关键词： 电催化   高灵敏   碳基材料   改性修饰  

摘要： 本文介绍了为解决温室效应、能源危机和环境污染等问题,采用电催化技术的优势及后续发展趋势,简述了电催化技术面临的挑战和构筑碳基复合材料催化剂的潜在解决方案。指出了制备出活性高、稳定性强、廉价易得的催化剂是实现电催化技术在还原二氧化碳、分解水制氢等领域实际应用的关键。分析了以上两种电催化反应的机理,指出碳基材料由于具有良好的导电性、高稳定性以及良好的可塑性的特点,是实现高效催化反应的有利选择。同时,也辩证分析单一碳材料在实际应用的局限性,综述了近年改性和修饰的碳基复合材料催化剂与电催化技术结合的技术进展,为以后的研究提供指导与启发。

关键词： 木质素   异戊二烯   共聚   天然橡胶   补强   聚合物基复合材料  

摘要： 【目的】木质素是一种中等极性的天然高分子材料,与橡胶基体相容性较差,难以直接作为橡胶工业的补强填料。为降低木质素的极性并改善其与非极性橡胶的相容性,本研究开发了一种新型共聚改性木质素材料。【方法】采用丙烯酰氯对木质素进行酰化改性,并通过自由基共聚反应,将酰化木质素与异戊二烯进行共聚合,在木质素大分子中引入长链烷烃侧基,制备异戊二烯/酰化木质素共聚材料(ALI)。然后,对改性木质素的结构变化进行表征,并分析ALI在橡胶基体中的分散特性以及天然橡胶复合材料的力学性能。【结果】改性木质素材料的羟基含量降低,接触角从66.13°提高到80.16°,这表明其分子极性降低且与橡胶基体的相容性增强。当ALI的添加量为5 g时,复合材料的拉伸强度达到20.61 MPa,与炭黑填充样品相近;断裂伸长率为581.20%,较炭黑填充样品提高了42.40%。这表明改性木质素材料在填料-橡胶网络中分散良好,且橡胶基体得到了有效补强。【结论】本研究成功开发的异戊二烯/酰化木质素共聚材料显著改善了木质素与橡胶基体的相容性,使天然橡胶复合材料表现出优异的强度和韧性,实现了对天然橡胶复合材料的有效补强。

关键词： 托辊   聚丙烯   全天候   长纤维浸渍   阻燃抗静电   冲击强度  

摘要： 针对带式输送机金属托辊自重大、能耗高、不耐腐蚀、冬季易积冰等问题,以及传统高分子材料托辊自身模量低、耐高低温性能差等缺点,首先以超高流动聚丙烯(PP)为基体树脂,对其进行功能化改性,制备阻燃抗静电PP(FRPP),然后通过挤出/长纤维浸渍等工艺开发出阻燃抗静电长玻璃纤维增强PP复合材料(FRPP-LFT),最后通过注塑工艺制备了FRPP-LFT托辊。测试了FRPP和FRPP-LFT的物理力学性能以及阻燃性能,对制备的托辊进行了受力计算和有限元分析,并进行了抗外压性能测试和落锤冲击测试。结果表明,相比于FRPP,FRPP-LFT的比强度和比模量分别提高了2.38倍和3.08倍,-50℃时的缺口冲击强度达到22.55 kJ/m^(2),负荷变形温度高达165.30℃,线膨胀系数显著降低至80×10^(-6)K^(-1),有焰燃烧时间为2.03 s,表面电阻率为1×10^(6)Ω;FRPP-LFT托辊筒体在抗外压性能测试中的载荷达到7000 N,安全系数达到了10.97,挠度仅为0.284‰,低温落锤冲击后托辊形貌保持完整。现场应用情况证明,FRPP-LFT托辊轻量化效果显著且不易积冰,经过季节交替,托辊筒体未出现蠕变和塌腰变形的现象,表明托辊耐高低温性能极佳,可安全适用于户外全天候的场景。

关键词： 深孔加工   钻杆振动   固有频率   主振型   聚氟乙烯  

摘要： 为进一步降低钻杆振动过程中磨损,采用白色聚氟乙烯粉末与镍粉提高增加钻杆的刚度和强度,并在钻杆纵-扭耦合振动动力学模型的基础上进行合理性假设,建立钻杆扭转振动微分方程。实验结果表明,钻杆的操作频率接近固有频率时,其容易引发共振现象,从而导致振动幅度的增大,且当聚氟乙烯粉末与镍粉覆盖在钻杆表面上时,不同固有频率下的钻杆质量损失均小于无有机材料覆盖的钻杆。当钻杆旋转并与岩石发生磨损时,外层的高硬度白色聚氟乙烯粉末与镍粉作为硬质相具有优异的抗变形能力,从而减少钻杆振动过程中的磨损。

关键词： 环氧树脂   薄水铝石   凹凸棒土   介电性能   mATP-mAlOOH/EP复合材料  

摘要： 应用于电子封装的聚合物基复合材料应具有优异的介电性能和导热性。本文通过水热法制备薄水铝石(Boehmite,AlOOH),采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)分别对凹凸棒土(ATP)和AlOOH进行表面改性,将改性的ATP和AlOOH复合后填充进环氧树脂(EP)基体中,制备得到mATP-mAlOOH/EP复合材料。结果表明,当mATP-mAlOOH复合粉体的填料比为3∶3时,mATP-mAlOOH/EP复合材料在10~2Hz频率下介电常数低至3.89,且保持较低的介电损耗(0.0236),介电强度达到16.88kV·mm^(-1),导热系数为0.223W·(m·K)^(-1),比纯EP提高了25.28%。

关键词： 黑滑石粉体   复配改性   力学性能   微观形貌  

摘要： 将十二烷基硫酸钠和聚乙二醇300以不同比例复配后对黑滑石粉体进行表面改性,将改性后的黑滑石粉体以25%的填充量制备成黑滑石/聚丙烯(PP)复合材料。测试改性前后黑滑石粉体的吸油值、沉降体积及其复合材料的力学性能,考察处理前后黑滑石粉体及复合材料断面的微观形态。结果表明:采用十二烷基硫酸钠、聚乙二醇300质量比为3∶7的改性剂改性的黑滑石粉体分散性更好,吸油值更低,沉降体积更小;与未改性粉体相比,吸油值降低9.6 g/100 g,吸油值降低率达37.1%,沉降体积降低1.9 mL/g。力学性能研究表明,与未改性复合材料相比,复配改性黑滑石粉体与聚丙烯相容性更好,分散更均匀,复合材料E/PP的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和弯曲模量分别显著提升了4.25 MPa、6.74 MPa、7.17 kJ/m^(2)和458.89 MPa。

关键词： 生物炭复合材料   脱氮   微生物群落  

摘要： 针对生活污水、工农业废水含氮量过高的问题,通过投加生物炭复合材料,研究其对SBR工艺脱氮性以及微生物群落的影响。结果 表明:加入生物炭复合材料可以提高SBR脱氮性能,AT1和AT2最高氨氮去除量分别为331.8mgL-1和364.5mgL-1,最高总氮去除量分别为269.5mgL-1和327.4mgL-1。且AT2的作用效果优于AT1,8d内AT2的氨氮去除率均在96%以上,总氮去除率均在70%以上;有利于提高微生物物种丰富度和群落多样性,其中AT1微生物群落均匀度更高,AT2微生物物种丰富度更高;会影响微生物群落结构,可能对短程硝化反硝化反应和氨氧化反应有促进作用。

关键词： 羟基磷灰石   壳聚糖   复合材料   生物材料   药物递送  

摘要： 羟基磷灰石人工骨是最有前途的生物医用材料之一,在骨科领域和药物释放方面有着广泛的应用和研究。然而单独的羟基磷灰石脆性高,降解速度慢,限制了其在临床上的使用。聚合物在结构上与细胞外基质类似,具有良好的生物相容性,可调控的生物降解性。羟基磷灰石/壳聚糖复合材料具有良好的生物相容性和合适的力学性能,逐渐成为骨修复生物材料研究的热点。本文综述了羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的制备及其在骨组织再生中的应用,并对羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的研究发展方向进行展望。

关键词： GF/VE复合材料   分离式霍普金森压杆   劈裂拉伸   抗拉强度   能量耗散  

摘要： 为探究玻璃纤维增强乙烯基酯(GF/VE)复合材料的动态劈裂拉伸力学行为和能量耗散情况,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)等装置对5种不同GF含量的GF/VE复合材料进行巴西劈裂实验。借助高速摄像系统记录试样在动态加载中的变形破坏全过程,并分析试样在3种加载气压下(0.2、0.3、0.4 MPa)的能量耗散规律。结果表明:在巴西劈裂实验中,5种GF含量的GF/VE复合材料的入射能、反射能、吸收能及峰值应力均随加载气压的增加而增大。在相同加载气压下,GF/VE复合材料的静动态抗拉强度、吸收能密度和能量利用率在GF质量分数65%时均为最高,而GF质量分数70%时最低,入射能和反射能几乎不受GF含量的影响。研究成果可为GF增强树脂类脆性材料动态劈裂拉伸力学性能研究提供参考。

关键词： Yb_(2)Si_(2)O_(7)   复合材料   自愈合   裂纹   环境障涂层  

摘要： SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂层,在裂纹出现时及时修复。以Yb_(2)Si_(2)O_(7)材料为基础,分别采用放电等离子烧结和无压烧结制备了Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC和Yb_(2)Si_(2)O_(7)-Yb_(2)SiO_(5)复合陶瓷,开展了Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的自愈合行为研究,并探究了该复合材料作为自愈合环境障涂层材料的可行性。结果表明,向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加SiC第二相时,含5%和10%(质量分数,下同)SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料在空气中1100℃热处理1 h后,由于表面的SiC氧化形成SiO_(2),SiO_(2)的填充作用以及反应引起的体积膨胀促进了裂纹愈合;而在1300℃下热处理,SiC大量氧化产生较大体积膨胀,含5%和10%SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料内部反而出现新的裂纹。而向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加Yb_(2)SiO_(5)第二相可以促进材料致密化和裂纹愈合,当Yb_(2)SiO_(5)添加量为50%时,复合材料的裂纹愈合效率最高,约为78%,主要可归因于具有较高热膨胀系数的Yb 2SiO 5受热膨胀,对Yb_(2)Si_(2)O_(7)产生压应力,促进了裂纹愈合。