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凝胶材料在文物表面污渍去除中的研究进展

应用化学 2021年第11期38卷 1441-1453页

作者：牛贺强武发思王丽琴樊再轩敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心敦煌736200 古代壁画保护国家文物局重点科研基地敦煌736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心敦煌736200 西北大学文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室西安710069

凝胶材料因在文物表面污渍去除方面清洁效果良好备受保护修复工作者关注。本文比较分析了文物表面污渍传统清洁方法,概括性阐述经典凝胶材料、凝胶材料研究进展和当前存在的问题、创新凝胶的研发及其未来发展趋势。得出了限制凝胶材料... 详细信息

凝胶材料因在文物表面污渍去除方面清洁效果良好备受保护修复工作者关注。本文比较分析了文物表面污渍传统清洁方法,概括性阐述经典凝胶材料、凝胶材料研究进展和当前存在的问题、创新凝胶的研发及其未来发展趋势。得出了限制凝胶材料在绘画、壁画和油画等类型文物清洁中广泛应用的主要原因,即种类不足、性能和应用效果长期性监测的缺乏,以及清洁效率和深度不佳。为凝胶材料今后在文物保护中的研究发展和推广应用提供重要参考。

关键词：凝胶材料文物保护清洁效果清洁去污

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节能高分子材料在建筑领域的应用研究进展

合成树脂及塑料 2023年第6期40卷 67-70页

作者：李江燕郑州理工职业学院河南郑州451150

介绍了节能高分子材料在建筑领域的应用研究进展。发泡聚苯乙烯板的制备过程中加入改性二氧化硅凝胶、膨润土与氯化聚乙烯可以得到密度较低、泡孔稳定的高抗压发泡聚苯乙烯板。由聚酯多元醇与聚醚多元醇并添加阻燃剂等助剂配制的组合聚... 详细信息

介绍了节能高分子材料在建筑领域的应用研究进展。发泡聚苯乙烯板的制备过程中加入改性二氧化硅凝胶、膨润土与氯化聚乙烯可以得到密度较低、泡孔稳定的高抗压发泡聚苯乙烯板。由聚酯多元醇与聚醚多元醇并添加阻燃剂等助剂配制的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯反应可以制备高阻燃低温发泡门窗穿条用聚氨酯泡沫。采用三聚氰胺异氰酸酯对热固性酚醛树脂进行化学改性可以改善酚醛泡沫的保温性能和阻燃性能。采用冠醚二醛对酚醛树脂进行改性可以提高酚醛树脂凝胶材料的耐热性能。粉末状石蜡、粉末状高密度聚乙烯中添加纳米级可膨胀石墨、氢氧化镁和氢氧化铝粉末可以制备建筑外墙用阻燃定形相变材料。

关键词：聚苯乙烯聚氨酯酚醛树脂保温材料凝胶材料相变储能材料

通过溶剂置换可逆切换高分子凝胶的结构与性能

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Science China Materials 2022年第2期65卷 547-552页

作者：徐礼桔邱东 Beijing National Laboratory for Molecular Sciences Laboratory of Polymer Physics and ChemistryCAS Research/Education Center for Excellence in Molecular SciencesInstitute of ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

动态自适应高分子凝胶具备可逆转变的特性,如可切换的力学状态,因而具有更多样化的功能及应用,受到广泛关注.然而,大多数现有材料的可切换状态或可逆转变能力有限.本文利用高分子-高分子间相互作用与高分子-溶剂间相互作用的竞争,发展... 详细信息

动态自适应高分子凝胶具备可逆转变的特性,如可切换的力学状态,因而具有更多样化的功能及应用,受到广泛关注.然而,大多数现有材料的可切换状态或可逆转变能力有限.本文利用高分子-高分子间相互作用与高分子-溶剂间相互作用的竞争,发展了一种溶剂置换策略来可逆切换动态凝胶的交联网络结构及其力学性能.当高分子-高分子间相互作用优于高分子-溶剂间相互作用时,高分子网络由松散的交联模式转变为密集的交联模式,此时,凝胶从软弱的状态转变为强韧的状态.这种转变可以通过恢复高分子-溶剂间相互作用而逆转.此外,该力学性能可调的高分子凝胶在极端条件下还表现出不干燥和抗冻的性质.这项工作提出了一种简单而高效的可逆调控高分子凝胶结构与性能的策略,并为设计开发智能和适应性凝胶材料提供了理论基础.

关键词：高分子凝胶凝胶材料交联网络结构分子间相互作用力学状态溶剂置换极端条件高分子网络

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棒磨时间对钢渣制备凝胶材料性能的影响

矿产综合利用 2023年

作者：汤雪赵恒泽齐艺裴李晔华北理工大学应急管理与安全工程学院河北省矿业开发与安全技术重点实验室

这是一篇材料科学领域的论文。为了提高钢渣活性，通过棒磨对钢渣进行物理激活，并以激活后的钢渣为原料制备凝胶材料，利用XRD、FT-IR、SEM和激光粒度分析等方法对钢渣原料及其制备的凝胶材料进行表征，探究棒磨时间对材料性能的影响... 详细信息

这是一篇材料科学领域的论文。为了提高钢渣活性，通过棒磨对钢渣进行物理激活，并以激活后的钢渣为原料制备凝胶材料，利用XRD、FT-IR、SEM和激光粒度分析等方法对钢渣原料及其制备的凝胶材料进行表征，探究棒磨时间对材料性能的影响规律。实验表明：棒磨能够增加钢渣的活性，促进凝胶相产生。随着棒磨时间延长到90 min，钢渣比表面积从1.08 m2/g提高至1.99 m2/g，粒径从5.57 μm下降到3.02 μm，活化能从93.278 kJ/mol提高到165.529 kJ/mol。利用钢渣制备的凝胶材料，其开孔孔隙率随棒磨时间的延长而减少，而体积密度和抗压强度则随棒磨时间的增加而升高，分别为8.47%、1.76 g/cm3和3.04 MPa。在碱性条件下，钢渣的反应过程既包括C2S、C3S等的水化过程，也包括地质聚合反应过程，而棒磨时间对后者的影响更加显著。

关键词：材料科学钢渣凝胶材料棒磨官能团活化能

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纤维素基功能材料

工程科学与技术 2019年第5期51卷 9-16页

作者：杜开峰乔亮智四川大学化学工程学院四川成都610065

纤维素是地球上最为丰富的生物质资源,具有易降解、可再生、无毒性且廉价易得等优点,可以代替石化资源生产各种高附加值功能材料。从纤维素资源利用出发,综述了近年来纤维素基功能材料的最新研究进展,重点介绍4种主要形态纤维素材料的... 详细信息

纤维素是地球上最为丰富的生物质资源,具有易降解、可再生、无毒性且廉价易得等优点,可以代替石化资源生产各种高附加值功能材料。从纤维素资源利用出发,综述了近年来纤维素基功能材料的最新研究进展,重点介绍4种主要形态纤维素材料的功能及其应用。内容包括:纤维素多孔微球合成和孔结构调控,及其在吸附分离和药物释放领域的研究进展;纤维素水凝胶和气凝胶及其在医用、诊断、电极、分离材料领域的最新开发与应用进展;其他纤维素基功能材料,如高透光度和高韧性的纤维素膜、高韧性和可编织性的纤维素纤维材料,以及在纺织、光电及智能材料领域的应用。最后对纤维素基功能材料的未来发展提出一些设想,并讨论了在发展过程中面临的关键科学问题,为纤维素基功能材料下一步的研发和应用提供有价值的参考和指导。

关键词：资源开发纤维素微球凝胶材料吸附分离智能诊断

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三种凝胶材料清洁烟熏壁画的模拟试验及效果评估

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文物保护与考古科学 2022年第5期34卷 53-62页

作者：牛贺强武发思王卓甘肃省敦煌文物保护研究中心(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 古代壁画保护国家文物局重点科研基地(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室(西北大学) 陕西西安710127

烟熏污染是古代壁画的主要病害之一,严重影响其艺术价值和视觉效果。针对石窟和殿堂壁画的烟熏病害,高仿真制作了轻度、中度和重度烟熏试块,采用卡波姆凝胶、琼脂凝胶和结冷胶开展烟熏清洁实验,并利用显微镜观察、剖面分析和红外光谱(FT... 详细信息

烟熏污染是古代壁画的主要病害之一,严重影响其艺术价值和视觉效果。针对石窟和殿堂壁画的烟熏病害,高仿真制作了轻度、中度和重度烟熏试块,采用卡波姆凝胶、琼脂凝胶和结冷胶开展烟熏清洁实验,并利用显微镜观察、剖面分析和红外光谱(FTIR)分析烟熏污渍形态、胶结状态及评估清洁效果。结果表明,三种凝胶材料对轻度和中度烟熏试块的清洁效果较好;并能不同程度地减轻重度烟熏,使黑褐色污染变为浅灰色,其中卡波姆凝胶清洁效果为佳。便携式显微镜观察清洁界面可见,未清洁区密集分布着黑褐色污渍颗粒,清洁区污渍颗粒大幅减少;相较而言,无涂层壁画经清洁后亦有少量污渍颗粒与颜料颗粒交替相间分布,而涂层壁画清洁后除重度烟熏试块表面有少数褐色小泡状结构外,其余均无污渍,清洁后可完全再现颜料本色,壁画亮度明显提升。清洁区经FTIR检测,表面无凝胶残留。然而,清洁效果受壁画有无涂层、老化程度、并发脆弱性病害、烟熏或灼烧程度、污渍与壁画颜料结合程度以及导致烟熏的燃料介质差异等多种耦合因素共同影响。当前凝胶清洁仅适宜于涂层壁画烟熏和无涂层壁画非重度烟熏的清洁。本研究为壁画烟熏病害的清洁提供了参考和借鉴。

关键词：凝胶材料古代壁画烟熏污染清洁去污仿真模拟

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无机亚纳米线有机凝胶锁定易挥发有机分子

化学进展 2022年第8期34卷 1643-1644页

作者：李景虹清华大学化学系北京100084

凝胶是一类具有广泛应用背景的物质存在形态,在柔性电子器件和制动器、组织工程和储能器件等领域具有广泛的应用[1]。目前,人们已经可以利用聚合物或无机纳米材料等凝胶剂轻松地制备得到各种各样的水凝胶。与水分子的氢键相比,挥发性有... 详细信息

凝胶是一类具有广泛应用背景的物质存在形态,在柔性电子器件和制动器、组织工程和储能器件等领域具有广泛的应用[1]。目前,人们已经可以利用聚合物或无机纳米材料等凝胶剂轻松地制备得到各种各样的水凝胶。与水分子的氢键相比,挥发性有机分子的分子间作用力通常较弱,将这些有机液体锁住制备成凝胶材料比较困难,一定程度上阻碍了有机类凝胶材料的发展。同时,易挥发有机液体在空气中易达到其爆炸极限浓度,如果能够通过简单易行的方法将易挥发的有机液体凝胶化,对其安全存储和运输具有重要的意义。近日,清华大学化学系王训课题组通过简单的室温反应制备了碱土金属离子-多酸阴离子纳米团簇亚纳米线。通过简单的分散和静置,亚纳米线即可有效锁住多种挥发性有机液体,形成自支撑的弹性有机凝胶。他们还进行了放大实验、稳定性实验和适用性实验,证明这种亚纳米线是一种很有应用前景的凝胶剂。相关成果发表在Science杂志上[2]。

关键词：有机液体分子间作用力凝胶材料碱土金属离子有机凝胶凝胶剂清华大学化学系极限浓度

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海藻酸钠基凝胶材料的制备及吸附性能研究

海藻酸钠基凝胶材料的制备及吸附性能研究

作者：董开强广西大学

学位级别：硕士

水体中的染料和重金属不仅危害生态环境,而且会随着生物链的富集对人类健康构成重大威胁。生物质基吸附材料因经济环保可再生、设计简单易操作等优点在水处理领域得到广泛应用,其中海藻酸钠(SA)作为一种生物质材料具有来源广泛和环境友... 详细信息

水体中的染料和重金属不仅危害生态环境,而且会随着生物链的富集对人类健康构成重大威胁。生物质基吸附材料因经济环保可再生、设计简单易操作等优点在水处理领域得到广泛应用,其中海藻酸钠(SA)作为一种生物质材料具有来源广泛和环境友好等优点,但因吸附容量低和水稳定性差限制了其在该领域的应用。本论文通过多元共混交联和活性官能团修饰等方法制备出两种海藻酸钠基气凝胶材料及一种海藻酸钠基水凝胶材料并研究其对水中染料和重金属离子的吸附性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和X-射线光电子能谱分析(XPS)等方法对凝胶材料的物理形貌和化学结构进行表征,结合吸附动力学和吸附等温线探究凝胶材料的吸附机理。主要研究内容如下:1.制备了三维多孔结构的海藻酸钠/结冷胶气凝胶(SAG气凝胶)。通过调控结冷胶(GG)的添加比例,研究了该气凝胶对水体中阳离子染料亚甲基蓝(MB)的吸附性能,并借助FT-IR、SEM、XPS等方法对气凝胶的结构和性能进行研究,GG与SA通过离子螯合和氢键作用相结合,成功制备SAG气凝胶。GG的加入优化了SAG气凝胶的孔隙结构,提高了SAG气凝胶的吸附性能;吸附过程遵循Langmuir等温模型和准二阶动力学模型,最大吸附容量为1456.45 mg/g;5次吸附-解吸循环后,气凝胶仍能保持良好的吸附效果。2.以聚乙烯亚胺(PEI)为改性材料引入氨基基团,制备了三维多孔结构的PEI@SA/GG气凝胶。研究了该气凝胶对水体中阴离子染料刚果红(CR)的吸附性能,采用FT-IR、SEM、EDS和XPS等方法对气凝胶的结构和性能进行研究,PEI的成功引入提高了气凝胶的稳定性,改变了气凝胶表面的电荷性质,提高了对阴离子染料的吸附能力。其吸附过程遵循Langmuir等温模型和准二阶动力学模型,最大吸附容量为3017.23 mg/g;在二元染料体系中,该气凝胶对CR具有高度选择吸附性。3.受贻贝类生物足丝蛋白启发,以单宁酸(TA)和二乙烯三胺(DETA)为原料在温和条件下制备了聚(TA-DETA)改性的海藻酸钠复合水凝胶珠。通过调控TA和DETA的摩尔比,研究了水凝胶珠对水体中六价铬离子(Cr(VI))的吸附性能,并借助FT-IR、SEM、EDS和XPS等方法对凝胶珠进行了结构和性能表征,TA和DETA在SA体系中聚合成功,成功制备了多孔结构的水凝胶珠。水凝胶珠具有良好的水稳定性和机械强度,对Cr(VI)的吸附容量可达163.9 mg/g,约是纯SA凝胶珠的10倍;吸附过程遵循Freundlich等温模型和准二阶动力学模型;水中Na、Zn、Al、Cl和NO等离子的存在对凝胶珠吸附Cr(VI)的干扰很小;固定床动态吸附实验中,吸附过程遵循Thomas模型。

关键词：海藻酸钠凝胶材料吸附染料重金属离子

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功能乳液凝胶/气凝胶的构筑及性能研究

功能乳液凝胶/气凝胶的构筑及性能研究

作者：刘立山东大学

学位级别：硕士

胶体化学是研究胶体分散体系性质的科学,是物理化学的一个重要分支。凝胶材料作为胶体化学领域中的一个重要组成部分,目前已广泛应用于柔性电子设备、生物医药、航空航天等领域。在凝胶材料的研究过程中,逐渐呈现组分多元化、结构多样... 详细信息

胶体化学是研究胶体分散体系性质的科学,是物理化学的一个重要分支。凝胶材料作为胶体化学领域中的一个重要组成部分,目前已广泛应用于柔性电子设备、生物医药、航空航天等领域。在凝胶材料的研究过程中,逐渐呈现组分多元化、结构多样化、功能多元化的发展趋势,如何实现凝胶材料功能的多样化,如何实现功能凝胶材料根据应用需求可控调节性能,进而将凝胶材料的独特性质与实际功能性应用相结合,成为化学、材料科学等跨学科交叉领域的研究热点。基于此,本论文主要针对两个方面应用开展研究:第一部分,基于功能性凝胶因子,利用非共价相互作用与静电相互作用,通过功能化设计与调控优化凝胶材料的性能,构筑多功能乳液凝胶,并探究其应用于刺激响应性香烟爆珠的可行性。第二部分,选择不同构筑基元与微观结构,构筑具有电磁干扰屏蔽性能的气凝胶,并探究材料组成与微观结构对电磁干扰屏蔽性能的影响,进一步扩展功能凝胶材料的实际应用。论文由以下四个部分组成:第一章,绪论。从凝胶的定义及分类出发,介绍了凝胶材料的概念定义,综述了功能凝胶材料的发展现状;引出乳液凝胶与气凝胶的概念,并详细介绍其定义、分类、构筑策略与性能等,系统阐述了乳液凝胶与气凝胶的功能应用,最后提出本论文的研究内容及意义。第二章,通过设计并合成了多重刺激响应性乳液凝胶,并将其应用于香烟爆珠。以实际应用需求为导向,以甘草酸和丙氨酸作为构筑基元,利用构筑基元之间的非共价相互作用赋予乳液凝胶温度、CO2、应力多重刺激响应能力,使其可以因吸烟过程中产生的升温、烟气、挤压等外部刺激自发响应,实现凝胶-溶胶的相变切换,释放香精,达到增香保湿、降低生产成本的目的。探究了改变构筑基元种类与比例时对乳液凝胶性质的影响,明确其响应机理,实现了乳液凝胶在吸烟过程的刺激响应,进而调控包埋香精的有效释放。这一策略为制备合成工艺简单、绿色环保、生物相容性好的香烟爆珠提供了新思路。第三章,为拓展功能凝胶材料的应用领域,对电磁干扰屏蔽气凝胶开展研究,以解决日益严重的电磁污染问题。从构筑基元角度出发,设计并合成了 MXene纳米片、铜纳米线以及聚吡咯修饰的纤维素纳米纤维,并将它们作为构筑基元,通过定向冷冻干燥制备MXene基气凝胶,探究了构筑基元含量、比例对气凝胶的电磁干扰屏蔽性能的影响,导电填料如MXene等的引入有助于提高气凝胶的电磁干扰屏蔽性能。该工作合成了兼具轻质与电磁屏蔽性能的气凝胶,丰富了气凝胶的构筑基元对电磁干扰屏蔽性能的影响探究。第四章,基于第三章的工作探究,对构筑基元进一步优化,并从气凝胶微观结构出发,进一步探究了 MXene基气凝胶电磁干扰屏蔽性能的影响因素。通过探索不同的冷冻方法及机械压缩制备气凝胶膜等手段,考察微观结构与MXene基气凝胶电磁干扰屏蔽性能的构效关系。结果发现各向异性气凝胶对特定入射方向,即垂直于孔径结构的入射电磁波具有较好的电磁干扰屏蔽性能;各向同性气凝胶对电磁波的屏蔽不受方向局限性;气凝胶膜由于具有气凝胶的多孔结构与膜的轻薄特性,而且相对紧密的微观结构可以增加电子传输路径,因此具有较好的电磁干扰屏蔽性能,在实际应用中展现发展潜力。该工作探究了气凝胶不同微观结构对电磁干扰屏蔽性能的影响,对气凝胶在电磁干扰屏蔽应用方面的设计、合成具有指导意义。

关键词：凝胶材料乳液凝胶刺激响应性气凝胶电磁干扰屏蔽