关键词： 次氯酸   介孔二氧化硅   碱性蓝3  

摘要： 介孔二氧化硅（MSNs）广泛应用于纳米复合材料的构建，特别是在生命健康领域展现了巨大的应用潜力。然而，MSNs的合成过程中，硅源的选择对其性能有显著影响。目前，可用于构建响应型MSNs的硅源种类有限，这在很大程度上制约了新型MSNs的开发。为解决这一问题，本文从常用染料碱性蓝3出发，设计并合成了一种可与疾病标志物次氯酸（HOCl）响应的新型硅源（命名为DHUOCl-26）。该硅源的合成路径简便，仅需两步反应即可从碱性蓝3制备完成，且具备优异的HOCl选择性和灵敏度（反应时间< 130秒）。应用验证表明，利用该硅源构建的MSNs（命名为DHU-MSNs-7）保留了硅源的HOCl响应特性，仅对HOCl响应，不与其他阴离子、阳离子及活性氧响应，展示出良好的应用前景。DHU-MSNs-7的成功开发证明了新型硅源DHUOCl-26在响应型MSNs构建中的有效性，为新型MSNs材料的开发提供了新的选择。

关键词： 黏土矿物   注浆材料   复合材料   煤矿开采  

摘要： 我国煤炭资源的开采将进入深部开采阶段,传统的无机和有机注浆材料难以应对深部开采高应力、高地温、高岩溶水压的工程条件.黏土矿物具有特殊的层状结构及高膨胀性、良好的热稳定性、高火山灰活性等理化特征,已被广泛用于煤矿注浆材料领域.近年来,国内外学者开发了纯黏土注浆材料、水泥-黏土复合注浆材料以及有机物-黏土复合注浆材料,并阐明了各类材料的用途及黏土矿物作为外加填料的强化机理.本文基于对黏土矿物结构、特性、表征及应用的阐述,综合近年来国内外科研人员对煤矿含黏土注浆材料的研究,归纳了含黏土注浆材料的开发现状,探讨了黏土矿物用于煤矿注浆的必要条件和共性特征,指出了当前煤矿含黏土注浆材料研究中存在的问题,并对今后含黏土注浆材料的开发提出了展望.

关键词： 钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹   撞击速度   自锐   头形转变   有限元模拟  

摘要： 目的 预测金属玻璃复合材料长杆弹在不同撞击速度下的侵彻/穿甲性能,为优化弹体撞击速度和弹体头部形状等提供理论指导.方法 结合相关侵彻试验,基于细观有限元建模及修正的热力耦合本构模型,开展了钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹在不同速度下侵彻钢靶的有限元模拟,分析了不同速度下复合材料弹体破坏模式的差异,讨论了撞击速度对复合材料弹体头部形状变化影响规律及其内在机理.结果 低速撞击条件下,复合材料长杆弹体头部的钨纤维发生剧烈的屈曲弯折变形,弯折钨纤维堆积在头部,形成较厚的"边缘层",且存在1～2条剪切带,弹体头部表现为"细长尖卵"形状;随着撞击速度逐渐增加,弹体头部钨纤维的弯折变形程度逐渐有所降低,"边缘层"厚度也有所减小,且外侧钨纤维开始发生屈曲回流,头形逐渐转变为"短粗尖卵"形状,且尖锐程度随撞击速度增加而降低;在高速撞击条件下,弹体头部"边缘层"显著变薄,同时最外侧钨纤维发生屈曲回流,弹体头部表现为"扁平"形状.结论 撞击速度对复合材料弹体的头部变形及破坏特征具有重要影响.随着速度增加,复合材料弹体头部形状逐渐从"细长尖卵"转变到"短粗尖卵",最后变为"扁平".

关键词： 电化学   催化剂   复合材料   析氧反应   四氧化三铁   镍铁合金  

摘要： 电解水制氢中的阳极析氧反应（OER）因反应能垒较高，降低了电解水的效率，因此研发高效的析氧催化剂是推动电解水产业化的重要途径。本文通过高温热解聚苯胺、硝酸铁和硝酸镍制备了一系列不同Fe和Ni含量的FeNi/CN催化剂。通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等分析手段表征了催化剂的结构，采用线性扫描伏安法（LSV）和计时电位法（CP）等方法在碱性电解液中评价了催化剂的电化学析氧性能。结果表明，所制备的催化剂中含有FeNi3和Fe3O4纳米颗粒，这些颗粒很好地分散在聚苯胺衍生的碳上。随着铁含量的逐渐降低，OER过电位表现出先减小后增大的趋势。其中，Fe1Ni1/CN催化剂具有最低的OER过电位，在10mA/cm2下的过电位仅为339mV，Tafel斜率为87mV/dec，表现出最好的OER催化活性，优于文献中报道的大多数铁基和镍基催化剂。

关键词： 氟橡胶   玄武岩纤维   聚多巴胺   耐高温性能   耐油性能   力学性能  

摘要： 为了提升FEPM氟橡胶作为密封件在油气田应用中的耐高温和耐油等性能，本文使用聚多巴胺（PDA）对玄武岩纤维（BF）进行改性，制备得到填料PDA-BF。将PDA-BF加入FEPM氟橡胶中进行混合、压片及硫化，制备出PDA改性BF增强氟橡胶复合材料（FEPM-PBF）。样品官能团、微观形貌等经FT-IR、 SEM等表征，并对复合材料的力学性能和热稳定性等进行了研究。结果表明：加入PDA改性的BF后，氟橡胶复合材料的力学性能和阻尼性能得到明显的提高。当PDA-BF的含量为10 phr时，FEPM-PBF氟橡胶复合材料的拉伸强度为（11.14±0.48） MPa，相比纯氟橡胶增强了16.4%；其韧性为（86.64±3.32） MJ/m3，相比纯氟橡胶提高了58%。当PDA-BF含量为15 phr时，FEPM-PBF氟橡胶的阻尼温域为23.6 ℃，相较于纯氟橡胶拓宽了16.8%。FEPM-PBF氟橡胶复合材料还具有良好的高温耐油性能和抵抗压缩永久变形性能。在经180 ℃高温热油老化后，FEPM-PBF20的拉伸强度仅降低了11.1%，比FEPM-PBF0减少了12.9%；在180 ℃下受压72 h后，FEPM-PBF20的变形量为60.1%，仅为FEPM-PBF0变形量的74%。

关键词： 玄武岩纤维   聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯   复合材料   结晶性能   力学性能   阻隔性能   功能材料  

摘要： 玄武岩纤维（BF）经丙酮预处理后，再通过醇-水溶液法制备了γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的玄武岩纤维（MBF），采用FTIR、SEM和接触角测量仪对其进行了表征。将MBF作为填料与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）熔融共混，通过双螺杆挤出机制备了一系列不同MBF质量分数的PBAT/MBF复合材料，考察MBF质量分数对PBAT/MBF复合材料的微观形貌、热性能、热稳定性、力学性能和阻隔性能的影响。结果表明，MBF的水接触角为134.84°，表现为强疏水性；低质量分数（1%～5%）的MBF可以均匀分散在PBAT基体中起到异相成核作用，显著改善PBAT的结晶性能，当MBF质量分数为5%时，PBAT/MBF复合材料（PBAT/MBF-5%）的结晶温度(Tc)最高，为76.3 ℃；PBAT/MBF-5%表现出最佳的力学性能，其断裂伸长率达到790%；MBF显著提升了PBAT/MBF复合材料的阻隔性能，PBAT/MBF-5%的氧气和水蒸气透过系数最小为4.45×10-14cm3·cm/(cm2·s·Pa)和2.78×10-13·g·cm/(cm2·s·Pa)。MBF可以促进PBAT的结晶，降低自由体积，延长氧气和水蒸气的渗透路径，提升PBAT的阻隔性能，对PBAT水解性能的影响很小。

关键词： 碳纤维增强复合材料   湿热服役工况   摩擦行为   磨损机制  

摘要： 海洋工程结构用金属材料易产生锈蚀、磨损与疲劳等不可逆损伤，严重降低结构的服役寿命与安全储备。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）复合材料具有较高的比强度/模量，尤其在高载、冲刷、高温、高湿等湿热服役工况下具有优异耐摩擦与抗磨损性能，作为工程材料有望大幅度提高海洋工程结构服役寿命。本文中，研究了CFRP力学性能以及在不同施加荷载、滑动速率、服役温度以及水润滑等湿热服役工况下摩擦行为与磨损机制。研究发现，基于真空灌注工艺，CFRP板破坏断口显示纤维被树脂紧紧包裹，并没有出现纤维团聚及纤维布分层现象。CFRP摩擦磨损性能对荷载最敏感，因为切向位移使得摩擦副界面产生较大剪切应力；服役温度第二；滑动速率第三；水润滑影响最小，归因于水分子增加了对磨面距离，缓解了磨损程度。与500 g相比，负载2000 g试样磨损速率和划痕宽度分别增加了155.9%和111.0%，归因于高负载工况使得纤维/树脂界面发生脱粘损伤，并引发严重分层磨损；与室温相比，100 ℃和120 ℃服役温度下CFRP磨损速率分别增加了72.5%和109.2%，归因于高温服役工况使得环氧树脂从玻璃态变为高弹态，引发过度塑性变形，最终使得CFRP发生明显疲劳磨损。此外，滑动速率和水润滑工况对CFRP摩擦系数影响不明显（小于20%），尤其60 ℃水润滑下其摩擦系数仅波动了13.4%，这是因为水分子的润滑功能和散热作用减少了摩擦程度，仅发生轻微的磨粒磨损；120 mm/s速率下CFRP磨损速率较60 mm/s增加了77.9%，归因于较大速率差使得CFRP表面和亚表面变形不一致，导致粘着磨损发生。

关键词： 风力发电   废旧叶片   热固性复合材料   回收   流程设计  

摘要： 风能因其无污染、可再生的优势成为中国新型能源体系的重要组成部分。中国风电行业发展较久,早期风电机组面临退役问题。早期风电叶片的主要成分为由玻璃纤维和环氧树脂组成的热固性复合材料。热固性复合材料的资源化流程可以归纳为前处理、过程处理和应用3个阶段。着重介绍了过程处理中机械处理、热处理和化学处理的现行方案。随着风能产业的不断发展,相关研究可为退役风电叶片资源化利用提供参考。

关键词： FSP   铝合金   铝基复合材料   增强相种类   增强相含量   搅拌道次   焊接参数   耐磨性能  

摘要： 铝基复合材料具有密度低、加工性能良好、耐腐蚀等特点,在高性能制造方面拥有举足轻重的地位,被广泛应用于航空航天、船舶机械等领域。然而,在往复运动的工况条件下,工件之间的磨损对材料的性能影响最为显著,从而降低工件的服役寿命。因此,提高工件耐磨性能和延长服役寿命,对于扩展铝合金的使用范围具有非常重要的意义。在制备铝基复合材料的工艺中,搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP)技术是制备复合材料的新兴方式之一,所制备的复合材料具有优异的微观组织、不易产生界面反应等特点。所以,搅拌摩擦加工技术在铝基复合材料的生产中有巨大的应用潜力。针对搅拌摩擦加工制备铝基复合材料进行了综述,重点介绍了增强相的种类和含量,以及搅拌摩擦加工中的搅拌道次和焊接等参数,并且讨论了上述因素对铝基复合材料耐磨性能的影响。结果表明:随着增强相含量的增多,铝基复合材料的耐磨性能增强,但过多的含量反而会导致耐磨性能降低;随着搅拌道次的增加,有利于晶粒的细化,但是晶粒的细化程度过高,反而降低了铝基复合材料的耐磨性能。在此基础上,还研究了提高耐磨性能的机理。结果表明,在往复磨损过程中,材料的亚表层易形成动态再结晶,而动态再结晶尺寸对复合材料的耐磨性能有影响,过小的结晶尺寸会使耐磨性能下降。此外,还指出了搅拌摩擦加工制备铝基复合材料过程中存在的问题,如纳米增强相的团聚现象,以及选取适合FSP的工艺窗口等。最后,对FSP未来的研究趋势进行了展望。

关键词： 生物炭   FeS_(2)   复合   制备表征  

摘要： 生物炭是一种具有良好应用前景的吸附剂,经适当改性处理可获得优异的性能。近年来利用生物炭吸附处理有机污染物逐步成为研究热点,FeS_(2)与生物炭复合能够将原始生物炭比表面积大、孔隙结构丰富、官能团丰富、吸附性高的优点,与FeS_(2)纳米材料氧化还原活性高、电子运输能力强的优点相结合。本论文首先利用机械球磨法制备FeS_(2)/生物炭复合材料,可得到纳米级材料,且能够抑制材料团聚,在后续应用过程中提高FeS_(2)利用率,并对FeS_(2)/生物炭复合材料进行SEM-EDX与XRD表征。实验结果表明:复合材料均在2θ=33.04°,37.07°,40.76°,47.42°,56.27°等位置出现了明显的衍射峰,与黄铁矿FeS_(2)的特征峰(PDF#99-0087)对应,表明成功制备出了黄铁矿型FeS_(2),且FeS_(2)与生物炭成功结合;通过SEM-EDS与XRD图谱分析显示,利用机械球磨法按照球料质量比15∶1、FeS_(2)与生物炭质量比15∶1、Fe粉与S粉物质的量比1∶2、转速400 r/min,球磨72 h制备的复合材料为FeS_(2)/生物炭纳米材料。材料为球状或类球状、粒度分布较均匀、纯度较高、结晶度较好。