关键词： 实验教学   大型仪器   X射线光电子能谱仪   线上线下相结合  

摘要： 固体材料表面附近的几个原子层内具有与体相内不同的性质,许多重要物理化学过程和失效等均源于材料的表面和界面。X射线光电子能谱仪(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS),主要用于固体材料的表面元素成分和价态的定性和定量分析,是获得材料表面化学信息最多的一种表面分析仪器。为了发挥XPS在本科生人才培养中的作用,依托天津大学材料科学与工程学院教学及大型仪器管理平台的大型仪器资源,结合真实的材料表征过程,以BaTiO_(3)纳米粉体为研究对象,在原有的形貌、物相、结构表征基础上,利用X射线光电子能谱技术对样品表面的元素及其价态等进行了表征。通过线上线下相结合的“混合式”实验教学模式,既丰富了教学内容,又培养了学生利用XPS对材料进行表征分析的科研能力和科学素养。

关键词： 有机氟改性纳米二氧化硅   三乙氧基–1H   1H   2H   2H–十三氟–N–辛基硅烷   改性   环氧涂层   超疏水   混凝土   防护  

摘要： [目的]开发一种混凝土超疏水涂层材料,提升混凝土的使用寿命。[方法]以水玻璃作为硅源,通过溶胶-凝胶法制备纳米SiO_(2)的同时,使用三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷(PFOTES)进行表面改性,获得了有机氟改性纳米SiO_(2)(F-SiO_(2))。采用E-51环氧树脂(EP)作为成膜基质,F-SiO_(2)作为低表面能物质,酚醛胺T-31作为固化剂,在混凝土表面通过两步涂刷法制备了有机氟改性纳米SiO_(2)/环氧(F-SiO_(2)/EP)涂层,分析了混凝土的吸水性能、抗渗透性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能和抗冻融性能。[结果]F-SiO_(2)与EP的最佳质量比1∶5,F-SiO_(2)/EP涂层的静态水接触角和滚动角分别为168.2°和2.3°,表现出超疏水性能。经过紫外老化、砂纸摩擦、酸碱盐腐蚀或350℃高温测试后,该涂层仍表现出超疏水性(静态水接触角大于150°,滚动角小于10°),说明其耐久性优异。在混凝土表面涂刷F-SiO_(2)/EP涂层有效抑制了水分子和氯离子的渗透,缓解了混凝土的碳化,提升了混凝土的抗水、抗氯离子渗透性能及抗冻融性能。[结论]超疏水F-SiO_(2)/EP涂层作为一种性能优异的混凝土防护材料,在建筑和道桥领域具有广阔的应用前景。

关键词： 工程材料   PVA纤维   水泥基复合材料   配合比优化   力学性能   工程应用  

摘要： 为合理设计PVA纤维水泥基复合材料配合比,借助Design Expert软件,以PVA纤维掺量、粉煤灰掺量和水胶比为变量,抗压强度与抗折强度为响应变量,采用Central Composite Design响应面设计法,建立PVA纤维水泥基复合材料的力学性能回归模型,并对模型进行显著性分析、方差分析以及响应面综合分析,预测最佳材料组成并进行试验验证,开展工程应用。结果表明:借助响应面法建立的回归模型能较为准确地反映各影响因素与性能之间的相关关系,可信度达到97%以上;各因素对抗压强度的影响顺序为:水胶比>PVA纤维掺量>粉煤灰掺量,对抗折强度的影响顺序为:PVA纤维掺量>粉煤灰掺量>水胶比;经优化,PVA纤维水泥基复合材料最佳配合比为:PVA纤维掺量1.5%、粉煤灰掺量40%、水胶比0.25,综合性能最佳;工程应用效果显著,具有借鉴意义。

关键词： 课程改革   新能源材料   两性一度   电催化反应  

摘要： 将“两性一度”理念融入课程改革,依托科研平台引入案例教学,结合电催化CO_(2)还原等前沿内容,优化课程设置提升高阶性。通过多样化教学方法、鼓励学生参与科研、提高考核要求并组织学科竞赛,显著提高了学生的学习效果和教师的教学质量。该创新教学模式有效培养了学生的动手能力和数据分析能力,同时加深了对新能源材料的理解,有助于提升其科研创新能力。

关键词： 连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料   聚丙烯   力学性能   氨基化纳米二氧化硅   马来酸酐接枝聚丙烯  

摘要： 树脂本身强度及树脂与碳纤维之间的界面强度是影响连续碳纤维增强热塑性复合材料力学性能的重要因素。为了提高连续碳纤维增强聚丙烯基(CF/PP)热塑性树脂基复合材料的力学性能,本文通过添加马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)及氨基化纳米二氧化硅(SiO2-NH2)对高熔指PP进行改性,先后通过熔融浸渍和热压成型,制备连续碳纤维增强聚丙烯热塑性树脂基复合材料。结果表明:添加PP-g-MAH与SiO2-NH2使PP的结晶度提升2.5%,拉伸强度提升4.8%,弯曲强度提升5.3%;CF/PP复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别达到543.7 MPa和17.2 MPa,分别提升112.2%和66.0%。

关键词： 表面等离子体共振   纳米二氧化钛   光催化性能   表面修饰  

摘要： 光催化技术作为一种绿色环保的新型水处理手段,以其无二次污染、可循环利用等优势展现出广阔的应用前景。然而,以TiO_(2)这一典型光催化剂为例,其光量子效率低、禁带宽度大以及对可见光利用率不足等问题严重制约了其实际应用。近年来,基于贵金属(Au、Ag、Pt)的局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)被证明是提升光催化性能的一种有效策略。但贵金属的高成本限制了其大规模应用。通过系统总结LSPR增强光催化活性的机制与关键问题,并重点综述了以过渡金属、稀土金属和主族金属等非贵金属通过修饰TiO_(2),梳理等离子体增强光催化性能的最新研究进展,为开发高效、低成本的光催化剂提供了理论依据和技术参考。

关键词： 二氧化硅   气凝胶   制备   纺织品   应用  

摘要： 综述了二氧化硅(SiO_(2))气凝胶的制备方法及其在纺织领域的应用研究进展。SiO_(2)气凝胶的制备主要采用溶胶-凝胶法,包括合成、老化、溶剂置换、疏水改性和干燥等步骤。SiO_(2)气凝胶在纺织领域应用广泛,如用于织造防护纺织品、功能性纺织品和智能纺织品等,可显著提升纺织品的热防护、吸音、疏水等性能。溶胶-凝胶法生产SiO_(2)气凝胶工艺复杂、成本较高,且存在环境风险,未来的研究应聚焦于简化工艺流程、降低生产成本、提高材料性能和绿色化生产,同时进一步提升SiO_(2)气凝胶涂层织物的涂层耐久性、柔韧性及机械强度,以促进SiO_(2)气凝胶在纺织领域的应用。

关键词： 聚乙烯醇   聚碳酸亚丙酯   戊二醛   阻隔性能  

摘要： 以戊二醛为相容改性剂,采用熔融共混法制备聚乙烯醇/聚碳酸亚丙酯(PVA/PPC)复合材料,研究戊二醛和PPC的加入对PVA/PPC复合材料的结构、热学性能、力学性能和阻隔性能的影响。结果表明:PVA与PPC之间会产生氢键,戊二醛能够在PVA和PPC分子之间发生缩醛或者半缩醛反应;添加PPC和质量分数少于1%的戊二醛均会使PVA/PPC复合材料的黏度升高;PPC与戊二醛的添加会使复合材料中结合水含量降低,从而使复合材料的初始降解温度提高。随着PPC含量的升高,材料的拉伸强度先升后降,当PVA、PPC质量比为80∶20时,拉伸强度提高14.9%;随着戊二醛含量的升高,材料的拉伸强度也出现先升后降的现象,相比纯PVA,PVA、PPC、戊二醛质量比为80∶20∶0.5的复合材料拉伸强度提升23.9%。PPC和戊二醛的引入均能够提高复合材料的二氧化碳和水蒸气阻隔性能。相比纯PVA,PVA、PPC质量比为80∶20和PVA、PPC、戊二醛质量比为80∶20∶1的复合薄膜,二氧化碳透过系数(CDP)分别下降42.4%和56.9%,而水蒸气透过系数(WVP)分别下降34.4%和44.9%。

关键词： 玻纤增强   聚醚砜   湿热   老化  

摘要： 通过加速老化研究玻纤增强聚醚砜(PES)在高温高湿和水煮条件下的性能变化,观察和表征湿热老化对玻纤增强体系的结构和性能影响,并分析不同体系的玻纤增强PES复合材料加速老化后性能情况。实验结果表明,高温高湿和水煮老化过程中,玻璃纤维增强复合材料的吸水率随湿度的增大而增大,而达到同一吸湿量所需要的时间也随之缩短。同时在湿和热的情况下,水分加速渗透到材料内部,导致树脂基体和玻纤/树脂界面黏结造成破坏从而引起较为复杂的老化行为。

关键词： 介孔二氧化硅   纳米材料   牙周炎   抗炎  

摘要： 目的:探讨负载盐酸米诺环素(minocycline hydrochloride,MH)的纳米二氧化硅微球(nano-silica microspheres,MSNion)对大鼠牙周炎炎症调控的效果。方法:通过经典St?ber法制备介孔二氧化硅(mesoporous silica,MSN),掺杂羟基磷灰石后得到MSNion。通过磁力搅拌将MH载入MSNion,利用电荷相互作用将具有抗炎抑菌作用的壳聚糖(chitosan,COS)吸附于其表面,形成MH@MSNion@COS微球,通过电镜、X射线衍射对微球进行表征。分为对照组(control)、MH组、MSNion@COS组和MH@MSNion@COS组。利用CCK-8细胞实验评估各组细胞毒性,ELISA试剂盒检测各组炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、i NOS、IL-10)的表达水平。在大鼠牙周炎模型中,按照细胞实验的分组进行处理,第0、1、2、4周时测量大鼠牙周探诊深度(probing depth,PD)及牙龈指数(gingival index,GI),第4周时收集各组大鼠外周血,利用ELISA试剂盒检测血清中的炎症因子水平。结果:制备得到粒径110 nm左右的纳米颗粒,电镜观察为规则球形。MH@MSNion@COS在第8天时降解为结构不清晰的碎片。体外药物释放测定显示,MH缓慢释放,释放率在第15天左右达到80%。细胞实验显示,MH@MSNion@COS组在50μg/mL时,表现出最佳促细胞增殖活性(P<0.05),细胞活性显著高于MH组、MSNion@COS组(P<0.05),MH组与MSNion@COS组相比无显著差异。ELISA结果显示,第1天时,MH@MSNion@COS组各炎症因子表达显著低于LPS组(P<0.01),但与MH组、MSNion@COS组相比无显著差异,第3天时,MH@MSNion@COS组M1型炎症因子表达较对照组减少,M2型炎症因子表达较对照组增加(P<0.05)。大鼠牙周炎各组给药后,MH@MSNion@COS组PD、GI显著下降,与其他各组相比差异显著(P<0.05),炎症因子量显著低于其他各组(P<0.05)。结论:MH@MSNion@COS在体外及大鼠牙周炎模型中具有较好的炎症调控作用。