关键词： 钙离子交换型二氧化硅防锈颜料   含氟二氧化硅   多孔结构   抗腐蚀机制   盐雾测试  

摘要： 以含氟二氧化硅为原料制备钙离子交换型二氧化硅（SEC-SiO2）防锈颜料，介绍SEC-SiO2的市场情况、产品用途、制备工艺及防腐蚀性能等，研究钙离子交换型二氧化硅改性前后的物相、化学组成及硅羟基含量，改性后防锈性能有所提高。基于水性环氧酯体系，与磷酸盐体系常见防锈颜料磷酸锌进行对比，结果表明，表面羟基含量较高、钙离子含量较高、具有多孔结构和易于形成表面复合钝化层的的钙离子交换型二氧化硅防锈颜料抗盐雾测试表现优于磷酸锌。SEC-SiO2防锈颜料是一种符合绿色环保、值得推广的新兴防锈颜料。

关键词： 道路工程   纳米二氧化硅   黏弹性连续损伤模型   PG分级   疲劳特性  

摘要： 为了研究SBS/纳米二氧化硅复合改性沥青的抗疲劳性能，文章以5%SBS改性沥青为基准，通过添加不同掺量的纳米二氧化硅(4%、6%、8%),制备SBS/纳米二氧化硅复合改性沥青，开展三大指标试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁蠕变劲度试验(BBR)、旋转薄膜老化试验和线性振幅扫描试验(LAS),研究复合改性沥青的使用温度范围和疲劳性能，并利用黏弹性连续损伤模型建立了疲劳模型。结果表明：复合改性沥青的最佳掺配比例为5%SBS+6%纳米二氧化硅，加入纳米二氧化硅后可使沥青的高温等级提高2～3个等级，抗老化性能有一定的提升，疲劳寿命显著提高；SBS/纳米二氧化硅复合改性沥青是一种综合性能优异的材料，在耐久性路面的铺筑中具有很好的应用前景。

关键词： 环境工程学   水热生物炭   地聚物   复合材料   重金属   钝化   土壤修复  

摘要： 研究以小麦秸秆为碳源，通过地质聚合反应和水热炭化工艺制备水热生物炭/地聚物复合材料（Hydrothermal Biochar/Geopolymer Composites, HBCGCs）,并探索了HBCGCs对Pb2+吸附性能和对土壤中铅的钝化性能。研究发现：在秸秆质量分数为30%,水热温度为240℃,水热介质浓度为0的条件下，制备的30HBCGCs-240-0在其投加质量浓度为0.5 g/L、初始Pb2+质量浓度为100 mg/L、溶液pH值为6.9时，对水中Pb2+的去除率可达99.99%。准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型可以更好地描述Pb2+在HBCGCs-240-0上的吸附行为，这表明吸附过程主要为化学吸附。此外，对铅污染土壤施加9%HBCGCs-240-0并稳定7 d后，土壤中铅的生物有效性和迁移性均有效降低，显示出良好的钝化性能。

关键词： 展纱碳纤维(SCF)   宽展   微观形貌   复合材料   力学性能  

摘要： 采用自主研发的碳纤维展纱–上浆一体化平台制备宽展倍率为2和5的展纱碳纤维（Spreading carbon fiber,SCF）预浸料。通过热压工艺制备SCF复合材料层合板。从宽展倍率、面密度、厚度等不同角度表征了SCF预浸带的几何尺度。采用超景深显微镜研究了SCF单向预浸带的几何尺度对纤维排列缺陷、表面形貌的影响规律，并对纤维带的浸润性和树脂浸渍率进行研究。通过SEM进一步分析了SCF复合材料层合板的微观形貌及其在拉伸载荷作用下的断口形貌。结果表明，高倍率下的纤维基本平行一致，纤维错排和滑落的现象较少，SCF单向预浸带的表面能增加，树脂对纤维的浸渍率也相应提高。高倍率下SCF复合材料层合板的拉伸强度提高了18.7%，微观形貌中纤维脱落较少，拉伸断面规整，未见纤维层和树脂的明显剥离。

关键词： 巨噬细胞极化   二氧化钛纳米管   线粒体   代谢重编程  

摘要： 目的:探究不同钛表面形貌对巨噬细胞线粒体代谢及极化方向的影响。方法:阳极氧化法在光滑钛（P组）表面制备不同纳米管（NT5组、 NT20组）形貌，扫描电镜观察钛试样的表面形貌。在试样表面培养RAW264.7细胞24 h后，扫描电镜观察各组RAW264.7的细胞形态；荧光探针法、荧光素酶法检测各组细胞线粒体代谢产物（ATP、 ROS）水平及己糖激酶（HK）活性；RT-qPCR检测各组材料对巨噬细胞极化相关基因（iNOS、 Arg-1、 TNF-α、 CD206）mRNA表达水平。使用2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）抑制P组与NT20组细胞糖酵解后（P*组、 NT20*组）,再次检测线粒体代谢与巨噬细胞极化的变化。结果:与P组相比，NT5组线粒体ATP、 ROS水平及HK活性无明显差异，M2相关基因表达升高；NT20组线粒体ATP、 ROS水平上调，HK活性增加，M1相关基因表达升高。抑制糖酵解过程后，与P组相比，P*组与NT20*组线粒体ATP、 ROS水平、 HK活性及极化相关基因表达水平均无明显差异。结论：大管径纳米管可能通过调控巨噬细胞线粒体发生代谢重编程促进巨噬细胞M1极化。

关键词： 邻苯二甲腈   复合材料   预浸料   湿法工艺  

摘要： 邻苯二甲腈树脂，是一类以邻苯二甲腈结构封端的热固性树脂，因其固化后形成的独特芳杂环体型网络结构而表现出卓越的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性能以及低介电常数等特性，在航空航天、船舶制造以及电子封装等诸多领域展现出巨大的应用潜力。然而，苛刻的成型工艺条件成为制约邻苯二甲腈树脂及其复合材料进一步发展和应用的主要障碍，因此迫切需要改善邻苯二甲腈树脂的工艺性能。本文综述了适用于预浸料工艺的邻苯二甲腈树脂研究现状，深入探讨了分子结构设计、共混改性、添加填料以及预聚等各种改性方法对邻苯二甲腈预浸料性能的影响。同时，本文还对各种改性方法进行了比较分析，并对邻苯二甲腈预浸料未来的发展趋势进行了展望。

关键词： 苯并噁嗪   邻苯二甲腈   白藜芦醇   增韧   芳纶纤维  

摘要： 苯并噁嗪是一种高性能热固性树脂,在航空航天和电子封装领域具有应用潜力。传统苯并噁嗪依赖于石油基原料,随着资源紧缺和环境污染问题凸显,生物基苯并噁嗪的开发成为研究热点。本研究以白藜芦醇为酚源,4-（4-氨基苯氧基）邻苯二甲腈（4-APN）为胺源,通过Mannich缩合反应合成了含腈基的生物基苯并噁嗪单体（BR-Ph）,并系统研究了其反应行为及聚合物综合性能,以及增韧改性及芳纶纤维复合材料的制备工艺,全面评估了这类高性能含腈基生物基苯并噁嗪树脂在先进复合材料领域的应用潜力。本论文的主要研究工作和结论如下: （1）论文首先合成了一种新型的生物基苯并噁嗪（BR-Ph）,系统地研究了其化学结构和聚合物性能。研究表明,BR-Ph具有较低的固化温度,其聚合物(Poly（BR-Ph）)表现出卓越的热稳定性与阻燃特性:5%热失重温度(Td5)、10%温度(Td10)和800℃残碳率（Yc）分别达到442℃、497℃和72.3%;玻璃化转变温度（Tg）高达353℃且热膨胀系数（CTE）低至51.7 ppm/℃。特别值得关注的是,该材料具备本征阻燃特性,其极限氧指数（LOI）达到46.42%,热释放能力（HRC）显著降低至10.2 J/（g·K）,总热释放量（THR）仅2.0 KJ/g。由该树脂制备的芳纶纤维增强复合材料AF（BR-Ph）展现出良好的力学、介电和阻燃性能。 （2）其次,本研究探究了不同环氧树脂（E44,E51,AG80）对BR-Ph树脂基芳纶纤维复合材料性能的影响。结果说明,高环氧值有助于提高复合材料的耐热性,而低环氧值对复合材料的增韧效果更加明显。环氧树脂与BR-Ph形成的交联网络结构是决定复合材料综合性能的关键因素。AF（BR-Ph/4-APN/10E44）的冲击强度和弯曲强度较AF（BR-Ph）分别提升了53.78 KJ/m2和39.91 MPa,最终达到125.02KJ/m2和309.21 MPa。这为开发可定制化高性能复合材料提供了理论指导。 （3）最后,本研究进一步聚焦AG80环氧树脂含量对AF/BR-Ph性能的影响规律,利用“热压-后固化法”制备了AG80含量梯度为0-30 wt%的系列改性复合材料,系统揭示了其性能演变机制。研究表明,AG80的引入降低了噁嗪环和腈基的聚合温度,增强了复合材料力学性能。当AG80含量为10 wt%时,复合材料的综合性能达到最优,Td5为495.4℃,Td10为532.6℃,Yc为70.7%,Tg高达429.6℃,CTE为57.2 ppm/℃,其力学性能亦表现良好,这展现出其在航空航天、军工和特种装备、汽车与轨道等高端领域的工程化应用前景。

关键词： 蜂窝夹芯结构   复合材料   导热特性   燃烧特性   熵权-TOPSIS法  

摘要： 纤维增强型树脂基蜂窝夹芯结构材料因其具有比强度高和耐腐蚀强等显著优点,逐渐取代层压板材料,广泛应用于国内外先进飞机内饰壁板。飞机内饰壁板材料需同时具备轻薄和耐烧穿的特点,在满足轻量化要求的同时确保机舱的火安全性能。但材料的轻薄与耐火性能往往互相矛盾,很难协调。与国外先进水平相比,国内同类商业壁板材料为满足材料的耐火性能要求,牺牲了材料的轻量化优势,整体性能与大飞机轻量化设计理念差距甚远。故本文以玻璃纤维/酚醛树脂预浸料和蜂窝芯材为原料,制备不同面板与蜂窝芯厚度组合的蜂窝夹芯结构材料为研究对象。研究其导热机理及耐火特性,最后根据熵权-TOPSIS法对蜂窝夹芯结构材料的轻质、耐火性进行综合评价。主要结论如下: 1.相较于面板厚度,蜂窝芯厚度变化对材料导热性能影响更为显著,蜂窝芯厚度增加使导热系数降低,隔热性能增加（红外热成像验证）,这源于孔隙率与导热系数呈显著负相关、比表面积与导热系数呈正相关的机制。研究进一步发现,当蜂窝芯厚度增加5.0mm时,其内部传热主导模式发生转变:热辐射传热占比从19.1%增至33.1%,而热传导占比从47.3%下降至34.4%。 2.考虑蜂窝夹芯结构材料的面板对导热性能的影响,基于Fourier定律和Swan-Pittman半经验公式建立了适用于树脂基蜂窝夹芯结构材料的传热理论模型:k=k1kek3h/h1kek3+hck1k3+h3k1ke,利用有限元模拟获得蜂窝芯体平均温度这一关键参数用于理论模型计算,通过将模型计算结果与实验数据进行对比分析,发现两者最大误差不超过20%,且由于材料本身导热系数较低,误差波动范围相对较小。结果表明,所建立的传热理论模型具有较高的可靠性,该模型适用于自身质地均匀且呈现三层平壁结构形式的材料。 3.通过锥形量热仪揭示了蜂窝夹芯结构材料厚度对其燃烧行为的影响规律。实验表明:材料厚度增加会延长点燃时间和燃烧时间。相比于面板厚度,蜂窝芯厚度增加通过延长热传递路径,提升阻燃性能;材料厚度增加同时会导致可燃物总量增加,使热释放速率峰值和总热释放量上升。蜂窝夹芯结构材料的燃烧分为初始受热阶段、第一燃烧阶段（面板燃烧）、第二燃烧阶段（蜂窝芯材燃烧）和衰减阶段四个阶段。燃烧过程中呈现双热释放速率峰现象,且随着蜂窝芯厚度增加,热量积聚效应使前后两峰值差值逐渐减小（降幅达80%）。 4.面板厚度增加通过形成致密炭化层抑制氧气扩散,减少CO?生成量,但加剧不完全燃烧,使CO生成量增加,且其增厚对质量损失率的抑制作用强于蜂窝芯,而蜂窝芯厚度增加导致可燃物增加,使CO和CO?生成量同步上升。总产烟量随材料总厚度增加而上升。在厚度基本一致的前提下,本文制备的蜂窝夹芯结构材料耐热性能更好。 5.利用熵权-TOPSIS法从经济效益、引燃与火蔓延特性、热释放特性以及烟气危险性四个方面综合评估材料的轻量化和耐火性,通过与商业壁板材料进行对比分析,发现当材料的厚度组合设计为上面板0.9 mm,下面板0.3 mm,蜂窝芯10.0 mm时,其综合性能优于国内同类商业壁板材料,材料的轻量化与耐火性能达到更好的平衡,表明制备工艺具有一定的普适性。

关键词： 普鲁士蓝类似物   磁/碳复合材料   微观结构   电磁波吸收  

摘要： 随着电子设备的不断普及,电磁波(EMW)污染给人类健康和精密仪器运行带来了众多隐患,因此在生活和生产中迫切需要高性能EMW吸收材料。理想的吸波材料需满足轻、薄、宽、强的要求。金属有机框架(MOF)由于其可调控的孔隙结构、高的比表面积和均匀分布的金属位点,能够实现多重损耗机制的调控,使EMW吸收性能优于传统材料。然而MOF在高温下难以维持其特有的微观结构,不利于电磁波的吸收和衰减。本文通过探究MOF衍生磁/碳复合吸收剂微观结构的调控手段,采用材料-结构协同设计策略制备气凝胶结构,拓宽MOF衍生磁/碳复合吸收剂的应用领域。主要研究结果结论如下: (1)系统研究了酚醛树脂(PR)包覆时间对FeCoNi/C复合材料吸波性能和电磁波损耗机理的影响。通过调控PR包覆时间实现了对FeCoNi/C复合材料特殊微观结构的有效调控。FeCoNi-PBA@PR经高温热处理后形成空心纳米立方FeCoNi/C复合材料,PR衍生碳壳层增强了材料的结构稳定性,从而提高了EMW吸收性能。结果表明:FeCoNi/C-24h复合材料在2.2 mm厚度下具有5.8 GHz的有效吸收带宽(EAB),其核壳结构、空心结构和多重损耗机制的协同作用,提高了材料的结构稳定性和电磁波吸收能力。 (2)系统探究了热处理温度对FeCoNi/C复合材料电磁波损耗机理的影响,发现当热处理温度从600°C提升至700°C时,材料的平均粒径尺寸均在170-200 nm之间,形貌呈现立方-球形-不规则形状的结构特征,导致材料的形状各向异性增强,同时EAB从2.2mm厚度下的5.8 GHz提升至2.1 mm时的6.5 GHz。进一步升温至800°C后,FeCoNi/C颗粒间的粘连现象加剧导致界面极化效应减弱,不利于吸波性能的改善。结果表明,FeCoNi/C复合材料在700°C热处理条件下形成完整碳壳层、合适的石墨化和磁损耗机制协同作用,从而改善材料的EMW损耗能力。这表明,通过调控热处理温度可以有效调控FeCoNi/C复合吸收剂的微观形貌和吸收性能。 (3)系统分析了FeCoNi/C吸收剂附着在轻质多孔气凝胶形成的复合气凝胶吸波材料的电磁损耗机制。实验结果表明,微米尺度上大尺寸气凝胶碳层构成的长程导电网络为碳材料提供更多的电导损耗路径。纳米尺度下FeCoNi/C粒子的核壳结构与空心结构通过多重损耗机制增强了电磁波衰减能力,获得了优异的EMW吸收性能。结果表明,FeCoNi/C@CA-3复合材料在仅为1.6 mm厚度下取得了5.8 GHz的EAB,在1.8 mm厚度下反射损耗峰值达-37.9 d B。采用磁性纳米颗粒与碳基体的协同作用机制,制备出兼具吸波性能和隔热性能的FeCoNi/C@CA复合材料,拓宽了该吸收剂的使用领域。