关键词： 聚醚酰亚胺   二氧化钛纳米颗粒   复合材料   介电薄膜   击穿强度   能量密度  

摘要： 聚合物基电介质电容器因其高击穿强度、轻质、柔性和易加工等优点，在国防、能源存储、新能源汽车、电力电子和医疗等领域得到广泛应用。然而，聚合物基薄膜电容器的低介电常数限制了其能量密度，制约了其在高科技领域的应用。为提高能量密度，本研究采用流延成膜法，将超低含量二氧化钛纳米颗粒(TiO2)掺入聚醚酰亚胺（PEI）基体中，制备了TiO2/PEI复合薄膜。实验结果表明，TiO2的掺入增强了复合薄膜的界面极化，从而显著提高了介电常数(当TiO2含量为0.8 vol.%时，介电常数达到4.59 @100 Hz，比纯PEI提高22.15%)。此外，TiO2的掺杂抑制了复合薄膜内部电荷的迁移和电树枝的生长，提高了击穿强度。0.2 vol.% TiO2的TiO2/PEI复合薄膜在400 MV/m电场下表现出8.82 J/cm3的最高能量密度，相较纯PEI提高了122.93%。通过COMSOL模拟分析发现，低含量TiO2掺入有效抑制了复合薄膜的漏电流密度，进一步提高了击穿强度。本研究为制备高能量密度聚合物基介电复合薄膜提供了有效的解决方案，具有广泛的应用前景。

关键词： 环氧树脂   低介电   笼状聚倍半硅氧烷   复合材料   纳米粒子  

摘要： 针对以双酚A型环氧树脂为主的传统环氧树脂（EP）的介电性能较差等问题，将八苯胺丙基笼状聚倍半硅氧烷（An-POSS）纳米粒子引入，制备了一系列不同含量的EP/An-POSS低介电常数透明复合材料。系统地研究了EP/An-POSS复合体系的热性能、介电性能和力学性能。通过相关表征，探究An-POSS 固化剂添加量对环氧树脂基介电等性能的影响。结果表明：EP/An-POSS复合材料的介电常数随着An-POSS添加量的增加呈现先减小后增加的趋势，力学性能呈现先增强后减弱的趋势。当An-POSS添加量为 20%时，EP/An-POSS复合材料介电性能和力学性能达到最佳，在 2×106Hz下介电常数达到了2.72（纯EP：3.41），介电损耗达到0.0196；其拉伸强度为62.02MPa，冲击强度为 27.91kJ/m2，弯曲强度为142.5MPa，相比纯环氧树脂有较好的提升。

关键词： α型高强石膏   疏水改性   复合材料   力学性能  

摘要： α型高强石膏复合材料是实现磷石膏高值化、大规模利用的重要途径。然而，目前α型高强石膏制品普遍存在耐水性较差、改性粉体与聚合物相容性较低等问题。为此，本研究提出采用疏水改性技术，以提升α型高强石膏与聚合物的界面相容性。本研究以十二胺（Dodecylamine， DDA）对α型高强石膏（α-HH）进行疏水改性，系统考察了改性剂添加量、改性时间及体系pH等因素对α-HH疏水性能的影响，并采用响应面法优化实验条件，最终获得改性后的α型高强石膏粉体（M-α-HH）。此外，通过混炼挤出工艺制备了改性α型高强石膏/聚乙烯复合材料（M-α-HH/PE）。实验结果表明，当α-HH与十二胺的质量比为5:2、改性时间为60 min、体系pH值为10时，所得M-α-HH的疏水性能最佳，其与水的接触角达到140°。进一步研究发现，当M-α-HH的掺入量为30 wt.%时，M-α-HH/PE复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别达到73.40 MPa和35.43 MPa，较纯PE分别提高21.66%和66.18%，表现出优异的界面相容性和力学性能。本研究不仅为磷石膏的资源化高值利用提供了新思路，同时也为绿色低碳材料的开发及工业固废的功能化利用提供了重要参考。

关键词： 超级电容器   三维石墨烯   氮硫共掺杂   铜基金属有机骨架   复合材料  

摘要： 随着全球对高效能源存储技术需求的不断增长，超级电容器因其高功率密度、长循环寿命和快速充放电能力而成为研究的热点。本研究提出了一种新型氮硫共掺杂三维石墨烯负载铜基金属有机框架（NS-3DPG-CuBTC）复合材料，作为超级电容器电极材料。通过改进的水热合成方法，将氮和硫异质原子共掺杂的三维石墨烯与铜基金属有机框架CuBTC成功结合，制备出具有高孔隙率和丰富活性位点的复合材料。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析（BET）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对材料结构和形貌进行了系统表征。电化学测试结果表明，NS-3DPG-CuBTC电极在3mol/L KOH电解液中表现出优异的比电容，最高可达977.17 F·g-1，并在不同扫描速率和电流密度下保持良好的电容性能。组装的对称型超级电容器在电压窗口0-0.8 V内展现了较高的能量密度(27.96 Wh·kg-1)和功率密度(1473.73 W·kg-1)，且经过2000次充放电循环后容量保持率达到94.06%，展现出优异的循环稳定性。实验结果表明，氮硫共掺杂策略有效提高了材料的电化学性能，增强了电极的导电性和离子传输效率，且具有较好的长周期稳定性。

关键词： 纳米零价铁   复合材料   新污染物   水治理  

摘要： 随着工农业和医药等行业的快速发展，大量新污染物在水环境中被检出，其较强的环境持久性和生物毒性给水处理和水生态保护领域带来了重大挑战。纳米零价铁 (nZVI) 作为一种高效的水体污染物修复剂，常被用于去除水环境中的新污染物。然而，在水中易团聚失活、迁移性差等问题会导致其性能下降。近年来，研究者通过使用载体材料负载nZVI提高其稳定性，降低纳米颗粒的团聚效应，增加活性位点，增强其在水环境修复场景中的应用潜力。梳理了负载型nZVI的合成方法，厘清了不同负载材料的特性，通过综述复合材料对水中新污染物的应用研究现状，展望未来应用前景及可能面临的新问题，以期为负载型nZVI的高效制备及其在新污染物治理领域的广泛应用提供参考。

关键词： 复合材料   导热性能   中间相沥青基碳纤维   聚丙烯腈基碳纤维   湿法抄造   层间增韧  

摘要： 航天中的极端环境要求复合材料同时具有良好的导热能力与优异的力学性能，本文结合中间相沥青基碳纤维（MPCF）的高导热和聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）的高强度特性，使用湿法抄造工艺制备MPCF/PAN-CF复合毡作为插层结构，借助真空辅助树脂灌注（VARI）工艺制备CF/EP复合材料。研究了不同面密度复合毡对复合材料面内、面外热导率及力学性能的影响，结果表明，面密度为15 g/m2的MPCF/PAN-CF复合毡插层后，复合材料面内热导率达到58.51 W/（m·K），与未加入复合毡的参考样相比提升了766.8%。同时CF/EP复合材料的层间剪切强度、II型层间断裂韧性和弯曲强度、模量随复合毡的加入均有不同程度的提升。复合毡在层间环氧树脂区域形成MPCF/PAN-CF有序互连的导热-力学增强双网络，加速复合材料热量扩散的同时有效提升了其力学性能。

关键词： 选择性激光烧结   热固性聚酰亚胺   力学性能   耐热性   线收缩率  

摘要： 工业领域快速响应的应用需求推动了3D打印聚酰亚胺的发展，然而受限于现有聚酰亚胺材料种类及3D打印成型策略，难以实现高尺寸精度耐高温复杂零部件的成型制备。针对上述问题，本研究从化学结构设计出发，合成具有优异熔体流动性的苯乙炔基团封端聚酰亚胺低聚物（PI），将其与碳纤维（CF）粉末及气相纳米二氧化硅流动助剂共混，发展了适用于3D打印选择性激光烧结成型（SLS）的CF/PI粉末。制定SLS-热固化两步反应成型策略，依次实现了具有一定交联程度的自支撑烧结制件的制备与维形固化，打印件拉伸强度为73.3 MPa，玻璃化转变温度高达376.1 ℃。由于直接以CF/PI粉末作为原材料，其中不存在溶剂或有机添加剂等小分子，且整个成型过程的主化学反应是苯乙炔基团通过加成反应形成交联网络，期间不会产生挥发性物质，因而固化制件的尺寸收缩率低。进而通过对高尺寸精度薄壁和变截面复杂模型件的制备证明了基于CF/PI粉末材料的SLS-热固化两步成型策略的应用潜力。

关键词： 石墨膜   环氧树脂   改性   电热性能   导热性能  

摘要： 选用具有高导热性和电热转化性能的石墨膜作为功能填料以此制备高性能环氧电热复合材料。首先通过多巴胺-硅烷偶联剂对石墨膜功能化处理并随后构筑功能化石墨膜导热网络结构，随后利用环氧树脂灌封制备了具有电热转换功能的高导热石墨膜/环氧复合材料。SEM、FTIR、XRD和接触角测试仪测试结果证明了多巴胺是以共价键作用沉积在石墨膜表面并为硅烷偶联剂的接枝提供了反应位点，改性后的石墨膜表面形貌发生了变化，但其相结构不变，且改性石墨膜与环氧树脂相容性增强。采用热电偶测温仪、红外热成像仪、导热系数仪及融冰试验对石墨膜/环氧复合材料的导热性能、热电转化性能进行了测试表征。测试结果表明：网络结构构筑赋予了复合材料各项优异的导热性，且其导热性随着石墨膜改性作用和含量的增加而提高。当改性石墨膜含量为31.9 wt%时，其复合材料导热系数达到了7.14 W·（m·K）-1，其在12 V的电压下，样品的表面温度可在80秒内从室温迅速升高到120 ℃，并在60秒内完全融化冰块。

关键词： 复合材料   暴露温度   玻璃纤维   层合板   性能  

摘要： 玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板因其良好的性价比在各行业得到广泛应用，采用该类层合板结构制造的航空发动机整流罩使用在较高温度环境中，承受着发动机排气段高温烘烤，为确定其在不同暴露温度下的性能变化情况，应用真空辅助模压工艺制备EW100/EA9396复合材料层合板，经-20℃冷冻8h后，分别在150℃、200℃和250℃环境中暴露3h后进行拉伸性能测试，利用扫描电镜对微观组织及断口进行分析。结果表明：随着暴露温度从150℃增加到250℃，复合材料试样的颜色由浅绿色逐渐变为淡黄色，同时能谱扫描显示环氧树脂基体中的C元素含量由1100cps逐渐降低至500cps，表明环氧树脂基体随温度升高氧化分解的程度逐步增加；层合板的拉伸强度随暴露温度的增加明显降低，拉伸断口形貌由较多的纤维拔出形态逐渐呈现为比较平齐的形貌；应用在航空器较高环境温度下的复合材料部件应选择更耐高温的复合材料，同时采取必要的降温散热以避免整流罩内部长时间处于高温环境中。

关键词： 绿色化工技术   化学工程与工艺   生物技术   新型催化剂   节能减排  

摘要： 在化工生产中,传统的化工生产工艺所带来的环境污染问题一直未能得到有效解决,绿色化工技术的出现给整个化工行业的发展带来了新的希望。鉴于此,文章首先对绿色化工技术进行概述,对绿色化工技术在化学工程与工艺中应用的必要性进行分析,并探讨了绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用策略,实现化学工艺生产活动的节能性和环保性,希望可以为相关工作人员提供参考。