木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展

生命健康、精密仪器和国防信息等领域对电磁屏蔽/吸波材料均有迫切的需求,但传统金属基电磁屏蔽/吸波材料存在屏蔽效能质量比低、易造成二次环境污染和屏蔽机理单一等不足,而新型碳基纳米电磁屏蔽/吸波材料制备烦琐、价格昂贵。木材及其衍生品具有多级孔结构、强重比高、绿色低碳、易加工、可再生等天然优势,开发轻质、环境友好的木基电磁屏蔽/吸波材料逐渐成为研究热点。系统分析和讨论了国内外木基电磁屏蔽/吸波材料的研究进展,介绍了电磁屏蔽材料的基本概念和原理,对比了涂层型、填充型、碳化型3种制备方法的特点及适用范围,总结了制备工艺、孔隙结构、导电/磁性填充组分等因素对电磁屏蔽和吸波性能的影响,并分析了木基电磁屏蔽/吸波材料中的电磁屏蔽机理和吸波机制,以及木质材料的各向异性结构对屏蔽性能的调控机制,最后对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来发展趋势和研究重点进行了展望,可为木基电磁屏蔽/吸波材料的研发提供一定参考。

3D打印技术在生物骨支架制备中的研究进展

3D打印技术是一种基于计算机设计,逐层叠加的快速成型技术。本文综述了近年来3D打印在制备生物骨支架中的应用,以及如何通过3D打印技术调控生物骨支架的力学性能及生物相容性。当前主要通过光固化立体印刷、选择性激光烧结、熔融沉积成型以及生物3D打印技术制备生物骨支架;通过控制生物骨支架的支架结构和孔隙率对其性能进行调控。迄今为止,3D打印技术在生物骨支架领域已经得到广泛的应用,但是仍存在一些问题有待进一步研究。

3D打印机焊锡膏材料的工艺优化设计及制造分析

本文对焊锡膏与挤出式3D打印机所要求材料的粘度进行对比分析,结合3D打印技术,讨论了焊锡膏进行3D打印的可能性,并从焊锡膏打印工艺入手,对于不同直径的打印针头、挤出气压、机器打印速度、打印层数,使用控制变量法进行试验,以锡膏堆积的长度与打印喷头行走的总轨迹长度作为对比,对焊锡膏堆积成型进行实验研究,获得了一系列适合焊锡膏的打印参数:气压0.25 MPa,针头直径为0.51 mm、打印速度5-10 mm/s、针头距离接收板的打印高度在0.5-1 mm之间,锡膏堆积层数5层以内,堆积高度不高于2.0 mm。

松木粉/ABS木塑复合材料的制备与性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料,以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为基体,并添加少量多壁碳纳米管(MWNT),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)技术的PWF/ABS木塑复合材料,对复合材料的力学性能、热性能和界面相容性进行了分析。结果表明,采用碱和硅烷偶联剂(KH590)对松木粉进行表面化学改性处理,能改善木塑复合材料的力学性能和热稳定性能;随着木粉的质量百分数增加,木塑复合材料的力学性能总体呈一个先上升后下降的趋势,在质量分数为15%时,其力学性能达到最佳,其中弯曲强度为75.77 MPa,拉伸强度为65.32 MPa,缺口冲击强度为3.98 kJ/m^2。添加少量MWNT可显著提高复合材料的力学性能,加入5%的MWNT后,其弯曲强度达到123.77 MPa,拉伸强度达到78.21 MPa,缺口冲击强度达到4.88 kJ/m^2,相对于未添加碳纳米管的复合材料,其弯曲强度、拉伸强度和缺口冲击强度分别提高了63%、19.7%和22.6%左右。该木塑复合材料线材可用于3D打印,具有良好的打印性能和力学性能。

聚乳酸/改性刨花板木粉木塑复合材料的力学性能研究

采用氢氧化钠(NaOH)、过氧化氢(H_2O_2)、异氰酸酯(IPDI)等不同改性剂对刨花板木粉进行化学改性处理,将改性后的刨花板木粉(PBF)与聚乳酸(PLA)基体通过熔融挤出共混,制备出PLA/PBF木塑复合材料,研究了刨花板木粉改性处理方法和含量对木塑复合材料力学性能的影响。结果表明,刨花板木粉经NaOH+H_2O_2或NaOH+IPDI处理后,能显著改善木粉与基体间的界面相容性,提高木塑复合材料的力学性能;经NaOH+H_2O_2处理后,PBF含量为20%(质量分数,下同)的PLA/PBF木塑复合材料的弯曲强度相比于未处理的增加了21.63%,达到118.5 MPa;拉伸强度增加了19.53%,达到101.0 MPa;采用NaOH+H_2O_2改性处理的、PBF含量为20%的PLA/PBF木塑复合材料具有更好的力学性能。

用于3D打印的微晶纤维素/聚乳酸复合材料制备与性能研究

以微晶纤维素(MCC)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,通过高温熔融共混、挤出、拉丝等流程,制备适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的MCC/PLA复合材料,并通过FDM型3D打印机打印出成品。讨论了MCC添加量对该复合材料的力学性能、热性能、微观结构以及3D打印性能的影响。研究结果表明,随着MCC添加量的增加,复合材料的力学性能呈现先增高后下降的变化趋势,当MCC添加量为3%时,其拉伸强度和弯曲强度达到最高,分别为54.55 MPa和64.25 MPa。红外分析证实了微晶纤维素与聚乳酸在熔融时发生了接枝共聚反应。热性能分析表明,添加少量MCC,可以提高复合材料的热稳定性和PLA的结晶度。MCC添加量为3%的MCC/PLA复合材料其力学性能、打印性能和外观达到最佳,可应用于FDM型3D打印技术。

壳聚糖/茶多酚/聚乙烯醇复合膜的快速成型制备与性能研究

快速成型的抗菌膜可广泛用于伤口敷料、液体止血贴、液体面膜等领域。以聚乙烯醇(PVA)为基材,添加天然抗菌材料壳聚糖(CS)和茶多酚(TA),通过溶液浇铸法制备了可快速成型PVA/CS/TA复合膜,研究了PVA与CS的配比、溶剂等因素对复合膜成膜时间、孔隙率、力学性能、黏附性、抗菌性能等方面的影响。结果表明:膜液采用水相与有机相按一定比例混合制备,当膜液中PVA、CS、TA的质量百分比分别为7.20%、0.30%、1.00%时(PC32T),膜液的成膜时间为78.29s,浇注成膜后拉伸强度5.393MPa,为纯PVA膜的270.3%,断裂伸长率233.0%,为纯PVA膜的51.43%。PVA/CS/TA复合膜能较好地粘附在多种基材上,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有良好的抗菌效果。

溶胶-凝胶法制备Ag/TiO_(2)纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究

为提升TiO_(2)在陶瓷表面的光催化性能和抗菌性能,以钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸银为原料,乙酰丙酮和硝酸作为催化抑制剂,采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO_(2)溶胶和Ag/TiO_(2)溶胶。以普通陶瓷片为载体,采用浸渍-提拉法制备TiO_(2)薄膜。以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化降解实验,并探讨在不同热处理温度下对Ag/TiO_(2)薄膜光催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对样品进行表征。实验结果表明:在紫外灯照射下,TiO_(2)薄膜和Ag/TiO_(2)薄膜对有机物都具有降解能力,而Ag/TiO_(2)的光催化活性更明显,在光照8 h后其光催化降解率达到了70%,热处理最佳温度为500℃;Ag/TiO_(2)薄膜具有良好的亲水性,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用。Ag/TiO_(2)薄膜有望应用到陶瓷用品上,可有效减少材料表面的有机污染物,并且经过高温处理后还可以保持良好的光催化性能。

PEO改性PVDF复合超滤膜研制及其性能研究

采用相转化法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂并以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,将聚氧化乙烯(PEO)颗粒加入到聚偏氟乙烯(PVDF)中,通过改变PEO含量得到不同性能和结构的PVDF超滤薄膜。利用接触角测定仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪等对样品的表面亲水性、横截面微观结构以及晶相结构等进行表征。此外还进行了水通量及孔隙率的测定。结果表明,PEO颗粒的加入能增加PVDF超滤薄膜的孔隙率,明显增强膜的亲水性能,显著改善膜的水通量。

静电纺丝载药聚乳酸(PLA)纳米纤维膜的综合实验设计

设计了一种新型良好生物相容性和可降解性的,以抗菌药物恩诺沙星(ENRO)为靶向药物,通过高压静电纺丝法制备的高分子聚合物聚乳酸(PLA)纳米纤维基复合药物载体。通过XRD、红外光谱和热重进行表征,结果表明ENRO药物是以物理分散的方式分布在纳米纤维内部和镶嵌在表面。研究添加不同质量分数ENRO对纳米纤维膜亲水性能的影响,发现静电纺丝PLA纳米纤维膜属于疏水材料,ENRO药物在一定程度上降低了静电纺丝PLA纳米纤维膜的亲水性能。通过SEM表面形貌观察和直径分析可知,10%PLA纺丝液制备的纳米纤维粗细均匀,且没有珠节,静电纺丝载ENRO/PLA纳米纤维的直径在300~900 nm。体外释放实验表明,静电纺丝PLA纳米纤维对ENRO具有很好的缓释效果。研究结果表明:该纳米缓释系统具有高达50%的载药量,长达72h的缓释特性。

巯基-双键点击反应制备光固化红光转光膜及其性能

本研究将不同含量的稀土转光剂与含巯基和双键单体共混制备了光固化树脂,然后经巯基-双键或双键-双键点击反应制备了两种农用转光膜,通过荧光光谱、UV光谱、SEM、拉伸性能测试等对转光膜的结构与性能进行表征。研究结果表明,添加0.5%(质量分数)稀土转光剂的转光膜能将波长为353 nm的紫外光转换为波长为613 nm和617 nm的红光,且该转光膜具有良好的透光性能和力学性能,拉伸强度达到12.72 MPa,在农业大棚、玻璃温室等方面具有良好的应用前景。

高压静电纺丝法制备植物源抗菌纳米纤维膜的综合实验设计

该文设计了以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)作为基材,以水为溶剂、吐温为乳化剂,添加天然产物苦槛蓝挥发油作为抑菌成分,采用高压静电纺丝技术制备载药纳米纤维膜的综合实验,并对其进行戊二醛蒸气交联以改善纤维膜的耐水性。对纳米纤维薄膜进行纤维形貌、表面接触角、耐水性、红外光谱、力学性能和抗菌性能等表征后发现:通过静电纺丝法制备的植物源抗菌纳米纤维薄膜形貌均一,其最佳制备条件为:醇解度88%的PVA浓度为12%,苦槛蓝挥发油浓度为1%,电压20 kV,接收距离14 cm,推进速率0.5 mL/h。戊二醛蒸气交联不会改变纳米纤维膜抑菌性能,但能改善耐水性和增强力学性能。

改性油茶壳粉增强聚乳酸3D打印材料性能研究

以废弃油茶壳(COS)为原料,经过碱和硅烷偶联剂处理后,制得改性COS。将改性COS与聚乳酸(PLA)经熔融共混挤出、拉丝,制备适用于熔融沉积成型(FDM)的改性COS/聚乳酸(PLA)3D打印材料,对其力学性能、热学性能、打印性能等进行探讨。结果表明:采用碱和硅烷偶联剂改性COS,可以显著提高COS的初始热分解温度,也提高改性COS/PLA 3D打印材料的热稳定性。当改性COS的质量分数为3%,改性COS/PLA 3D打印材料的弯曲强度和拉伸强度最大分别为66.97 MPa和53.57 MPa,相比纯PLA分别提高15.19%和12.05%,而且聚合物的结晶度提高15.6%。通过FDM 3D打印技术成功制备了个性化艺术品,打印效果良好。

分段投料法制备数码陶瓷喷墨墨水及其性能研究

近几年来,在纳米砂磨机成功实现国产化之际,国内陶瓷生产厂商加速对陶瓷数码喷墨墨水的研究与开发。本文对如何在油性体系得到一种稳定的棕色陶瓷数码喷墨墨水这一课题进行初步的探究。通过对分散介质、分散剂和表面张力调节剂的优选,并采取分段投料研磨的方式,获得了一种粘度符合要求的、稳定贮存期在76天的纳米陶瓷数码喷墨墨水。

3D打印用聚乳酸/松木粉/纳米二氧化硅木塑复合材料性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,同时添加少量纳米二氧化硅(nano-SiO2),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的木塑复合材料,并对该木塑复合材料的力学性能和3D打印性能进行了研究。结果表明:添加nano-SiO2可以显著提高木塑复合材料的力学性能,随着nanoSiO2用量的增加,PLA/PWF/nano-SiO2木塑复合材料的各项力学性能均呈现逐渐上升的趋势,且在nanoSiO2用量为5%时达到最佳。PWF用量对PLA/PWF/nano-SiO2木塑复合材料各项力学性能的影响呈现先上升后下降的趋势,且材料性能在PWF用量为15%时达到最佳,此时弯曲强度为101.6 MPa、弯曲模量为4 652 MPa、拉伸强度为92.81 MPa、拉伸模量为3 845 MPa、冲击强度为4.31 kJ/m2,相对于PLA/PWF木塑复合材料均提高了50%以上。该PLA/PWF/nano-SiO2木塑复合材料可应用于FDM型3D打印,具有良好的打印性能。

碳点及其在无机材料中多种功能的应用

碳点(CDs)与无机材料结合可能改善两者的性能甚至出现新性能。本文重点介绍CDs以下三种性能在无机材料中的应用:利用CDs的发光性能,可将CDs与无机材料结合用于照明、防伪等;利用CDs的紫外吸收性能,可将其与无机材料结合用作紫外屏蔽剂;利用CDs的化学性能可调控无机材料的结构或增强无机材料的性能。最后,展望了CDs在无机材料中的多功能应用,以期为无机材料的创新性发展做出贡献。