关键词： 复合材料   改性竹纤维   聚乳酸   界面相容性   草莓包装  

摘要： 随着绿色环保意识的增强,可降解植物纤维/高分子复合材料的食品包装受到广泛关注。然而亲水性竹纤维(bamboo fiber,BF)与疏水性聚乳酸(polylactic acid,PLA)之间的界面不相容性削弱了BF在复合材料中的力学增强效果,因此复合材料的界面调控尤为重要。该文探究了氧化石墨烯(graphene oxide,GO)改性BF对PLA基复合材料性能的影响,并将该PLA基复合材料作为草莓托盘包装,研究其对草莓贮藏品质的影响。结果表明,纤维的加入可提高复合材料的模量,其中GOBF/PLA的改善效果最显著(较纯PLA,GOBF/PLA的弯曲和拉伸模量分别提高了16.39%和35.90%)。GOBF/PLA具有更高的玻璃化转变温度,呈现出较好的界面结合性能。与BF相比,GOBF的异相成核能力更强,促使GOBF/PLA具有更低的冷结晶温度和更高的结晶度。扫描电镜结果显示,BF/PLA弯曲断面有大量孔洞和微裂缝,GOBF/PLA的则仅有少量微裂缝。亲水性纤维的加入降低了复合材料的强度和憎水性,但与BF相比,GOBF对材料强度和憎水性的影响较小。草莓贮藏结果显示,GOBF/PLA可显著降低草莓果实的腐烂率,且延缓贮藏后期草莓果实可滴定酸含量的下降,对草莓果实具有更好的保鲜效果。综上,该研究可为一次性使用、绿色环保果蔬托盘的开发和应用提供参考。

关键词： 立方体ZnSe/SnSe@C复合材料   负极材料   钠离子电池   电化学性能  

摘要： 以氯化锌、四氯化锡和氢氧化钠为原料,聚乙二醇-4000为添加剂,通过室温水热反应制备纳米立方体ZnSn(OH)6前驱体,采用盐酸多巴胺包碳处理和高温硒化工艺制备立方体ZnSe/SnSe@C复合材料,研究了不同氯化锌和四氯化锡物质的量比(1∶1,1∶2,2∶1)条件下制备复合材料的微观结构和物相组成,以及作为钠离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:当氯化锌与四氯化锡的物质的量比为1∶2和2∶1时,复合材料中存在聚集的纳米颗粒,未发现碳均匀包覆的立方体颗粒,当氯化锌和四氯化锡的物质的量比为1∶1时,立方体形态规则,均匀分散,表面被一层碳均匀包覆;复合材料的物相均为ZnSe和SnSe的复合相,且具有较好的结晶性。当氯化锌和四氯化锡的物质的量比为1∶1时,在100 mA·g^(−1)电流密度下循环40圈后,复合材料的质量比容量仍可维持在410 mA·h·g^(−1),库伦效率约为94.6%,明显高于采用物质的量比为1∶2和2∶1的氯化锌和四氯化锡制备的复合材料,且在1 A·g^(−1)的大电流密度下循环200圈后,其质量比容量依然能够达到330 mA·h·g^(−1),库伦效率接近100%,该复合材料具有优异的循环稳定性。与氯化锌和四氯化锡物质的量比为1∶2和2∶1相比,物质的量比为1∶1的氯化锌和四氯化锡制备的复合材料具有较低的电荷转移阻抗和较快的离子扩散速率,表现出优异的电化学性能。

关键词： 蛭石   尿素   电解   复合材料   有机电化学  

摘要： 以Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O、Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和尿素为原料,通过水热法与蛭石(VMT)复合,制备了NiCo-LDHs/VMT复合材料。采用XRD、Raman、TEM、SEM、XPS对其结构组成和微观形貌进行了表征,并将其用于尿素电解制氢,考察了制备条件对其电催化尿素氧化反应(UOR)性能的影响,采用三电极体系对NiCo-LDHs/VMT工作电极电解尿素性能进行了测试。结果表明,NiCo-LDHs/VMT复合材料上既有VMT的微米片状结构,还具有NiCo-LDHs的六边形结构;在n(Ni)∶n(Co)=2∶1、反应温度100℃、反应时间8 h的条件下制备的Ni_(2)Co_(1)-LDHs/VMT具有良好的催化活性,当电流密度为10 mA/cm^(2)时,其UOR过电位为0.98 V;在电流密度为10 mA/cm^(2)、电位为1.35 V的条件下,Ni_(2)Co_(1)-LDHs/VMT可电解尿素产生N_(2),在–0.23 V电位下电解尿素产生H_(2);Ni_(2)Co_(1)-LDHs/VMT具有稳定的电解尿素性能,可稳定工作10 h电位基本保持不变。

关键词： 热环境   圆柱壳   复合材料   缩比模型   畸变相似  

摘要： 受试验条件和成本限制,大尺寸圆柱壳的热振动测试依赖于缩比模型试验.然而,各种先进复合材料在圆柱壳上的应用,导致传统缩比模型设计面临厚度和材料特性无法缩尺的相似畸变难题.对此,文章首次面向多种复合材料,对热环境下圆柱壳的动特性畸变相似进行研究.分析了复合材料导致的相似畸变因素,基于作者近期提出的能量相似修正法(ESCM)对各向同性材料、层合复合材料、传统功能梯度材料(FGM)、夹层功能梯度材料和功能梯度碳纳米管增强材料(FG-CNTRCs)等进行了动特性相似的适用性分析,推导了多种材料的固有频率相似关系,改进了能量相似修正法的应用,使其适用范围从单一的各向同性材料拓展为诸多类型的复合材料,最后建立了通用相似畸变模型.利用相似关系设计缩比模型,通过数值算例对多种材料的固有频率相似关系进行了验证.结果表明,所建立通用相似畸变模型是准确的,能够适用于各种先进复合材料的圆柱壳热振动缩比模型试验;基于ESCM设计的畸变相似模型中,原型与模型的壁厚、材料及温度条件等均保持一致时,动特性相似关系不受材料对象的影响.研究成果可为将来各种大尺寸新材料圆柱壳在缩比模型试验中的设计和评估提供技术支撑.

关键词： 聚脲   膨胀型阻燃剂   阻燃性能   阻燃机制   力学性能  

摘要： 聚合物材料存在易燃、易被氧化的缺点,以及传统膨胀型阻燃体系存在吸湿性大、阻燃效率较低、与基体相容性差等缺陷。结合气相阻燃、凝聚相阻燃的设计理念,制备出三位一体膨胀型阻燃剂(PTA-PA)。研究不同含量的PTA-PA对聚脲(PUA)的阻燃性能及力学的影响,分析材料在燃烧、热解过程中气相和凝聚相产物,探究PTA-PA阻燃剂的阻燃机制,建立膨胀型阻燃剂与复合材料热稳定性、阻燃性能和火灾安全性之间的关系。结果表明:和纯PUA相比,添加20.0wt%PTA-PA的PUA复合材料(PUA-4)具有较高的热稳定性,800℃下残炭量为21.9%;PUA-4复合材料的垂直燃烧等级从V-2级提高到V-0级,极限氧指数(LOI)分别从22.2%提高到28.4%,线烧蚀率、热释放速率峰值和总热释放量分别降低19.8%、71.7%和18.3%。本文为高性能阻燃聚合物复合材料的制备提供理论基础和事实依据。

关键词： 金属-有机框架   构效关系   复合材料   异质结   光催化  

摘要： 人类的可持续发展正面临着环境污染和能源危机两大挑战,因此,高效利用和转化绿色能源(太阳能)引起了广泛关注。金属-有机框架(MOF)材料凭借其高比表面积、可调孔径和丰富活性位点等特点而逐渐成为光催化领域中一种热门材料。近年来,MOF-on-MOF复合材料成为纳米材料领域的研究热点,其重点是由两种或多种不同结构和形态的同质或异质MOF组装。与单一MOF相比,MOF-on-MOF复合材料表现出更加良好的可调性、更加丰富的活性位点和协同作用,在光催化领域中展现出了巨大的应用潜力。因此,本文主要从光催化CO_(2)还原、光催化水分解、光催化降解污染物和光催化有机转化这四个方面简述了MOF-on-MOF复合材料光催化性能的研究进展,介绍了MOF-on-MOF复合材料的合成策略,包括外延生长、表面活性剂辅助生长、配体/金属离子交换和成核动力学引导生长等,回顾了各种策略展现出的特点;分析了MOF-on-MOF复合材料在光催化方面的优势,阐述了影响其光催化性能的关键因素。指出需进一步提升高复杂性MOF-on-MOF的精确控制和操纵,探究了明确的MOF-on-MOF光催化反应途径和机理,拓展了MOF-on-MOF光催化应用领域,为MOF-on-MOF的工业应用奠定基础。

关键词： 丛枝菌根真菌   重金属   纳米二氧化钛   萱草   光合特性   叶绿素   抗氧化酶  

摘要： 研究微生物和纳米材料共同对重金属污染土壤的修复效应对重金属污染防治具有重要意义,以萱草(Hemerocallis fulva)‘Golden Doll’为试材,采用室内盆栽试验,探究50 mg·kg^(-1)镉(Cd)污染下接种丛枝菌根真菌(AMF)与根施T_(1)(100 mg·L^(-1))、T_(2)(200 mg·L^(-1))、T3(400 mg·L^(-1))浓度纳米二氧化钛(TiO_(2)NPs)及其复合处理对萱草生长、叶绿素和叶绿素荧光参数、气体交换参数、Cd吸收及抗氧化系统的影响,以探明两者在Cd污染下提高萱草光合生理以及促进Cd吸收的作用。结果发现:Cd污染土壤种植萱草的株高、叶片数、地上部和根系生物量均显著下降,根施不同浓度TiO_(2)NPs和TiO_(2)NPs+AMF处理均可以缓解萱草生长受到的抑制。与Cd处理相比,Cd+T_(2)+AMF处理的萱草叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、叶绿素a/b以及类胡萝卜含量分别增加了53.8%、29.7%、48.6%、18.4%和25.8%,叶绿素荧光参数中PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ潜在活性(F_(v)/F_(o))和光化学猝灭系数(qP)分别增加14.6%、60.7%和67.6%,而非光化学猝灭系数(NPQ)呈下降趋势。Cd污染抑制了萱草净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))的增长,Cd+T_(2)+AMF处理能显著提高P_(n)。同时,根施不同浓度TiO_(2)NPs和TiO_(2)NPs+AMF处理能够降低萱草地上部和根系Cd含量,提高萱草Cd转运系数并降低富集系数,激活植物叶片过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,并增加非酶抗氧化剂抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)以及总黄酮(TF)含量来缓解萱草受到的氧化胁迫。总体上,Cd+T_(2)+AMF处理增强萱草抗Cd污染胁迫的效果最好。

关键词： 碳-碳复合材料   正交试验   参数优化   微观组织   摩擦性能  

摘要： 碳-碳(C-C)复合材料是一种在高温下具有优异机械性能和耐磨特性的材料,被广泛应用于航空发动机的密封结构。本研究采用化学气相沉积和前驱体热解渗透两种工艺相结合制备C-C复合材料试样,沉积温度为1000℃~1100℃,沉积时间为20小时,浸渗采用糠醛酮树脂,浸渗压力为4 MPa。随后进行树脂基体热解处理,温度为950℃,再进行高温热处理,温度为1700℃~1900℃。测试结果显示,在450℃下试样平均磨损率最低为5×10^(-5)g·min^(-1)。通过极差分析和方差分析评估了工艺参数,发现热处理温度是关键因素,而测试温度和沉积温度也显著影响结果,但它们之间的交互作用不显著。这些参数在复合材料的制备和性能表现中发挥重要作用,直接影响其微观结构、缺陷形成以及耐磨特性。通过精确调节这些参数,可以优化材料性能,提高其在特定环境下的应用可靠性。

关键词： 离散余弦变换   复合材料构件   制造偏差   模态识别  

摘要： 为能够更精确、高效地表达碳纤维增强复合材料构件制造偏差,提出了一种基于离散余弦变换的制造偏差建模方法。首先,对构件理论表面进行离散化得到网格模型,计算网格模型节点与对应区域实测点云数据的法向距离以表征制造偏差,进而得到复合材料构件制造偏差场,实现了理论模型与实测数据的融合。其次,采用二维离散余弦正变换,将制造偏差场分解为一系列偏差模态的线性组合,并结合离散余弦变换的能量集中特性与核函数的正交性,对复合材料构件制造偏差场组成模态进行识别与筛选,确定了构成制造偏差场的关键模态。然后,对确定的制造偏差场关键模态进行离散余弦逆变换,并重构制造偏差场,实现了构件制造偏差场的数据精简,该方法在保证重构模型精度的同时减少了计算复杂度与数据存储量。最后,通过复合材料蒙皮构件开展实例验证。结果表明:点云数据网格尺寸与重构精度、偏差模态总数成反比,当数据删减率为60.54%时,其相对重构误差为7.62%。研究结果证明了基于离散余弦变换的偏差建模方法可精确、高效地表征复合材料构件的制造偏差特征。

关键词： 混凝土   纳米二氧化硅   抗压强度   孔隙率   微观结构  

摘要： 为了解决寒冷地区低温导致混凝土性能劣化的问题。基于纳米材料改善混凝土性能的理论,从宏观和微观两个尺度研究了纳米二氧化硅对混凝土性能的影响。抗压强度试验结果发现,低温养护下普通混凝土的抗压强度衰减10%左右;掺入纳米二氧化硅后混凝土的抗压强度提升20%左右,最佳掺量是2%。通过压汞、X射线衍射和扫描电镜等微观试验数据探讨了纳米二氧化硅对混凝土性能的改良机理。结果表明,常温和低温养护下纳米二氧化硅都能促进水泥水化,消耗水化生成的氢氧化钙,产生更多的水化硅酸钙和水化硅铝酸钙凝胶,从而降低混凝土的孔隙率,优化混凝土的微观结构,提升混凝土的性能。相比常温环境,低温下纳米二氧化硅对混凝土性能的提升效果略有下降,但其完全可以弥补低温对混凝土性能造成的不利影响。