关键词： NiCo LDH   层状双金属氢氧化物   复合材料   超级电容器   能量密度  

摘要： 随着化石能源的不断衰竭、人口持续增长以及环境污染的逐渐加剧,开发绿色低碳的可再生能源成为全世界的研究焦点。由于风能、太阳能、潮汐能等绿色能源的不稳定性和不连续性导致其无法大规模使用。开发高性能的能量存储与转换设备是促进可再生能源规模化使用的关键。超级电容器是一种绿色高效的电化学能量存储设备,具有循环寿命长、功率密度高等优势,受到人们的广泛关注。然而,超级电容器的能量密度较低,限制其广泛的应用。电极材料是提高超级电容器能量密度的关键因素。设计性能优异的电极材料对提高超级电容器的能量密度、循环寿命以及倍率性能起到关键作用。 镍钴层状双氢氧化物（Ni Co LDH）具有高的理论容量(3000 F g-1)、可调的层间距、快速的离子通道和丰富的活性位点等优点,使其在电化学储能领域具有较大的应用潜力。然而,Ni Co LDH活性材料存在导电性差、比表面积小和易聚集等问题,限制其电化学性能的进一步提升。本文以Ni Co LDH为研究对象,通过结构调控、异质结构筑等策略解决活性材料导电性差、比表面积小和易聚集等问题,提高材料的电化学性能。以ZIF-67作为前驱体,通过离子刻蚀法构筑具有独特银耳状的纳米片花结构,提高材料的比表面积、增强离子和电子的迁移速率,提高材料的电化学性能。为进一步提高Ni Co LDH的电化学性能,以银耳状的Ni Co LDH纳米片花结构为研究对象,通过原位硫化的方法构筑MOFs衍生的Co Ni2S4@Ni Co LDH异质结构,增强活性材料的导电性、暴露更多的电化学活性位点,电极材料的电化学性能得到进一步提高。具体的研究内容和结论如下: （1）以ZIF-67纳米晶体为模板,通过离子刻蚀法合成银耳状纳米片花结构的Ni Co LDH。结果表明,在镍离子刻蚀时间为5 h时制备的Ni Co LDH-5具有更大的比表面积,在1 A g-1电流密度时具有868.4 C g-1的高比容量;在10 A g-1下循环超过10000次仍具有82.5%的电容保持率。将Ni Co LDH-5与AC组装成的非对称超级电容器Ni Co LDH-5//AC,在电流密度8 A g-1下循环10000次,其电容保持率仍达到97.5%,在功率密度为800 W kg-1时,其能量密度为32.8 Wh kg-1。 （2）采用原位硫化法构筑MOFs衍生的Co Ni2S4@Ni Co LDH,制备出异质结构的复合材料。结果表明,最佳质量比的Co Ni2S4@Ni Co LDH 5:3复合材料在1 A g-1的电流密度下具有1136.0 C g-1的高比电容,经10000次循环后,仍具有82.0%的电容保持率。组装后的Co Ni2S4@Ni Co LDH//AC ASC,经25000次循环后,仍具有84.0%的高电容保持率,在800 W kg-1的功率密度下,具有51.4 Wh kg-1的高能量密度。

关键词： 声悬浮   单液滴实验   多组分液滴   颗粒自组装   屈曲  

摘要： 为探究多组分液滴中不同组分添加量及比例对胶体液滴蒸发时颗粒屈曲以及分布的影响，笔者采用Tinylev声悬浮装置将胶体液滴悬浮在声场中，有效避免了蒸发过程中固液接触面的影响；使用粒径为1μm的二氧化硅粉末制备了质量分数为2.00%的悬浮液，并向其中添加了聚丙烯酸钠(Polyacrylic Acid Sodium Salt, PAAS)和氯化钠(NaCl)来调整液体的黏度及电荷，进而影响粒子在蒸发干燥过程中的分布及屈曲。实验结果表明：在只添加PAAS的液滴中，随着PAAS质量分数的升高，液滴黏度增加，蒸发速率降低，粒子的分散性增强，壳体发生屈曲的概率降低；另一方面，添加NaCl后部分中和了PAAS所带的负电荷，降低了颗粒间的静电排斥力，加剧了屈曲的发生。该研究通过调节液滴黏度和电荷，调控干燥过程中颗粒形貌在环状、碗状和茧状之间过渡，为设计胶体系统中的颗粒形态提供了重要参考。

关键词： 树枝状多孔二氧化硅纳米颗粒   陈皮精油   吸附   分子动力学   结构表征  

摘要： 目的 研究树枝状多孔二氧化硅颗粒(dendtritic porous silica nanoparticles, DPSN)吸附陈皮精油(VO)的分子动力学过程及吸附结构的表征。方法 采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FI-IR)、热重(TG)等仪器，对DPSN吸附VO的结构进行表征；采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对吸附前后的化学成分进行研究；采用分子模拟研究DPSN吸附VO的分子动力学过程。结果 纳米颗粒与小分子的结合过程是小分子逐渐吸附到纳米颗粒的表面，最终均匀分布在纳米颗粒表面，纳米颗粒与小分子之间吸附以范德华力为主。结论 DPSN具有良好的吸附性能，可以用于精油的吸附材料用于制备纳米药物。

关键词： 磷石膏   玻璃纤维   回收利用   环保型建筑石膏   工作性能   力学性能  

摘要： 随着全球化工产业的持续发展,磷石膏产量与日俱增。我国作为磷化工生产大国,其生产量已位居世界首位。磷石膏长期露天堆存导致的生态环境污染和人体健康危害的问题亟待解决。磷石膏经过物理法处理制成磷建筑石膏,但因其含有磷、氟及重金属氧化物等杂质,应用于建筑材料方面存在一定的危害。天然石膏作为天然矿物原料不含磷、氟等杂质,为降低磷石膏杂质的有害影响,利用天然建筑石膏按不同质量比例替代磷建筑石膏,制备出环保型建筑石膏材料。 建筑石膏的多孔性使其各项性能较差,为改善其性能,利用机械法从退役的风机叶片中回收废旧玻璃纤维,经筛选处理后得到四种不同长度规格的纤维,将其掺入到环保型建筑石膏中。通过试验探究玻璃纤维对环保型建筑石膏材料工作性能和力学性能的影响,并用SEM对废旧玻璃纤维环保型建筑石膏复合材料内部进行微观形貌表征。本文主要研究内容如下: (1)利用XRF测定磷建筑石膏中磷、氟杂质的含量,采用五种不同质量分数的天然建筑石膏替代部分磷建筑石膏进行混合,测定物质含量,获得既能降低磷、氟杂质含量又能提高磷石膏利用率的最佳替代比例制备环保型建筑石膏材料。探究纤维不同的掺加方式对石膏力学性能的影响,确定最佳纤维掺加方式。将四种不同长度的玻璃纤维以1%、1.5%、2%、2.5%的质量分数掺入环保型建筑石膏中,利用微机伺服压力机和电子显微镜等仪器,分析玻纤对其工作性能和力学性能的影响。 (2)试验研究表明,掺入玻璃纤维会降低石膏材料的工作性能,玻璃纤维掺量对石膏材料扩展度、凝结时间和吸水率影响更为显著。当玻璃纤维长度为5 mm,掺量为1%时,扩展度、终凝时间和吸水率呈现最优状态,初凝时间在玻璃纤维长度为10 mm,掺量为1%时表现最佳。玻璃纤维的加入可以提升石膏材料的力学性能,玻璃纤维的长度不同对抗折强度和软化系数影响更为显著,掺量对抗压强度的影响更为显著,抗折强度和软化系数最优时的参数是玻璃纤维长度20 mm,掺量2%;抗压强度最优时的参数是玻璃纤维长度15 mm,掺量2%。 (3)利用SEM对纤维石膏复合材料微观形貌进行表征。表征结果显示玻璃纤维表面附着大量水化物,说明其与石膏基体结合较为紧密,玻璃纤维束在受力时整体断裂,提升了玻璃纤维环保型建筑石膏复合材料的力学性能,表明了其在石膏中起到良好的应力桥接和传递作用。 图[58] 表[30] 参[74]

关键词： MXene   复合材料   电磁屏蔽   性能调控   结构设计   屏蔽效能  

摘要： 新型二维过渡金属碳/氮化物(MXene)材料因具有比表面积高、导电性高、介电常数大等优点而成为电磁屏蔽材料的研究热点。由于二维纳米片层制备过程存在易堆叠、分散不均等问题，MXene高效电荷传导网络的形成受到影响，限制了其自身性能优势的发挥。因此研制高性能MXene基复合材料、构筑高效导电网络结构成为实现其良好电磁屏蔽性能的关键因素。本文简要介绍了MXene的材料特性，从MXene基复合材料的内部多界面结构、表面微结构的设计及制备方法等方面详细阐述了MXene基复合材料在电磁屏蔽领域的研究进展，并系统介绍了其在电磁屏蔽领域的应用。最后，分析了MXene基复合材料在制备、电磁屏蔽性能及应用中存在的主要问题，对未来MXene基电磁屏蔽材料的发展方向及趋势进行了展望。

关键词： 废旧橡胶颗粒   复合材料   热性能   拉伸强度  

摘要： 采用两种工业尾料以及石墨烯（GE）对废旧橡胶颗粒（GTR）进行改性，探究实验条件对实验结果的影响。通过手感、形貌、红外光谱、同步热分析和拉伸性能等对材料的结构和性能进行表征。研究结果表明，GTR的改性效果良好。制备的复合材料中，GE/GTR-L的性能最佳，其热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率都有明显提升。

关键词： 纤维织物   力学模型   复合材料   针刺技术  

摘要： 本研究提出一种分阶段建模方法，将针刺过程划分为变形、插入及平稳三个阶段，分别构建刚性力、切削力与摩擦力的动态耦合模型。基于Boussinesq接触理论解析针尖-织物初始接触行为，结合弹性切削理论量化纤维断裂机制，并采用Winkler地基模型与LuGre动态摩擦模型表征针轴摩擦特性。研究表明，变形阶段的刚度力受针尖几何参数(斜角、接触半径)与织物弹性模量的影响；插入阶段的切削力与纤维微观变形密切相关；平稳阶段的动态摩擦行为可通过LuGre模型高精度刻画。最终建立的完整针刺力预测模型，为优化复合材料针刺工艺参数、降低纤维损伤及设备设计提供了理论依据。

关键词： 二氧化硅纳米粒   凝血功能   血小板   凝血  

摘要： 目的 研究二氧化硅纳米粒（SiNPs）对血小板及凝血系统的影响及安全性，探索SiNPs促凝相关的机制。方法 取大鼠腹主动脉血进行体外实验，对不同质量浓度(10、50、100、200μg·mL-1)SiNPs进行血液安全性评估。用溶血实验和乳酸脱氢酶实验研究其血液学毒性。用光比浊法检测血小板聚集，通过血小板表面活化受体P-选择素检测血小板活化，同时通过活化部分凝血活酶时间、凝血酶时间、凝血酶原时间和纤维蛋白原判断SiNPs对凝血功能的影响。结果 在血小板相关的研究中，SiNPs质量浓度为200μg·mL-1时，血小板的最大聚集率为（49.38±13.66）%,且50μg·mL-1的SiNPs能使P-选择素暴露，血小板发生活化。在凝血研究中，0.9%NaCl和100μg·mL-1SiNPs组的凝血酶原时间分别为（9.04±0.20）和（8.36±0.32）s,凝血指数分别为（100.00±0.00）%和（90.06±7.81）%,在统计学上差异均有统计学意义（均P<0.05）。结论 高质量浓度的SiNPs可以使血小板聚集和活化，缩短凝血酶原时间，促进凝血。