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《东华大学学报(自然科学版)》2022至今材料学院高下载论文(高被引除外)
01
对位芳纶的结构与缺陷对其力学性能的影响
路慧颖;唐凯;雒瑞银;张建红;刘书杰;于宏广;林威宏;王忠伟;杜志林;滕翠青 | 2023-12-18
摘要:聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维具有优异的力学性能、耐化学腐蚀性能以及阻燃性能,在航空航天、国防、民用等领域得到了广泛应用,是一种新型战略性材料。对4种不同规格的对位芳纶的力学性能、相对分子质量、聚集态结构以及纤维表面及内部缺陷进行研究,建立纤维结构、缺陷与性能之间的关系。结果表明:在具有相同化学分子结构的前提下,聚合物相对分子质量是影响纤维力学性能的重要因素之一,随着相对分子质量的增加,纤维的强度和模量增加。对位芳纶的拉伸强度主要与其结晶度、取向度、表面缺陷以及内部微孔缺陷有关,其中结晶度和微孔缺陷最为重要。纤维的模量主要与纤维的取向度有关,结晶度及纤维内外部缺陷对纤维模量的影响较小。
关键词:聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维;相对分子质量;聚集态结构;缺陷;力学性能
02
阻燃丙烯酸树脂涂料的制备及其性能
杨晨曦;谢明;刘丝梦;陈龙;孙俊芬 | 2024-01-16
摘要:为解决丙烯酸树脂在使用过程中存在阻燃性能低的问题,通过超声和机械搅拌相结合的方法在丙烯酸树脂乳液中加入由聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)以不同配比复合而成的膨胀型阻燃剂(IFR),制得阻燃丙烯酸树脂涂料(PA-IFR)。利用红外光谱仪、X射线衍射仪、铅笔硬度计和极限氧指数仪对PA-IFR的化学结构、透光率、硬度以及阻燃性能进行测试。结果表明:当膨胀型阻燃剂的质量分数为30%,APP/PER/MEL的配方比为2∶1∶1时,PA-IFR的硬度达到5H,极限氧指数LOI值达32.6%,属于难燃材料。
关键词:丙烯酸树脂;膨胀型阻燃剂;极限氧指数;阻燃涂料;硬度
03
化学接枝聚乙二醇单甲醚的氧化石墨烯/聚丙烯相变材料
赵唯栋;谢明;包建坤;姚锋华;陈龙;孙俊芬 | 2024-04-12
摘要:在聚乙二醇单甲醚(MPEG)中引入具有三嗪环结构的2-氨基-4,6-二氯-1,3,5-三嗪(ADCT),将MPEG的-OH接枝在ADCT的三嗪环4、6位制备具有三嗪环结构的MPEG(ADMT),然后负载于载体材料氧化石墨烯(GO)得到定形相变材料(FSPCM),利用双螺杆挤出机将FSPCM与聚丙烯(PP)熔融共混,制备FSPCM质量比为5%、10%、15%的PP/FSPCM共混材料,并采用1H NMR、FT-IR、DSC、热台测试等试验手段对ADMT、FSPCM、PP/FSPCM共混材料进行表征。研究结果表明:FSPCM结晶焓值为96.1 J·g-1,在250℃下仍保留较好的定形效果。10%质量比的PP/FSPCM相变焓值为9.10 J·g-1,焓值效率为60.7%。
关键词:复合材料;定形相变材料;化学接枝;聚乙二醇单甲醚
04
基于h-BN/Al2O3共混涂层改性聚酰亚胺复合隔膜的制备与性能
张楷沅;赵昕;董杰;张清华 | 2023-01-30
摘要:通过非溶剂诱导相转化法制备高孔隙率的聚酰亚胺(PI)隔膜,并以六方氮化硼(h-BN)与纳米氧化铝(Al2O3)为共混涂层对PI隔膜进行涂覆改性。通过调控h-BN与Al2O3质量比得到不同涂层效果的PI复合隔膜,并对其化学结构及微观形貌进行表征,同时探究隔膜的综合电化学性能以及隔膜对锂枝晶的抑制效果。结果表明,PI复合隔膜在h-BN与Al2O3的质量比为8∶2时,综合电化学性能最优,离子电导率与锂离子迁移数分别达0.871 mS/cm和0.54,在5 C高倍率下的放电比容量为118.9 mA·h/g,经过1 C电流密度下300圈循环后的容量保留率为80.2%,且能有效抑制锂枝晶的生长,保证电池长时间循环工作的稳定性。
关键词:聚酰亚胺;六方氮化硼;纳米氧化铝;共混涂层;锂枝晶
05
抗污型CFC/TiO2光热织物的制备及其在海水淡化中的应用
张晓涵;李小龙;朱波;张丽莎 | 2024-03-28
摘要:太阳能光热海水蒸发被认为是解决淡水危机的有效策略,但实际海水中存在油污和有机污染物,长期蒸发过程中污染物会黏附在光热膜表面,致使膜的蒸发性能下降。为实现海水的长期抗污型蒸发,制备兼具光热和光催化性能的碳纤维布(CFC)/TiO2织物。以CFC为衬底,通过水热法在其表面生长TiO2纳米棒阵列(TiO2纳米棒直径约为0.47μm、长度约为1.49μm)。结果显示:CFC/TiO2织物表现出超亲水和超疏油特性,同时具有宽光谱(280~2500 nm)光吸收性能(光吸收效率约为88%);在模拟太阳光激发下,CFC/TiO2还可光催化降解有机污染物,如在200 min内降解73%的盐酸四环素。将CFC/TiO2光热薄膜构筑成倾斜式海水蒸发器,在模拟阳光(光强为1 kW/m2)照射下,部分海水被蒸发,蒸发速率达1.68 kg/(m2·h),浓缩后的海水在织物底端滴落,长期蒸发不析盐。这种光热/光催化织物有望推动太阳能海水淡化走向实际应用。
关键词:太阳能光热海水蒸发;抗污;碳纤维布;二氧化钛;抗析盐
06
基于邻域去噪及图像差分的碳纤维丝束展宽表面缺陷检测
钱小敏;甘学辉;刘香玉;卢瑶瑶;张晓晓;巨安奇;马晓建 | 2024-04-03
摘要:碳纤维展宽质量是影响预浸料质量的一个关键因素,人工检测存在误差大、效率低等问题。为提高碳纤维展宽质量的检测效率和准确度,提出基于邻域去噪及图像差分的碳纤维丝束展宽表面缺陷检测方法。针对碳纤维丝束表面光照不均导致的缺陷细节表征问题,采用一种筛选邻域孤点填充的降噪方法。该方法通过筛选出可适应大小的邻域孤点后进行背景填充,实现图像降噪,并将待检测图像与滤波处理后的背景图像进行差分运算,以提取缺陷区域。通过搭建的碳纤维丝束展宽表面缺陷检测系统进行实验,结果表明,该方法可对大丝束碳纤维展宽后表面劈裂、明缝、起毛等缺陷进行较为准确的检测,缺陷准确检出率为96.9%,满足工程实际生产需要。
关键词:表面缺陷检测;降噪算法;碳纤维丝束;图像处理
07
聚吡咯基温敏凝胶的制备及性能研究
邹锐;陈晓亮;张丽莎;余诺 | 2024-04-15
摘要:为了明确纳米温敏凝胶在光控药物释放和光热治疗等方面的应用价值,通过无皂乳液聚合法,使用单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与壳聚糖(CS)合成了体积相转变温度为38.5℃,并具有明显的温敏性的PNIPAM/CS复合温敏凝胶;利用原位吸附法在PNIPAM/CS凝胶颗粒表面生长聚吡咯(PPy)光响应层,获得结构为球形,尺寸分布为100~200 nm的PNIPAM/CS@PPy纳米凝胶。当温度从20℃增加到42℃时,凝胶颗粒的水合粒径从250 nm下降到140 nm,表现出温度变化驱动的体积收缩性能。研究结果表明:纳米凝胶颗粒具有较强的吸收近红外光功能;在808 nm激光照射下,纳米凝胶具有强光热转换性能,其光热升温随着浓度的增加而增强;PNIPAM/CS@PPy在温控药物释放和光热治疗等方面具有潜在的应用价值。
关键词:温敏凝胶;纳米凝胶;聚吡咯;光热效应
08
生物基半芳香族共聚酰胺PA5T/56与脂肪族聚酰胺PA56的性能对比
张海洋;郭小炜;宋云鹤;田卫东;管清宝;游正伟 | 2023-10-17
摘要:生物基聚酰胺PA56凭借其绿色低碳的原料来源以及与商业化PA66相近的综合性能而受到关注,但受限于脂肪族的柔性主链结构,无法满足高温场景下的使用需求。为解决上述问题,引入对苯二甲酸构筑生物基半芳香族共聚酰胺PA5T/56,对PA5T/56的结构及性能进行系统研究,并与生物基脂肪族聚酰胺PA56进行对比分析。红外光谱与核磁共振氢谱的表征结果验证了PA5T/56与PA56结构上的差异;相比PA56,PA5T/56具有高玻璃化转变温度(tg=113℃)、优异的热稳定性(td, 5%=392℃,tdmax=423℃),以及更佳的热机械性能,同时其在高温下具有适宜加工的熔体黏度(<103 Pa·s),这些优势赋予生物基半芳香族PA5T/56广阔的应用前景。
关键词:生物基聚酰胺;半芳香族聚酰胺;脂肪族聚酰胺;熔融结晶行为;热稳定性;热机械性能;流变行为
09
聚苯胺与氧化钨二水合物双波段电致变色复合薄膜制备及性能
谢鸿杰;范苏娜;张耀鹏 | 2024-05-14
摘要:聚苯胺(PANI)是一种导电性能优越的高分子材料,被广泛应用于电致变色或超级电容器等领域。在可见光波段(400~780 nm),它表现出优异的电致变色效果,但对于近红外波段(波长大于780 nm)的调控能力有限,控温能力仍有待提高。为提升PANI在近红外波段的调控能力,将氧化钨二水合物(WO3·2H2O)阴极变色材料与PANI复合。采用旋涂法制备WO3·2H2O@PANI复合薄膜,并对其进行表面形貌分析与电致变色研究。结果表明WO3·2H2O@PANI复合薄膜在近红外波段的电致变色性能得到显著提升,并且与ITO玻璃表面结合力更佳。因此,该复合薄膜的电化学稳定性和光学稳定性均有较大提升。
关键词:双波段电致变色;聚苯胺;氧化钨二水合物;电化学稳定性
10
含酮羰基热固性液晶聚芳酯的设计合成与性能
韩雨菲;刘萍;庄耀中;胡兴其;姚敏刚;管清宝;游正伟 | 2024-03-02
摘要:液晶聚芳酯(LCPs)具有优异的热稳定性和力学性能,被广泛应用于航空航天、电子工业等前沿领域,但LCPs面临高熔点(tm>350℃)所带来的加工难题。利用活性端基苯炔基封端LCPs主链,在不破坏液晶性的基础上有效调控分子量并降低聚合物熔点,获得综合性能优异的液晶聚芳酯固化物(LCTs);调控的主链结构可进一步调控LCTs的热学性能。通过一步熔融缩聚法合成由对羟基苯甲酸(HBA)、对苯二甲酸(TA)、对苯二酚(HQ)、4,4′-二羟基二苯甲酮(DHBP)和2,6-萘二甲酸(NDA)构成主链并由苯炔基封端的LCTs。为进一步研究酮羰基与LCTs热学性能的关系,调节HQ与DHBP的比例合成一系列LCTs。结果表明:制得的LCTs均具有高热稳定性(td, 5%>470℃)、典型向列相液晶纹影织构与取向微纤形貌;酮羰基的引入影响分子链的规整度及软硬段比例,随着酮羰基含量增多,LCTs的玻璃化转变温度降低。
关键词:液晶聚芳酯;酮羰基;苯炔基;熔融缩聚;高性能聚合物
11
P3HT纳米纤维的制备及其光催化制氢性能
韩连合;赵湘怡;许宋杰;乔小兰 | 2023-11-07
摘要:为研究纤维膜光催化剂的产氢效果,以共轭聚合物半导体聚(3-己基噻吩)(poly(3-hexylthiophene, P3HT)和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)的共混溶液为纺丝溶液,采用静电纺丝法制备系列P3HT/PMMA纳米纤维,并对其光催化分解水制氢性能进行测试分析。利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对不同的P3HT/PMMA纳米纤维的表观形貌及相关性质进行表征。SEM图显示,当纺丝液分别以氯仿/氯苯和氯苯为溶剂时,纳米纤维形貌表现出明显差异;紫外-可见吸收光谱显示纳米纤维中P3HT为光催化活性成分,其中以氯苯为溶剂、空气湿度80%时制得的纳米纤维产氢速率最佳(145μmol/(h·g));XRD、接触角和电流测试与分析表明,P3HT以非晶结构均匀分散在纳米纤维中,且纳米纤维膜疏水程度越低,制氢速率越高。P3HT纤维化可有效提高其光催化制氢性能,不仅为光解水制氢提供了新思路,还为可溶液加工的线性共轭聚合物半导体提供了新的应用领域。
关键词:光催化制氢;静电纺丝;纳米纤维;聚(3-己基噻吩)(P3HT)
12
Lyocell长丝热定型工艺对其结构性能的影响
崔世强;张阳;王会杰;张玥;张玉梅;王华平 | 2022-10-24
摘要:针对Lyocell长丝热定型工艺尚不明确的问题,采用干喷湿纺技术制备Lyocell水洗丝,研究热定型张力、温度和时间等工艺参数对Lyocell长丝力学性能和尺寸稳定性的影响,并结合广角X射线衍射、小角X射线散射以及双折射率等测试分析了不同条件下长丝结晶、取向以及微孔等结构的变化规律,阐明了热定型条件下长丝结构与性能的关系。结果表明:温度为110~130℃时,3 min的热定型可保证长丝中水分的去除,在热定型过程中长丝的晶区结构基本不变,微孔尺寸的减小以及非晶区纤维素分子链段的收缩,提高了长丝的致密化程度并降低了取向程度;施加0.5~2.3 cN/dtex的张力,长丝的断裂强度、初始模量不易发生弱化,且干热收缩率低于0.7%。施加适当张力的热定型有效抑制了非晶区链段的解取向,保持了纤维高结晶、高取向的结构特点,从而保证了Lyocell长丝的力学性能和尺寸稳定性。
关键词:Lyocell;长丝;热定型;结构性能
13
纳米芳纶导热复合绝缘膜的制备与性能
夏承皓;董杰;赵昕;滕翠青 | 2022-11-23
摘要:为得到绝缘性能好、导热性能优异的复合材料,将纳米芳纶(ANF)与氮化硼纳米片(BNNS)进行复合,制备ANF/BNNS导热复合绝缘膜。以聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚合物粉末为原料,通过添加少量质子供体辅助去质子化法制备ANF分散液。将BNNS作为导热填料加至ANF分散液中,通过涂膜、“溶胶-凝胶”转化、干燥去溶剂等步骤制备ANF膜及ANF/BNNS复合膜,对其力学性能、导热性能等进行研究。结果表明:ANF/BNNS复合膜具有良好的力学性能和导热性,当BNNS质量分数为25%时,复合膜的拉伸强度为30.5 MPa,弹性模量为1.2 GPa;复合膜的面内导热系数增加到7.523 W/(m·K),垂直导热系数为0.306 W/(m·K),相比ANF膜,分别提高26.6%和157.1%。
关键词:纳米芳纶;复合绝缘膜;氮化硼;溶胶-凝胶;导热系数
14
基于萘核的A-D-A型非稠环受体合成及其高开路电压有机太阳能电池应用
张宇;朱雨轩;董方亮;马在飞;王明 | 2024-05-14
摘要:为获得高性能、低成本、结构简单的非稠环电子受体分子,拓展其商业化应用的范围,以3,7-二溴萘-2,6-二醇和2,6-二溴萘-1,5-二醇为原料通过烷基化反应、Stille偶联、Knoevenagel 缩合反应等合成了两个异构化非稠环小分子电子受体26NO4F和15NO4F,并对其光学吸收、能级、热性能、光伏器件与形貌等性能进行表征。研究结果表明:在有机光伏器件中,使用PM7作为给体聚合物,PM7:26NO4F和PM7:15NO4F器件的开路电压(Voc)均超过1.0 eV,但PM7:26NO4F器件具备更高的短路电流(Jsc)和填充因子(FF),其光电转化效率(PCE)为6.01%,高于PM7:15NO4F器件的5.05%。提出一种基于萘核的高Voc电子受体分子设计思路,揭示了烷氧基取代位置对非稠环电子受体性能的影响。
关键词:有机太阳能电池;非稠环受体;异构化;高开路电压
15
新型甲基功能化共价有机框架材料的制备及二氧化碳吸附性能
陈田;郑琦;王连军;江莞 | 2024-07-12
摘要:为提高共价有机框架(COFs)材料的结晶度,从而提高其在气体吸附领域的应用,使用2,5-二甲基对苯二甲酰肼(Th-(Me)2)与2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪(TFPT)作为构筑单元,采用溶剂热法成功合成新型甲基功能化COF材料(COF-Th-Me)。利用粉末X射线衍射、红外光谱、固体核磁共振碳谱、氮气吸附-脱附和热重分析等方法,结合理论模拟对COF-Th-Me结构性质进行研究,并对其二氧化碳吸附性能进行分析。结果表明,与无甲基功能化COF(COF-Th)相比,COF-Th-Me的结晶度明显提高,结构表现为AA堆积结构(加权图形方差因子Rwp=2.00%,图形方差因子Rp=1.53%),具有较高的热稳定性。COF-Th-Me在273 K和0.1 MPa条件下,对二氧化碳气体的吸附量达到了27.6 cm3/g,由此可知其在气体吸附领域具有潜在应用价值。
关键词:共价有机框架;结构模拟;溶剂热法;二氧化碳吸附
16
二氧化硅增强复合电解质的电致变色纤维
翟凯悦;范庆超;吴锡录;侯成义;张青红;李耀刚;王宏志;李克睿 | 2024-05-13
摘要:具有光反射调节的电致变色纤维在智能服装、自适应伪装等领域具有广阔的应用前景,但现有的电致变色纤维在实际应用中仍面临电化学稳定性差、切换速度慢等问题。使用SiO2纳米颗粒对电致变色电解质进行改性,对基于改性电解质制备的电致变色纤维的光学性能、电化学性能进行讨论,同时分析SiO2纳米颗粒对变色材料稳定性的影响。结果显示:SiO2改性电致变色纤维的着色效率达53.1 cm2/C,展现出较快的切换速度(22.9/12.6 s);300个电化学循环后,仍具有良好的变色稳定性(光学反射对比度保持初始值的58.3%)。未掺杂SiO2改性的电致变色纤维的着色效率(20.2 cm2/C)较低、切换速度(34.7/38.4 s)较慢。此外,电致变色纤维器件具有优异的机械柔性,在可穿戴显示等领域展现出潜在的应用价值。
关键词:SiO2;电致变色;纤维;变色稳定性;变色切换速度
17
磷脂改性镓基金属-有机框架的制备及其抗菌性能研究
崔康乐;余诺;陈志钢 | 2024-04-28
摘要:抗生素的滥用会加速细菌进化并产生超级耐药菌,因此急需开发新型高效的非抗生素基抗菌剂。以氯化镓(GaCl3)和四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)为原料,通过自组装法制备了具有镓离子和光动力双重抗菌活性的Ga-TCPP框架(Frameworks)材料(GaTF)。利用卵磷脂( PC)进行表面改性,得到良好生物相容性的GaTF@PC。GaTF@PC在655 nm光源照射下可有效产生单线态氧,并在磷酸盐缓冲液中逐渐解离,从而释放出Ga3+。以大肠埃希菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)为实验菌种研究了材料浓度、光照强度对抗菌性能的影响。抗菌实验结果显示,GaTF@PC的抗菌效果与材料浓度和光照强度呈正相关。当材料浓度为30μg·mL-1时,经光强为100 mW·cm-2的655 nm光源照射10 min后,对E.coli和S.aureus的抗菌率均达99%以上,具有良好抗菌效果。
关键词:镓;金属有机框架;抗菌;自组装;纳米颗粒
18
同轴电缆用超疏水二氧化硅@石英纤维复合材料的性能研究
张港澳;秦宗益;张亚闪;侯成义;张青红;李耀刚;靳志杰;王宏志;李克睿 | 2024-05-13
摘要:具有低介电常数的SiO2复合材料在低介电和隔热保温材料领域有着广阔的应用前景,但SiO2复合材料在实际应用中存在吸水性强、保存条件苛刻等问题。使用疏水改性剂(六甲基二硅氮烷(HMDS)、硬脂酸、十二烷基硫酸钠)对SiO2@石英纤维复合材料进行改性,研究疏水改性剂类型及质量分数对复合材料疏水性能和介电性能的影响。结果表明,3%的HMDS改性复合材料的疏水改性效果最好(接触角为151.6°),保存240 d后接触角最低为132.6°,200℃煅烧后复合材料的介电常数低至1.87。将疏水改性SiO2@石英纤维复合材料制成同轴通信电缆,所得电缆的电压驻波比为1.48,衰减值为1.56 dB,特性阻抗为48Ω。疏水改性复合材料具有优异的电缆性能,在通信电缆等领域展示出潜在的应用价值。
关键词:SiO2@石英纤维复合材料;低介电常数;疏水改性;同轴电缆
19
溶剂热法制备聚酰亚胺微球及其电化学性能
李舒冰;王振兴;赵昕;董杰;张清华 | 2023-08-15
摘要:为了研究聚酰亚胺(PI)作为锂离子电池负极材料时的电化学性能,以苯二胺(PDA)为二胺单体,采用溶剂热法将其分别与苯酮四羧酸二酐(BTDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)和二苯醚四甲酸二酐(ODPA)单体合成了3种化学结构不同的聚酰亚胺(PI)。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、扫描电子显微镜(SEM)分别表征了BTDA-PDA、BPDA-PDA、ODPA-PDA型PI聚合物的结构和微观形貌,并分别探究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:BTDA-PDA型PI在0.1 mA/g的低电流密度下循环100次后,其容量保持率为97.8%;在10.0 mA/g的大电流密度下,BTDA-PDA型PI放电比容量为125.1 mA·h/g;当电流密度返回到0.1 mA/g时,BTDA-PDA型PI的容量保持率接近105%,表现出良好的电化学性能。因此,BTDA-PDA型PI电极材料具有一定的实际应用价值。
关键词:聚酰亚胺;微球;溶剂热反应;负极材料;锂离子电池
20
基于n型柔性半导体的有机晶体管及其电子-离子双响应特性
摘要:为了研究n型有机混合离子电子导体电子-离子双响应特性及分子量对载流子迁移率的影响,采用具有平面刚性的梯形分子链结构的高分子量聚苯并二咪唑苯并菲绕啉二酮制备高性能有机电化学晶体管,并对晶体管紫外可见吸收光谱和晶体管器件电气性能进行表征。结果表明,利用高分子量聚苯并二咪唑苯并菲绕啉二酮制备的n型有机电化学晶体管表现出极高的响应速度(0.034 s)、高载流子迁移率(4.72×10-3 cm2/(V·s)),以及在水系电解液中优异的稳定性(稳定运行超过120次脉冲循环)。
关键词:有机晶体管;n型柔性半导体;电子-离子双响应特性;聚苯并二咪唑苯并菲绕啉二酮;载流子迁移率
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