化,破坏细菌的细胞膜、胞内蛋白质、酶以及核酸等物质,影响细菌的结构和功能,甚至导致细菌死亡从而实现抗菌。抗菌性能与催化生成活性氧速率相关,而催化速率与材料体系、形貌及外界条件等多种因素相关。(3)压电催化产生的活性氧对细菌不具备选择性,因此表现出广谱抗菌性,且这种抗菌方式不需要依赖抗菌药物,故不会引起细菌耐药性问题。(4)结合超声波无创、可控性与穿透性强等优点,未来压电材料作为耐药菌感染的辅助或替代治疗等具有重要价值和巨大潜力。(5)目前压电材料催化效率低下的难题限制了其在抗菌领域的应用,如何提高压电催化效率成为了学者们关注的焦点。

第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系.

基于LS-DYNA的复合材料包装容器旋转跌落数值模拟分析

目的以超大型复合材料包装容器为研究对象,利用ANSYS显示动力学分析,探究复合材料包装箱旋转跌落数值模拟技术。方法基于能量守恒定理,将旋转跌落高度参数转化为旋转跌落角速度参数,作为旋转跌落强度指标;利用ANSYS的LS-DYNA模块,建立基于数值仿真分析方法的复合材料包装容器旋转跌落模型,并对多个旋转跌落工况进行仿真分析。结果研究表明,复合材料包装容器无法承受直接的旋转跌落冲击,需进行缓冲保护;在冲击部位施加硬质橡胶缓冲衬垫,使冲击部位的应力大幅度减小,小于材料本身的许用应力。结论旋转跌落是大型包装容器最容易受到的冲击方式之一,在冲击部位对复合材料容器添加缓冲防护,可实现包装容器旋转棱向跌落和旋转角向跌落的安全。

基于功能化COFs材料的样品前处理技术在新兴污染物中的研究进展

新兴污染物因具有环境持久性、生物累积性、生物毒性以及在环境中痕量存在等特点而备受全球众多国家关注。因此,对环境、食品以及生物样品中的新兴污染物进行高灵敏检测至关重要。传统样品前处理技术存在耗时长、吸附剂用量大,以及对不稳定污染物的分析准确性差等缺点,因此,亟需开发设计具有高选择性、高传质效率的新型材料作为前处理技术的吸附剂,以实现新兴污染物的高选择、高灵敏检测。共价有机骨架材料(COFs),特别是功能化的COFs材料,因具有比表面积大、结构可设计、稳定且构筑基元丰富等诸多优点而被广泛用于新兴污染物的富集。该文主要综述了近年来功能化COFs材料的合成策略及其作为样品前处理吸附剂在环境、食品和生物样品中新兴污染物中的分析应用,并对该类材料的未来发展趋势进行了展望。

镍基高温合金与耐火材料界面特性研究

研究耐火材料与熔融合金的界面特性,对合金冶炼时耐火材料的选材有指导性意义。本工作采用座滴法,研究了1600℃×1 h(Ar)条件下镍基高温合金与电熔白刚玉、烧结镁铝尖晶石和氧化镁稳定氧化锆三种耐火材料的高温界面润湿性和界面渗透特性。结果表明:镍基高温合金与电熔白刚玉不润湿(接触角为92.1°),基片表面形貌完好,渗透深度约1.4 mm;与烧结镁铝尖晶石润湿(接触角为82.6°),基片渗透深度约0.38 mm,但其表面被侵蚀凹陷,且出现裂纹;与镁稳定氧化锆润湿性较好(接触角为52.9°),基片表面完好,几乎无渗透,但残留有大量被污染合金。结合上述三种材料的综合性能及实际使用性价比,以电熔白刚玉和烧结镁铝尖晶石为主要原料,加入镁稳定氧化锆来提高抗侵蚀渗透性能,有望制备得到性能好、寿命长的高温合金冶炼用耐火材料坩埚。

氢氧化镁-活性炭复合材料的制备及其对糖浆脱色工艺优化

为寻找绿色环保且具有高吸附性的糖浆脱色材料,本文通过原位生成氢氧化镁沉积在活性炭表面,制备了氢氧化镁-活性炭复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、比表面积和空隙度分析仪(BET)和X射线衍射仪(XRD)对制备的复合材料进行了表征,并以脱色率为指标,复合材料投入量、pH、脱色温度、脱色时间为影响因素,采用单因素及正交试验优化赤砂糖回溶糖浆脱色的最佳工艺。结果证明所制备的氢氧化镁-活性炭复合材料为多孔性,其比表面积和空隙率大、晶型结构良好、吸附能力强。糖浆脱色的最佳工艺为:复合材料用量为0.70 g,pH为10.00,脱色温度为50℃,脱色时间为50 min。在该工艺条件下的脱色率可达到80.7%,脱色效果明显优于商用活性炭。综上表明,氢氧化镁-活性炭复合材料对糖浆具有较理想的脱色效果,作为一种绿色材料在工业制糖方面具有一定的应用前景。

不同材料覆盖对高寒矿区扰动界面土壤蒸发特性的影响

[目的]探讨不同无机材料的透水性和地表覆盖对土壤蒸发的影响,以期为解决冻土区因矿产资源开采所造成的水分下渗困难、蒸散量增加等问题提供一定理论依据。[方法]以8种无机材料为研究对象,分析了其微观结构及反射特性等基本物理性质;设置了3种降雨强度条件,研究材料在不同使用厚度下的透水性能;开展蒸发试验,探究了不同材料覆盖对土壤水分蒸发特性的影响。[结果](1)材料间的干湿容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度及反射率差异极显著(p<0.01),其中玻璃轻石J1、玻璃轻石J2及陶粒3种材料通气性和持水性较适中;(2)在透水性能方面,火山石、麦饭石、陶粒、玻璃轻石J1及玻璃轻石J2性能较优,且材料透水性与雨强、使用厚度分别呈极显著正相关和负相关关系(p<0.01);(3)在蒸发抑制性能方面,玻璃轻石J1、玻璃轻石J2、陶粒、火山石及膨胀珍珠岩可显著降低土壤累积蒸发量(p<0.05)。[结论]不同材料之间物理特性(微观结构、反射率等)差异明显,玻璃轻石J1、玻璃轻石J2及陶粒3种覆盖材料较其他材料能更好地抑制土壤蒸发的发生,可为高寒矿区冻土层近自然重构提供物质基础。

Si-Ga共掺杂金刚石铜复合材料界面性能的第一性原理研究

为了研究金刚石/铜复合材料界面性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Si和Ga原子掺杂金刚石/铜界面结构形成能、态密度、电荷密度.结果表明:形成能越低掺杂的界面结构越稳定,所以Si原子掺杂间隙2位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-7.339 eV),Si原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-2.846 eV),Ga原子掺杂间隙1位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-5.791 eV),Ga原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-0.895 eV).由于Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)和铜(111)界面形成能降低(Ef=-13.259 eV),费米能级处态密度有所增加(7.578 electrons/eV),电子转移形成键合,Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)/铜(111)间隙位置的界面最稳定.因此Si-Ga原子共掺杂是提高金刚石/铜界面界面性能的有效手段.