关键词： 聚合物-混凝土复合材料   水泥基材料   作用机制  

摘要： 【目的】聚合物作为一种在水泥基材料中广泛应用的有机外加剂,能显著改善混凝土各方面性能;探讨聚合物对混凝土工作性、力学性能及耐久性的影响规律及作用机制,能够更好地指导聚合物在混凝土中的应用。【研究现状】综述聚合物-混凝土复合材料的种类及性能特点,分别介绍聚合物混凝土、聚合物浸渍混凝土、聚合物改性混凝土以及其他3类新型聚合物混凝土复合材料;从工作性、力学性能和耐久性3个方面的表现分析聚合物对聚合物-混凝土复合材料性能影响及作用机制。【结论与展望】聚合物混凝土和聚合物浸渍混凝土在力学性能和耐久性方面显示出较大优势,但高成本和复杂制备工艺限制其大规模应用;聚合物改性混凝土虽然成本较低且应用广泛,但抗压强度随聚合物掺量的增大而下降,须通过优化骨料配比和养护条件平衡性能;新型聚合物-混凝土材料如单体原位聚合混凝土(强度高但反应难控)、纤维增强基材(延展性好但掺量敏感)、废旧塑料-橡胶混凝土(环保但强度低)各有潜力与挑战;未来须重点突破界面作用机制解析、低成本工艺及环保材料开发等瓶颈。

关键词： 纳米金颗粒   介孔二氧化硅   钛表面改性   微纳结构   高糖条件   成骨分化  

摘要： 背景:微纳米结构改性是钛种植体表面处理的热点研究领域。糖尿病高血糖环境会影响钛种植体与骨组织形成稳定的结合,探索通过表面微纳结构改性来提高钛种植体在高糖环境下的成骨活性是有必要的。目的:观察钛表面纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层对体外高糖条件下成骨分化的影响。方法:分别制备纳米金颗粒悬浮液与介孔二氧化硅,将二者按一定比例混合在去离子水中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液。取钛片,分3组处理:光滑组经过水砂纸打磨处理,纳米管组经过水砂纸打磨处理后采用阳极氧化技术制备二氧化钛纳米管涂层,实验组制备二氧化钛纳米管涂层后浸泡于纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层,表征3组钛片表面的微观形貌、亲水性。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,通过细胞活/死荧光染色及CCK-8实验检测细胞增殖,DAPI/鬼笔环肽染色检测细胞黏附。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,加入高糖成骨诱导培养基培养,通过碱性磷酸酶与茜素红S染色检测成骨分化。结果与结论:(1)扫描电镜下可见光滑组钛片表面均匀平坦,纳米管组钛片表面排列紧密的二氧化钛纳米管阵列,实验组钛片在二氧化钛纳米管表面及内部均负载纳米金颗粒@介孔二氧化硅;纳米管组、实验组钛片亲水性均优于光滑组。(2)细胞活/死荧光染色结果显示,3组钛片表面的细胞活力均高于90%;CCK-8实验结果显示,实验组细胞增殖率高于光滑组、纳米管组;DAPI/鬼笔环肽染色结果显示,二氧化钛纳米管涂层、纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层更有利于细胞黏附。(3)碱性磷酸酶与茜素红S染色结果显示,实验组钛片表面细胞碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化程度均高于光滑组、纳米管组。(4)结果表明,纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层可增强钛表面生物活性,促进高糖环境下的成骨分化。

关键词： 本科生   省级实习实训基地   化学工程与工艺  

摘要： 化学工程与工艺专业于2010年开始面向全国招收本科生;2013年获批湖北省战略性新兴(支柱)产业计划专业;2016年获批三峡大学首个省级实习实训基地;2017年开始实施基于OBE理念的人才培养模式改革;2019年获批湖北省首批一流本科专业建设点、湖北高校首批省级优秀基层教学组织;2021年获批湖北高校省级教学团队;2023年获批国家级一流本科课程。专业拥有国家地方高校能源和环境材料化学学科创新引智基地、储能新材料湖北省工程实验室、无机非金属晶态与能源转换材料重点实验室(省级培育)以及太阳能高值利用与绿色转化湖北省工程研究中心等国家级和省部级科技创新平台。现有化学一级学科硕士点和材料与化工专业硕士点授予权,化学学科和工程学学科进入ESI前1%学科。

关键词： 固井水泥浆   气泡   消泡剂   微观结构   抗压强度   孔隙率  

摘要： 固井水泥浆制备过程中,超高的拌浆速度容易引入气泡,导致水泥浆难以配制到正确密度,进而会对浆体性能和水泥环的密封完整性产生不利影响。本文以脂类消泡剂X60L为例,探究不同掺量的X60L消泡剂(0%、0.5%、1%、1.5%)对油井水泥抗压强度的影响。结合热重分析、X射线衍射分析、X射线计算机断层扫描测试和扫描电子显微镜测试,掌握水泥浆微观结构变化规律,明确消泡剂对水泥浆的作用机制。研究结果表明,水泥石的抗压强度呈现先增加后降低的趋势,而孔隙率则呈现先降低后增加的趋势。当消泡剂掺量为0.5%时,水泥石具有最低的孔隙率和最高的抗压强度。水泥石孔隙率越大,抗压强度越小,抗压强度和孔隙率呈明显负相关,且符合Schiller函数(R^(2)=0.98)。消泡剂的掺入并不会改变油井水泥的矿物成分和水化产物,消泡剂主要通过降低气泡的表面张力,使气泡难以维持从而破碎。但随着消泡剂掺量的增加,过多的消泡剂反而会阻碍水与水泥的接触,抑制水泥水化,并引入“消泡剂孔”,使得水泥石的孔隙率增大,抗压强度减小。

关键词： 二氧化硅   光子晶体   结构色颜料  

摘要： 绿色低碳是人类社会的发展方向,也是印刷行业的主要发展趋势之一.颜料作为印刷油墨的主要呈色物质,包括色素颜料与结构色颜料.传统颜料为化学色,往往污染环境且易褪色,而新型结构色颜料具有绿色环保、不易褪色且色彩鲜艳等优点.本文采用两步滴加前驱体溶液法制备粒径均一、分散性良好的纳米二氧化硅,粒径范围为220~280 nm.基于重力沉积法诱导二氧化硅微球有序组装,制备不同光子禁带的光子晶体.在此基础上,研究炭黑用量对结构色饱和度的增强效果.研究发现,炭黑的优化用量范围为0.06 wt%~0.09 wt%,用10%水性丙烯酸树脂包覆后,可获得色彩饱和度较高的光子晶体颜料;其在复杂溶剂和树脂体系中结构色不易被破坏,能够稳定存在,具有绿色环保的优势,在绿色印刷、功能印刷和装饰等领域具有较大的发展潜力.

关键词： 复合材料圆筒   层间应力   热载荷   平面应变模型   参数化分析  

摘要： 多层复合材料圆筒结构应用广泛,因温度载荷导致的结构失效受到广泛关注。本研究基于平面应变假设与正交各向异性线弹性理论,针对均匀温度载荷工况,建立了计算多层复合材料圆筒结构内部热致应力的解析模型。结合有限元模型和文献试验数据对模型进行了核验,并完成了参数分析应用。研究结论如下:本解析模型通过有限元校核了正确性,与文献试验结果最大偏差不超过16.6%,能够实现对结构内部应力应变场的高效计算与参数化分析,具有较强的工程应用价值。

关键词： 钛基复合材料   模拟体液环境   微观结构   摩擦磨损  

摘要： 采用粉末冶金模压烧结制备了Ti-15Mo/HA生物复合材料，研究了羟基磷灰石（HA）对复合材料的微观结构、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着HA含量的增加，Ti-15Mo/HA复合材料中的α-Ti增加、β-Ti减少，同时有多种陶瓷相(CaTiO3、Ca3（PO4）2、CaO等)生成。加入HA生成的多种硬质陶瓷相使得Ti-15Mo/HA复合材料的维氏硬度提高。由于Mo在Ti中的固溶强化和陶瓷相的弥散强化，以及液体的润滑作用，Ti-15Mo/HA复合材料在模拟体液（simulated body fluid,SBF）环境下的摩擦因数和磨损率较低。Ti-15Mo/5HA比其他复合材料具有更好的耐磨性能，其平均摩擦因数为0.42，磨损率约为2.51×10-4mm3/（N·m）。Ti-15Mo合金是黏着磨损和磨粒磨损共同作用，而Ti-15Mo/HA复合材料以磨粒磨损为主，黏着磨损为辅。粉末冶金制备的Ti-15Mo/5HA复合材料显示了良好的耐磨性能，在硬组织替代和修复材料领域具有潜在的应用前景。

关键词： 二氧化硅纳米球   环氧基改性   纳米金属复合催化剂  

摘要： 高性能纳米金属催化剂的开发与能源转换和存储、环境保护以及工业应用的发展密切相关。本工作采用St?ber法制备了粒径为60 nm的单分散二氧化硅纳米球，随后用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对其进行改性，制备了一系列不同环氧基（EO）含量的改性二氧化硅纳米球（SiO2-EO）。进一步利用EO与Ag+离子的相互作用以及Ag+离子与乙醇的氧化还原反应，成功制备了表面均匀且稳定负载着6 nm银纳米粒子的二氧化硅（Ag/SiO2-EO）纳米球催化剂。研究了SiO2-EO纳米球上的EO含量与Ag/SiO2-EO复合纳米球的形貌和银负载量之间的关系，证明了EO比Si―OH更易与Ag+离子结合，这使得EO修饰的二氧化硅纳米球成为银纳米粒子的优良载体。并且载体纳米球上的EO含量决定了银纳米粒子的饱和负载量，因此通过精准调控EO和Ag+离子的相对数量，可以实现对银纳米粒子的精准高效负载。将Ag/SiO2-EO复合纳米球用于催化NaBH4还原亚甲基蓝（MB）的模型反应，结果表明所制备的复合纳米催化剂具有良好的催化活性和循环使用性。本工作不仅为纳米二氧化硅载体的环氧基功能化以及原位精准负载金属纳米粒子提供了理论和实践参考，还拓展了纳米二氧化硅载体的应用领域，为开发新型纳米金属催化体系和高性能环氧树脂复合材料提供了新思路。

关键词： 聚合物基复合材料   光纤光栅传感器   法布里-珀罗腔传感器   树脂流动前沿   固化行为  

摘要： 液体成型工艺是制造复合材料的常用方法，但其过程的工艺状态难以实时掌握、评估和控制，影响了复合材料制造的质量和效率。因此对复合材料的液体成型工艺参数进行实时监测具有重要意义。光纤传感器具有对复合材料性能影响小，监测灵敏度高等优势。本文建立了一种使用全光纤结构监测复合材料液体成型过程中内部温度和应变的方法，通过联立光纤光栅传感器（FBG）传感器和法布里-珀罗（FP）传感器，对复合材料内部的温度和应变进行同时监测，可以监测注胶过程中的流动前沿到达时间和固化过程中的固化放热和应变。结果发现使用光纤传感器对流动前沿的监测误差小于10%，监测结果稳定性和一致性好，实现了对大厚度复合材料的三维流动前沿监测，且可以监测到夹芯板芯材界面处重点区域的流动到达情况；对固化过程的温度监测结果与热电偶吻合，误差小于2°C，发现了夹芯板复合材料固化过程中的温度和应变不均匀性且捕捉到了凝胶点、固化应变等关键固化参数信息。

关键词： 高密度聚乙烯(HDPE)内衬   大厚度复合材料   固化工艺   储气容器  

摘要： 针对大厚度玻璃纤维/环氧树脂复合材料固化过程中，树脂放热引发高密度聚乙烯（HDPE）内衬热损伤的工程难题，提出低温固化工艺。通过差示扫描量热法（DSC）和树脂固化放热试验建立环氧树脂固化动力学模型。研究发现，常规固化温度（108～139 ℃）远超HDPE维卡软化温度（122 ℃）。设计树脂固化放热升温试验，结果显示，固化温度从80 ℃降至50 ℃时，树脂放热峰值温度由221.5 ℃降至64 ℃，有效规避内衬热损伤泄露风险。50 ℃低温30 h固化工艺处理，使30 mm厚度复合材料层间剪切强度标准差从70 ℃固化工艺的2.62降至1.00。金相观测显示，纤维均匀分布，仅存在少量微小气孔。制备的直径330 mm×长度1700 mm玻璃纤维/HDPE内衬容器在0.073 MPa压力下保持12 h零泄漏，水压爆破压力85.7 MPa，突破传统高温固化工艺无法维持测试压力的技术瓶颈。低温固化通过抑制温度梯度同步保障热敏感内衬安全性与复合材料力学性能稳定性，为清洁能源储运装备制造提供工艺范式。