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具有光热-发电及光热-抗菌效应的木质素基复合膜的制备与研究

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高分子学报 2024年第8期55卷 1021-1032页

作者：郭元龙徐同辉李合邦龙晓琴谢海波贵州大学材料与冶金学院高分子材料与工程系贵阳550025

利用具有优异光热性能的木质素磺酸钠(LSS)为原料,与具有局域表面等离子体共振效应的金纳米粒子(AuNPs)通过原位共混策略制备出具有协同光热效应的LSS/PVA@Au复合膜材料.在复合膜中,LSS的结构上的功能基团对Au3+起到分散、稳定、螯合和... 详细信息

利用具有优异光热性能的木质素磺酸钠(LSS)为原料,与具有局域表面等离子体共振效应的金纳米粒子(AuNPs)通过原位共混策略制备出具有协同光热效应的LSS/PVA@Au复合膜材料.在复合膜中,LSS的结构上的功能基团对Au3+起到分散、稳定、螯合和还原作用.Au NPs的引入使得LSS50/PVA50@Au1复合膜的表面更加粗糙,平均粗糙度为30.3 nm,但是在紫外到近红外区具有更强更宽的吸收谱带.LSS含量的提高有助于材料光热性能的增强,LSS50/PVA50复合膜的最高温度可升至(120.6±3.1)℃.利用Au NPs的协同光热效应,LSS50/PVA50@Au1复合膜的温度最高可以达到(190.1±3.5)℃,光热转换效率为42.47%.不仅如此,该复合膜材料也具有光热-发电效应,利用TEG可以将吸收的热量转换为电能,在5个太阳光照射下LSS50/PVA50@Au1产生的电压最高为(280.8±4.6)mV,电流为(48.9±1.9)mA.而由于对近红外光(NIR)良好的光响应性,该复合膜同样具有良好的抗菌性能,在1.47 W/cm^(2) NIR照射10 min后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率可以达到99.5%和99.2%.本研究利用具有π-π共轭结构的LSS与具有LSPR效应的Au NPs相结合,通过原位共混策略制备出LSS/PVA@Au复合材料可以将储量丰富的、高效、清洁、绿色的太阳能资源转化为可以利用储存的电能,同时该材料也具有光热-抗菌的效果.

关键词：木质素磺酸钠纳米金粒子光热效应光热抗菌

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人造黑色素染发材料

高分子学报 2024年第2期55卷 192-201页

作者：杨磊张小康张键华胡俊飞张婷顾志鹏李乙文四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室成都610065

传统仿生人造黑色素聚多巴胺(PDA)染发过程中涉及的过强碱性会使毛发粗糙影响发质,大量的金属离子则存在安全性问题.本工作利用黑色素单体5,6-二羟基吲哚(DHI)能够在温和条件下仅通过空气氧化发生快速聚合的特点,报道了一种通过温和条... 详细信息

传统仿生人造黑色素聚多巴胺(PDA)染发过程中涉及的过强碱性会使毛发粗糙影响发质,大量的金属离子则存在安全性问题.本工作利用黑色素单体5,6-二羟基吲哚(DHI)能够在温和条件下仅通过空气氧化发生快速聚合的特点,报道了一种通过温和条件在头发表面和内部原位聚合的人造黑色素染发材料.染发色度值L=21,与自然黑发基本一致,洗涤30次后L=25,耐洗涤性良好,染色后头发拉伸强度189 MPa,断裂伸长率51%,相比染色前发质有所改善.研究结果表明,此类染发剂染发条件温和(空气氧化),色度自然,固色持久,有助于改善发质,生物安全性良好,为开发新一代染发剂提供了创新的设计策略和可靠的工具平台.

关键词：人造黑色素聚二羟基吲哚染发剂仿生材料

巯基配位的金属有机框架在高效电催化析氧中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 106-114页

作者：郑炜琼刘习奎李爽程冲四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

金属有机框架(MOFs)材料已被探索作为析氧反应(OER)的有效电催化剂。然而,在大电流密度下,MOFs结构不稳定的问题严重阻碍了其大规模应用。文中采用硫醇官能化的2,5-二巯基对苯二甲酸(H4DMBD)与FeNi金属离子配合制备了一种具有巯基S配位... 详细信息

金属有机框架(MOFs)材料已被探索作为析氧反应(OER)的有效电催化剂。然而,在大电流密度下,MOFs结构不稳定的问题严重阻碍了其大规模应用。文中采用硫醇官能化的2,5-二巯基对苯二甲酸(H4DMBD)与FeNi金属离子配合制备了一种具有巯基S配位的双金属MOFs(FeNi-DMBDC)。得益于独特的Fe-S和Ni-S配位结构,FeNi-DSBDC在碱性OER催化中表现出高活性和良好的稳定性,只需要274 mV的过电位就可达到100 mA/cm2的工作电流密度。同时,负载在导电载体碳布(CC)上的FeNi-DSBDC可以实现安培级的工作电流密度,在50mA/cm2和100mA/cm2的电流密度下具有长期稳定性(>200 h)。这不仅拓宽了MOFs材料在高效稳定的OER催化剂中的应用潜力,也为分子设计和配体调控策略在催化剂设计中的作用提供了新见解。

关键词：金属有机框架析氧反应电催化剂配位调控

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呋喃杂环聚芳醚酮聚合物的合成与性能

高分子学报 2024年

作者：庞逸盈王锦艳蹇锡高大连理工大学高分子材料系

为缓解石油资源短缺的问题，基于可再生资源研发新材料，补充或替代石油基材料以达到可持续发展的目的已成为一个新的研究重点.基于对苯二甲酸（PTA）石油基聚合物优异的性能，本文工作利用生物基呋喃双卤单体2,5-双（4-氟苯酰基）呋喃... 详细信息

为缓解石油资源短缺的问题，基于可再生资源研发新材料，补充或替代石油基材料以达到可持续发展的目的已成为一个新的研究重点.基于对苯二甲酸（PTA）石油基聚合物优异的性能，本文工作利用生物基呋喃双卤单体2,5-双（4-氟苯酰基）呋喃（BFBF）代替PTA，采用高温溶液法与异山梨醇（ISB）和双酚芴（BHPF）共聚合成了一组新型生物基呋喃杂环聚芳醚酮聚合物命名为PIFEKs.并通过核磁共振（NMR）、示差扫描量热分析（DSC）、热失重分析（TGA）等测试方法对PIFEKs的结构和性能进行表征，得到PIFEKs的玻璃化转变温度（Tg）最高为229℃，5%热失重温度(Td,5%)最高为474℃.以上数据表明PIFEKs具有良好的耐热性能，与对应的石油基聚合物性能接近.且溶解性测试结果显示PIFEKs有较为优良的溶解性，该共聚为树脂未来的加工应用提供了更丰富的手段.

关键词：生物基高分子材料聚芳醚酮呋喃基聚合物异山梨醇

呋喃基磷杂菲阻燃剂的合成及在阻燃环氧树脂中的应用

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 142-150页

作者：唐刚陶熠邓丹张冬欣张诗华刘秀玉伍强沈海峰孙俊杰安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243032 嘉兴学院高分子材料与工程系嘉兴314001 安徽工业大学分子工程与应用化学研究所马鞍山243002

以5-羟甲基糠醛、糠胺、三氯氧磷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种呋喃基磷杂菲阻燃剂(Furan-2DOPO),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(^(1)H NMR和^(31)P NMR)对其结构进行了表征.进一步利... 详细信息

以5-羟甲基糠醛、糠胺、三氯氧磷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种呋喃基磷杂菲阻燃剂(Furan-2DOPO),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(^(1)H NMR和^(31)P NMR)对其结构进行了表征.进一步利用Furan-2DOPO对环氧树脂进行阻燃改性,得到一系列阻燃环氧固化物.考察了Furan-2DOPO的用量对阻燃环氧固化物的力学性能、热稳定性以及阻燃性能的影响.研究结果表明,当Furan-2DOPO的添加量(质量分数)仅为5%时(磷质量分数为0.47%),环氧固化物的氧指数达到31.0%,且能够通过UL-94垂直燃烧V-0级测试.与未改性环氧树脂相比,添加2.5%和5%Furan-2DOPO的环氧固化物的最大热释放速率分别下降了31%和35%.此外,2种添加Furan-2DOPO的环氧固化物的拉伸强度均比未改性环氧树脂提升了约28%.炭层分析结果表明,Furan-2DOPO具有良好的催化成炭性能,有利于减少燃烧过程中可燃性气体的逸出,从而提升阻燃性能.

关键词：环氧树脂呋喃基磷杂菲阻燃剂热降解

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单层与多层放大型黏弹阻尼器力学性能研究

建筑结构学报 2024年第4期45卷 86-96页

作者：尚峰刘文光许浩张强上海大学土木工程系上海200444

为提高黏弹型阻尼器耗能效率,结合杠杆位移放大装置设计了3种放大型黏弹阻尼器,分别为单层放大型黏弹阻尼器、多层单向放大型黏弹阻尼器和多层双向放大型黏弹阻尼器。在线性Kelvin模型的基础上,提出了改进的非线性NLKelvin模型用于描述... 详细信息

为提高黏弹型阻尼器耗能效率,结合杠杆位移放大装置设计了3种放大型黏弹阻尼器,分别为单层放大型黏弹阻尼器、多层单向放大型黏弹阻尼器和多层双向放大型黏弹阻尼器。在线性Kelvin模型的基础上,提出了改进的非线性NLKelvin模型用于描述阻尼器的非线性力学特性,并建立了相应的力学模型。对单层放大型阻尼器与普通黏弹型阻尼器进行力学性能试验,试验结果表明:单层放大型阻尼器的阻尼力与耗能均得到了显著的提高,其阻尼力是普通阻尼器的5.41倍,耗能是普通阻尼器的3.09倍;试验滞回曲线与非线性NLKelvin模型吻合良好。针对附加4种不同减震方案的7层混凝土框架进行了动力时程响应分析,发现所提出的放大型黏弹阻尼器的响应控制能力均显著优于普通黏弹阻尼器的,其中附加单层、多层单向、多层双向放大型阻尼器结构的位移减震率分别为12.8%、32.5%、53.6%,附加阻尼比分别为2.9%、4.8%、6.1%,进一步验证了所提出的装置均具有良好的减震性能。

关键词：黏弹性阻尼器杠杆放大装置振动控制单层放大多层双向放大

面向栓塞治疗的单分散高弹性可载药水凝胶微球的微流控制备及其性能研究

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高分子学报 2024年第3期55卷 328-337页

作者：施超男郭明雨苏州大学材料与化学化工学部新型功能高分子材料国家地方联合工程实验室、江苏省先进功能高分子材料设计及应用重点实验室、苏州市大分子设计与精密合成重点实验室苏州215123

面向栓塞治疗,利用单乳液毛细管微流控装置制备了粒径均一、尺寸可调节的载药弹性水凝胶微球.以丙烯酰胺(AM)和3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐(SPMA)为单体,与光引发剂、自制大分子胶束多官能度交联剂(MM2),配制成水溶液作为分散相,以光引发... 详细信息

面向栓塞治疗,利用单乳液毛细管微流控装置制备了粒径均一、尺寸可调节的载药弹性水凝胶微球.以丙烯酰胺(AM)和3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐(SPMA)为单体,与光引发剂、自制大分子胶束多官能度交联剂(MM2),配制成水溶液作为分散相,以光引发剂、表面活性剂溶于液体石蜡作为连续相,在微流控通道内得到单分散内相液滴,随后通过紫外光照交联聚合,生成具有优异弹性的水凝胶微球.三维通道内的压缩实验表明,微球被压缩约60%而不破碎,且可快速恢复原貌.微球能够快速并大量负载阳离子抗癌药物盐酸阿霉素,20 min即可达到载药平衡,且包封率均超过97%,平衡载药量约648 mg/g(干球)、95mg/g(湿球).此外,还对不同粒径载药微球在不同介质中的药物释放行为进行了研究探讨.研究结果为单分散、高弹性和高载药量水凝胶微球的制备,特别是在栓塞微球方面的潜在应用研究奠定了一定的基础.

关键词：微流控单分散微球弹性水凝胶微球栓塞微球

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二维碳基Janus薄膜的研究进展

高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 181-190页

作者：李汭文徐祖顺杨婷婷姚丽湖北大学材料科学与工程学院湖北省高分子材料重点实验室湖北武汉430062

以碳纳米管(CNTs)及石墨烯为代表的碳纳米材料具有卓越的物理、化学、电学和光学性质。其可控组装的二维碳基薄膜具有高比表面积、高透过率和良好柔性,广泛应用于柔性薄膜、微电子器件及储能领域。在此基础上引入高分子组分结合形成二... 详细信息

以碳纳米管(CNTs)及石墨烯为代表的碳纳米材料具有卓越的物理、化学、电学和光学性质。其可控组装的二维碳基薄膜具有高比表面积、高透过率和良好柔性,广泛应用于柔性薄膜、微电子器件及储能领域。在此基础上引入高分子组分结合形成二维碳基Janus薄膜,不仅维持了其导电导热性,还结合了高分子的刺激响应和调控特性,通过非对称特征,实现了物理和化学性质的协同,大幅拓宽了其应用领域。文中综述了二维碳基Janus薄膜的研究近况。首先从物理法和化学法两方面介绍了二维碳基Janus薄膜的制备方法及其优缺点,物理法包括界面成膜法、真空抽滤法和层层组装法等;化学法包含界面聚合及化学接枝等方法。然后总结了二维碳基Janus薄膜在传感、驱动、海水淡化、油水分离等多个领域的应用现状。最后讨论了二维碳基Janus膜的发展前景及面临的挑战。

关键词： Janus膜二维碳基薄膜传感器驱动器海水淡化油水分离

自修复聚二甲基硅氧烷/单壁碳纳米管电磁屏蔽材料的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2024年

作者：刘晨阳梁天赐费国霞夏和生高分子材料工程国家重点实验室四川大学高分子研究所

传统金属屏蔽材料以反射电磁波为主，易产生二次辐射，且存在高密度、高硬度及易腐蚀等问题。因此，开发新型的以吸收电磁波为主的柔性聚合物电磁屏蔽材料成为研究热点。本文利用超声分散辅助液相沉积技术，将单壁碳纳米管包覆在具有动... 详细信息

传统金属屏蔽材料以反射电磁波为主，易产生二次辐射，且存在高密度、高硬度及易腐蚀等问题。因此，开发新型的以吸收电磁波为主的柔性聚合物电磁屏蔽材料成为研究热点。本文利用超声分散辅助液相沉积技术，将单壁碳纳米管包覆在具有动态性的聚二甲基硅氧烷粉末表面，并通过热压工艺制备了复合材料。由扫描电子显微镜分析，表明单壁碳纳米管在聚合物基体中形成了隔离网络结构。通过矢量网络分析仪测试电磁屏蔽性能，单壁碳管质量分数为1%时，在X波段电磁屏蔽性能超过20 dB；当质量分数为5%，屏蔽效能高达70 dB，而且吸收损耗占比高达93%。此外，复合材料中聚合物基体的动态性与碳管的光电特性相结合，可以实现在热、电、近红外光等多种刺激下的自修复。

关键词：碳纳米管聚二甲基硅氧烷隔离结构电磁屏蔽自修复