关键词： 晶体-晶体耦合   晶体@聚合物复合   晶体结构和形貌调控   CO2高效吸/脱附   原位疏水改性  

摘要： 在诸多碳捕集技术中,固体吸附具有分离工艺简单、节能降耗潜力大、绿色环保等优势,是实现高效低成本碳捕集的关键技术,亟需研发具有工况适应性的高效吸附材料。当前的主流材料包括分子筛和金属有机框架（MOFs）等。分子筛结构稳定,但吸水率高、CO2/N2选择性低、再生温度高;MOFs选择性高、吸/脱附速率快,但存在亲水和稳定性不足等问题。针对这两种材料存在的缺陷和不足,根据不同应用场景对吸附材料的要求,本文提出微观结构调控策略,构建晶体@聚丙烯酸酯复合材料体系,深度调控CO2和水汽吸附特性,主要研究内容包括: （1）基于限域空间非均相结晶机理,调控ZIF-7晶体的形貌和结构,改变吸附等温线,验证结构调控吸附等温线的可行性。在聚丙烯酸酯基体孔内原位生长ZIF-7晶体,制备了ZIF-7@poly（acrylates）复合材料。在模板剂的辅助作用下,复合材料中ZIF-7晶体的平均粒径降低至100 nm,实现了晶体纳微化。晶体尺寸缩小后,晶格缺陷增加,CO2吸附性能增强,提高了晶体周围CO2分压,降低了吸附曲线中的吸附临界压力。在25℃时,通过对比粉体和复合材料的吸/脱附等温线可知,发生吸/脱附相转变时,吸附临界压力从0.62 bar前移至0.52 bar,脱附临界压力则由0.39 bar前移至0.37 bar,吸/脱附行为向低分压区间移动,材料更适合用于低浓度CO2吸附分离。 （2）针对燃烧前碳捕集需求,充分发挥ZIF-7的吸附特性,利用同种金属离子通过外延生长在聚丙烯酸酯基体中构建MOF-on-MOF结构,制备了CALF-20-on-ZIF-7@poly（acrylates）复合材料。基于限域空间内梯级结晶,实现了CALF-20对ZIF-7的完整包覆,形成了独特的核壳结构。在吸附过程中,当CO2分压较低时,CO2首先被CALF-20吸附,ZIF-7难以接触到CO2分子;随着CO2分压提高,CALF-20吸附逐渐达到饱和,ZIF-7吸附性能逐渐显现。因此,耦合晶体结构使得ZIF-7的回滞环整体后移。特别地,在60℃发生吸/脱附相转变时,临界吸附压力由1.52 bar提高至1.76 bar,临界脱附压力由1.34 bar提高至1.55 bar,在常压脱附条件下即可显著提高CO2工作吸附量,达到节能降耗目的。同时,还可充分发挥CALF-20对H2S高效、稳定吸/脱附的优势,实现H2S一体化脱除。在此基础上,对复合材料进行了公斤级放大,经过600次循环后,循环吸附量仅降低了0.41%,具有长期稳定运行的潜力。 （3）针对燃烧后燃煤烟气,利用CALF-20的吸附分离优势解决分子筛的应用局限,制备了CALF-20-on-Na Y@poly（acrylates）复合材料。在耦合晶体中,Na Y的晶胞尺寸缩小25%,CALF-20晶体二维片层化。在CO2吸附过程中,CALF-20发挥其吸附特性,改变了吸附等温线趋势。测试表明,在40℃、0.12和1.0 bar时复合材料的CO2吸附量分别为2.89和4.10 mmol/g,分别比Na Y粉体提高了87.7%和降低了13.5%。也就是说,在CO2高分压区间,吸附等温线扁平化。由此可见,基于两种晶体耦合并与聚丙烯酸酯复合,Na Y的CO2吸附等温线得到深度调控,吸附选择性提高了2.9倍,脱附难度降低,有利于降低碳捕集能耗。同时,复合材料的水吸附性能比Na Y降低了42.2%。在潮湿情况下进行900次吸/脱附循环测试后,材料的循环吸附容量仅降低1.1%,表现出优良稳定性。 （4）针对TiFSIX-3-Ni水热稳定性不足的问题,基于ZIF-7与基体的疏水性以及MOF-on-MOF结构特性,制备了ZIF-7-on-TiFSIX-3-Ni@poly（acrylates）复合材料。利用限域空间易实现晶体梯级结晶的优势,在TiFSIX-3-Ni表面形成疏水的ZIF-7薄层。在ZIF-7和基体的双重疏水保护下,隔绝水分子与晶体发生接触,复合材料的水吸附性能降低了83.5%。在40℃、0.1 bar和90%RH条件下,复合材料的CO2吸收量为干燥条件下的88%,而TiFSIX-3-Ni粉体仅能维持50%。在130℃下蒸煮24 h后,复合材料仍可保留91%吸附量,而TiFSIX-3-Ni吸附能力几乎丧失。由此可见,采用晶体耦合和聚合物复合相结合的方式对TiFSIX-3-Ni进行原位疏水改性,效率高、稳定性好。 综上所述,本文采用原位梯级结晶技术,形成耦合晶体,对晶体的微观结构和宏观形貌进行了深度调控,改变了CO2和水汽吸附性能。对于变压吸附,复合材料可实现CO2的自动吸/脱附;对于变温吸附,吸附材料提高了低压吸附量、降低了高压吸附量,提高了吸/脱附效率;对于低CO2浓度体系,在维持内核晶体高效吸附性能不显著下降的前提下

摘要： 作者:郑远谋著出版发行:中南大学出版社书号:ISBN 978-7-5487-5380-3定价:398.00元金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科,爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合,简单、迅速、强固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面积的各种组合、形状、尺寸,以及各种用途的双金属及多金属复合材料及其制品(复合板材、复合带材、复合箔材、复合管材、复合棒材、复合线材、复合型材、复合粉末和复合锻件,以及用它们制作的复合零件、复合部件和复合设备)。

关键词： 自动铺丝   缺陷检测   线激光   深度学习   YOLO  

摘要： 复合材料自动铺丝技术(AFP)广泛应用于飞机壁板、机身段和发动机进气道等复杂构件的制造中，虽然铺丝过程已经高度自动化，但仍缺少与之匹配的在线缺陷检测手段。直接基于铺层表面2D图像的检测方法往往缺陷图像特征不明显，准确率不高。基于3D点云的检测方法标注与计算成本昂贵且实时性不高。为此，提出一种利用2.5D图像信息的缺陷检测方法。首先将线激光传感器与铺丝头固连，跟随铺丝过程实时采集铺层的轮廓信息；然后对每一条轮廓线进行滤波和基线漂移校正等预处理，将轮廓数据映射为2.5D图像；使用目前先进的深度学习目标检测技术，并提出一种新的目标检测后处理算法，用以归并与筛选图像中缺陷。以飞机进气道自动铺丝进行实验验证，本文方法可对间隙、搭接、三角区、翻折和夹杂等多种缺陷进行有效检测，总体误检率为7.3%，总体漏检率为4.1%。检测效率在GPU加速下可达143 fps(每秒帧数)，将模型部署至CPU下为13 fps，满足实时在线的检测要求。

摘要： 1征稿范围本刊主要刊载复合材料基础研究和应用研究方面具有创新性和重要意义的原始性高水平研究学术论文,以及由该领域专家亲自撰写的反映本学科最新发展状况的综述性研究论文。刊载范围:先进功能(光热电磁等)、仿生、新能源、轻质、光催化、生物、(纳米)纤维、颗粒等改性或增强聚合物基、金属基、陶瓷基等复合材料的制备、性能及应用。

关键词： 金环胡蜂蜂毒   凹纹胡蜂蜂毒   黄腰胡蜂蜂毒   傅里叶变换红外光谱   二维相关红外光谱  

摘要： 文章应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、二维相关红外光谱（2D-IR）对金环胡蜂蜂毒、凹纹胡蜂蜂毒和黄腰胡蜂蜂毒进行分析鉴别。结果显示：三者的一维红外光谱（FTIR）差异不大；在1400～1800cm-1、900～1350cm-1两个波段的二维相关红外光谱，均表现出了很大的差异，能够准确地区分。

关键词： MXene   Ti3C2   TiO2   BiOBr   异质结   光催化  

摘要： 随着社会经济的快速发展,水环境污染问题日趋严峻,水污染治理已成为当前社会关注的重点领域。光催化技术能在温和条件下有效利用太阳能降解水体污染物,具有重要价值,新型光催化剂的开发成为此技术的关键。Ti3C2MXene因其独特的层状结构、低成本和优异的导电性能成为光催化领域的理想助催化剂。因此,本文以Ti3C2为核心材料,通过与其它半导体材料复合的方式,实现降低半导体光生载流子复合率,从而提高催化剂光催化活性。主要研究内容和结论如下: （1）首先以Ti3Al C2为前驱体,用氢氟酸刻蚀掉Al层,得到Ti3C2MXene。Ti3C2在水热过程中生成TiO2颗粒,通过一步水热法制备了Ti3C2/TiO2/BiOBr三元催化剂。采用一系列表征手段研究了水热温度和时间对催化剂的物相组成以及形貌结构的影响。将四环素（TC）和罗丹明B（Rh B）溶液作为目标污染物,评价了Ti3C2/TiO2/BiOBr催化剂的光催化性能。当水热温度为140℃,时间24 h时,复合材料表现出最好的光催化活性,在30 min内对四环素和罗丹明的降解效率分别为74.4%和87.4%。通过紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和光致发光光谱（PL）分析可知,复合材料的光生电子-空穴对实现了高效分离,具有更高的光吸收。结合比表面积测试结果分析,三元催化剂比表面积增大,为光催化过程提供大量的反应活性位点。光电化学性能测试表明Ti3C2/TiO2/BiOBr具有更大的光电流和更高电荷转移效率。通过捕获实验揭示了参与催化剂光催化降解过程的主要活性物种为超氧自由基（·O2-）和空穴（h+）,结合能带结构进一步解释了该过程的反应机理。 （2）采用水热法合成TiO2纳米线,按一定比例复合制备Ti3C2/TiO2二元复合材料并进行热处理,形成具有两种形貌TiO2的Ti3C2/TiO2复合物,采用沉积沉淀法制备了Ti3C2/TiO2/BiOBr三元光催化剂。通过一系列表征结果说明,相比于TiO2和BiOBr,三元复合材料具有更高的光吸收能力和电荷传输能力,提高了光催化活性。探究了Ti3C2/TiO2中Ti3C2与TiO2的比例及煅烧温度对光催化性能的影响,所有三元催化剂对降解TC和Rh B均表现出优异的光催化性能。其中,当Ti3C2、TiO2和BiOBr的比例为1:5:10时,复合材料对TC的降解效率为89.9%,对Rh B的降解效率达到98.6%。最后,结合自由基捕获实验、能带结构分析,阐明了Ti3C2/TiO2/BiOBr复合材料在降解过程中异质结反应机理。

关键词： LDHs   插层/层层组装   有机小分子   上转换发光   荧光传感  

摘要： 红外光占地面太阳辐射的一半以上,有效利用红外光是光能利用与转化研究中的重点研究领域之一。上转换发光是一种利用红外光激发的光谱转换机制,有机染料分子的上转换发光相比于稀土离子,具有激发和发射波长可调,发射强度可调等特点,是研发新型红外光激发的上转换光功能材料重要的关键组分。本论文基于层状复合氢氧化物（LDHs）的插层组装和固体碱性等性质,将三种荧光染料负载于LDHs层间或层板上,实现了其上转换发光性质的强化和发光检测的初步应用,为开发新型上转换发光复合材料及其传感器件奠定了研究基础,具体研究成果如下: （1）通过表面活性剂聚乙烯磺酸盐（PVS）包裹阳离子染料罗丹明6G（Rh6G）形成胶束,与LDHs纳米片进行静电层层组装,制备了（Rh6G@PVS/LDH）_n复合超薄膜,组装层数可达25层。此超薄膜显示了增强的Rh6G的上转化发光性能,与纯的溶液相比在808 nm激发下,其557 nm处的发射强度增强了约150倍,上转换寿命增长为4.147μs,进而实现了对甲苯VOC气体可逆的上转换荧光淬灭响应,显示了良好的重复性。 （2）基于LDHs的固体碱性,设计利用LDHs纳米片与罗丹明B（Rh B）分子间的非计量酸碱反应,进行层层组装,制备了（Rh B/LDH）_n复合薄膜,组装层数可达25层。与纯的Rh B溶液相比,复合材料呈现出了增强的上转换发光特性,在808 nm激发下,其577 nm处的发射强度增强了约700倍,上转换寿命增长为4.531μs。进而,应用于胶原蛋白的上下转换荧光响应,随着浓度增加（0.1-0.5 mg/ml）,荧光强度减弱并且具有良好的线性关系。 （3）将染料曙红Y（SHY）阴离子与表面活性剂十烷基磺酸根（DES）共插层进入LDHs层间,构筑了SHY（x%）-DES-LDHs（x=0.1,0.2,0.4,0.8,1.0）复合光功能材料,实现了上转换发光特性的增强,在808 nm激发下,其565 nm处的发射强度增强了约300倍,上转换寿命增长为4.667μs。共插层研究表明,SHY（0.4%）-DES/LDH展现出最强的上/下荧光特性。采用了溶剂蒸发法制备SHY（0.4%）-DES/LDH复合薄膜,该薄膜对壳聚糖表现出选择性的荧光响应,且在0.1-0.5mg/ml内随着浓度增强荧光强度线性增强,可应用于选择性检测多糖成分中存在的壳聚糖。

关键词： 高强高模量碳纤维   预浸料   力学性能   复合材料  

摘要： 以高温固化型环氧树脂HG101为基体，高强高模量碳纤维为增强材料，通过热熔浸渍法制备了具有良好物理性能和工艺性能的预浸料，采用热压罐固化成型工艺制备出高强高模量碳纤维复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机对复合材料的微观形貌、力学性能进行了表征和测试。结果表明：与中模量CF1碳纤维预浸料复合材料相比，高模量CF2、CF3、CF4碳纤维复合材料0°拉伸模量分别提高28.57%、31.55%、97.62%,碳纤维强度转化率也依次提高；同时短梁强度和面内剪切强度较高，表明环氧树脂HG101与高模量碳纤维界面结合性能良好。