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石墨烯/纤维素杂化材料的制备及应用

高分子通报 2024年第1期37卷 52-72页

作者：梁帅刘克杨帆胡洁段咏欣青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛266042

杂化材料是由两种或两种以上的组分在纳米或分子级别形成的具有新的功能或性能增强的多组分材料。基于二者的结构特点及存在的相互作用,石墨烯与纳米级纤维素可以杂化,形成具有优异性能的石墨烯/纤维素杂化材料。石墨烯/纤维素杂化材料... 详细信息

杂化材料是由两种或两种以上的组分在纳米或分子级别形成的具有新的功能或性能增强的多组分材料。基于二者的结构特点及存在的相互作用,石墨烯与纳米级纤维素可以杂化,形成具有优异性能的石墨烯/纤维素杂化材料。石墨烯/纤维素杂化材料兼具两组分的优点,如高比表面积、优良的导电性、热稳定性等,也可产生新的功能,如各向异性的导电、导热特性,与其他材料复合时更为优良的分散性等。基于其特性,石墨烯/纤维素杂化材料在能量存储、水处理及传感等领域具有巨大的应用潜力。本文对石墨烯/纤维素杂化材料的制备方法、杂化作用机理(氢键、静电作用及疏水相互作用等)及应用领域进行了介绍,并对石墨烯/纤维素杂化材料未来的发展方向进行了展望。

关键词：石墨烯纤维素杂化材料

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卡拉胶/秸秆木质素复合膜的制备与性能研究

森林工程 2024年第1期40卷 114-121页

作者：刘文华刘若婷侯春宇王立娟生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为提高秸秆的利用价值,利用碱法提取稻草秸秆中的木质素(Straw lignin,SL)与卡拉胶、山梨醇共混,制备出一系列不同SL含量的卡拉胶与秸秆木质素复合膜(C/L复合膜)。通过对膜的结构表征和性能测试,研究SL添加量对复合膜结构和各项性能的... 详细信息

为提高秸秆的利用价值,利用碱法提取稻草秸秆中的木质素(Straw lignin,SL)与卡拉胶、山梨醇共混,制备出一系列不同SL含量的卡拉胶与秸秆木质素复合膜(C/L复合膜)。通过对膜的结构表征和性能测试,研究SL添加量对复合膜结构和各项性能的影响。结果表明,SL能够有效增强膜的力学性能,改善膜的阻湿性能,增大膜的雾度,并赋予膜抗氧化性和紫外屏蔽性能,但对膜的热稳定性影响不大。在SL含量高于8%时,复合膜拥有均匀和致密的结构,证明SL与复合模之间的相容性良好,红外结果表明,氢键是其主要的键合力;SL添加量为10%时,复合膜可以阻挡绝大部分光紫外线;当SL添加量为12%时,膜的力学性能最佳,拉伸强度为22.97 MPa,断裂伸长率为30.40%;而在SL添加量达到14%时,膜的阻湿性能最优,其水蒸气透过率达到最低值6.78×10^(-11) g/(m·s·Pa),水接触角从28°增大到79°;膜的抗氧化性会随着SL添加量的增大而增大;在添加16%的SL时,复合膜的DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除率由0增加到23.39%。

关键词：卡拉胶秸秆木质素复合膜紫外屏蔽阻湿性能

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有机场效应气体传感器研究进展

中国科学：化学 2024年第4期54卷 406-424页

作者：张海峰赵国栋童艳红汤庆鑫刘益春东北师范大学先进光电子功能材料研究中心紫外光发射材料与技术教育部重点实验室长春130024

得益于有机半导体的固有优点,包括分子结构可设计、溶液法可加工和机械柔性良好,以及其自身多参数、信号可调控以及高集成性等特点,场效应晶体管为气体传感器的发展注入了新活力.基于有机场效应晶体管(OFET)的气体传感器研究取得了显著... 详细信息

得益于有机半导体的固有优点,包括分子结构可设计、溶液法可加工和机械柔性良好,以及其自身多参数、信号可调控以及高集成性等特点,场效应晶体管为气体传感器的发展注入了新活力.基于有机场效应晶体管(OFET)的气体传感器研究取得了显著进展,展现出了卓越的传感性能.本文综述了自2018年以来,OFET气体传感器领域的最新研究进展,包括化学敏感材料、界面工程、半导体层微结构调控以及柔性OFET气体传感器、集成电路和集成阵列方面的进展.最后,对有机场效应晶体管在气体传感器中的应用进行了简要的总结和展望.本综述旨在全面而深入地解析基于OFET的气体传感器,以促进科研人员对其基本工作原理和性能的深入理解并为高性能气体传感器的制造和相关产业的蓬勃发展提供有价值的参考和启示.

关键词：有机半导体有机场效应晶体管气体传感器

铜合金化对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢低温韧性的影响

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钢铁 2024年第5期59卷 145-152页

作者：齐程伟董福涛张文文代鑫田亚强陈连生陈俊华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210 东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

TWIP(twinning induced plasticity)具有高强塑性、高抗冲击韧性和高低温性能等优点。目前市场应用较多的是以Fe-18Mn-0.6C为基的TWIP钢。高性能TWIP钢的工业化生产和推广可实现中国钢铁产业品种规格齐全化和推广高附加值钢铁材料。通... 详细信息

TWIP(twinning induced plasticity)具有高强塑性、高抗冲击韧性和高低温性能等优点。目前市场应用较多的是以Fe-18Mn-0.6C为基的TWIP钢。高性能TWIP钢的工业化生产和推广可实现中国钢铁产业品种规格齐全化和推广高附加值钢铁材料。通过一定的合金化设计进一步提升其低温/超低温强韧性,可成为能源储存及运输用钢的有效替代钢材。在Fe-18Mn-0.6C TWIP钢中加入了不同含量的Cu合金元素,通过拉伸试验和室温到低温/超低温冲击试验,结合OM、XRD、SEM和EBSD等表征,研究了Cu合金对热轧TWIP钢微观组织和力学性能的影响,特别针对Cu合金化对低温/超低温冲击韧性的提升作用。结果表明,试验采用的热轧TWIP钢为单一奥氏体组织,Cu合金对TWIP钢有明显的晶粒细化效果,同时又增加了晶界取向差的均匀性。未添加Cu的TWIP钢因其平均晶粒尺寸更大,表现出更高的应变强化效果,强塑性更高。Cu合金对TWIP钢冲击韧性的提升较为明显。随着Cu合金元素含量的增加,TWIP钢的冲击功逐渐增大;室温下含2.9%Cu(质量分数)的TWIP钢冲击功达到375 J。随冲击温度的降低,不含Cu的TWIP钢冲击韧性下降明显;而含Cu的TWIP钢在-180℃的超低温下冲击功仍然保持在200 J以上。这与Cu的合金化增加SFE、减少低温下SFE的下降、抑制ε-马氏体相变和提高低温下固溶强化效果有关。TWIP钢即使在低温下仍然可以保持韧性断裂特征,仅有不含Cu的TWIP钢在-180℃的超低温冲击后局部出现了少量脆性断裂形貌。

关键词： TWIP钢 Cu合金力学性能冲击韧性断口形貌

水热炭化合成色氨酸衍生手性碳量子点及其手性识别性能研究

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中国科学：化学 2024年第6期54卷 903-915页

作者：范金玥徐明聪李伟安邦刘守新生物质材料科学与技术教育部重点实验室东北林业大学哈尔滨150040

在保留碳量子点性质的同时获得手性特征是手性碳量子点(CCQDs)合成的关键.本研究以氨基葡萄糖(N-Glu)为碳源,色氨酸对映体(L-/D-Trp)为手性源,采用水热炭化法制备出在紫外光下能够发出明亮蓝色荧光的手性碳量子点(L-/D-NCQDs).研究表明,... 详细信息

在保留碳量子点性质的同时获得手性特征是手性碳量子点(CCQDs)合成的关键.本研究以氨基葡萄糖(N-Glu)为碳源,色氨酸对映体(L-/D-Trp)为手性源,采用水热炭化法制备出在紫外光下能够发出明亮蓝色荧光的手性碳量子点(L-/D-NCQDs).研究表明, L-/D-NCQDs的平均粒径为4.0~4.5 nm,激发波长为310和368 nm,发射波长为450 nm.圆二色光谱证实了L-NCQDs和D-NCQDs为一对对映异构体,在220、280和350 nm处呈现相反且对称的手性信号.其中, 220 nm处较强的手性信号源于表面手性残基的保留. 280和350 nm的手性中心源于手性单体在碳核中的堆叠和光学跃迁. L-NCQDs对L-/D-天冬酰胺(L-/D-Asn)和L-/D-谷氨酰胺(L-/D-Gln)对映体展示出优异的手性识别性能.左旋对映体对L-NCQDs的荧光发射强度无明显影响,而右旋对映体能够显著增强L-NCQDs荧光发射强度,在0~6.25 m M范围内具有较好的线性关系,最低检测限为0.06和0.29 mM.对映选择性(ID-I0)/(IL-I0)分别为8.7和4.0.

关键词：水热炭化手性碳量子点色氨酸手性识别

电磁场对2195铝合金铸轧板组织和力学性能的影响

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轻合金加工技术 2024年第3期 30-40页

作者：苑浩天付金禹许光明李勇东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和拉伸试验等检测手段，研究了电磁场对2195铝合金铸轧板微观组织和力学性能的影响，阐明了在传统双辊铸轧过程中施加电磁场后铸轧板产生的宏观和微观偏析及作用机理。结果表明... 详细信息

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和拉伸试验等检测手段，研究了电磁场对2195铝合金铸轧板微观组织和力学性能的影响，阐明了在传统双辊铸轧过程中施加电磁场后铸轧板产生的宏观和微观偏析及作用机理。结果表明：由于双辊铸轧过程的快速凝固特点，使铸轧板出现中心偏析带。施加稳恒静磁场、脉冲电场及电磁振荡场后，双辊铸轧板的晶粒尺寸逐渐减小，二次枝晶臂间距最小为9.81μm;各元素的偏析基本消除；合金中的非平衡共晶相数量也呈现明显下降趋势。电磁振荡场使2195铝合金熔体凝固过程中的形核率提高，枝晶生长受到抑制，晶粒尺寸减小，偏析减轻，合金的力学性能明显提高，屈服强度提高了58 MPa,抗拉强度提高了34 MPa,伸长率提高了4.0%。

关键词：双辊铸轧 2195铝合金偏析缺陷电磁振荡场

纤维素纳米晶结构色辐射冷制复合薄膜的制备及性能

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复合材料学报 2024年

作者：孙碧遥安邦孙文野马春慧徐明聪刘守新李伟东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室

辐射制冷通过向外太空发射热量来降低自身温度，是一种绿色、低碳和可持续的降温策略。大多数辐射制冷材料外观颜色单调，多为白色或透明状，而传统着色剂的加入会使材料吸收热量，降低辐射制冷性能。通过自组装法制备具有可调结构色的... 详细信息

辐射制冷通过向外太空发射热量来降低自身温度，是一种绿色、低碳和可持续的降温策略。大多数辐射制冷材料外观颜色单调，多为白色或透明状，而传统着色剂的加入会使材料吸收热量，降低辐射制冷性能。通过自组装法制备具有可调结构色的纤维素纳米晶体/聚乙二醇(CNC/PEG)复合辐射制冷薄膜。并将复合薄膜与多孔结构的醋酸纤维素(CA)膜结合，得到结构色辐射制冷双层复合膜。结果表明：纤维素纳米晶复合薄膜具有鲜艳的结构色，具有明显的双折射现象。随着PEG含量的增加，复合薄膜结构的螺距增大，颜色由蓝绿色转变为红色。CNC/PEG结构色复合薄膜在可见光波段最高反射率可达68.5%，在大气窗口波段的发射率高达93%，具有3.4 ℃左右的环境降温效果。CNC/PEG-CA双层复合膜在可见光波段最高反射率高达91.8%，在大气窗口波段的发射率可达32.2%。与复合薄膜相比，双层复合膜的降温性能更好，与环境温度相比，具有14.3 ℃左右温差。在户外测试中，与环境温度相比，复合薄膜可达到2 ℃左右的降温效果，双层复合膜可达到6 ℃左右的降温效果。

关键词：辐射制冷结构色纤维素纳米晶体手性向列结构双层复合膜

甘油聚合度对纤维素纳米晶体复合虹彩薄膜结构和湿度响应性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：安邦孙文野李光盈陈芋马春慧罗沙徐明聪李伟刘守新东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室

为了探究添加物聚合度对纤维素纳米晶体(CNC)复合虹彩膜的影响，利用不同聚合度的甘油与CNC通过蒸发诱导自组装的方法制备了CNC/(聚)甘油复合虹彩薄膜。系统地研究了甘油聚合度对CNC复合虹彩膜结构色、力学性能和湿度响应能力的影响。... 详细信息

为了探究添加物聚合度对纤维素纳米晶体(CNC)复合虹彩膜的影响，利用不同聚合度的甘油与CNC通过蒸发诱导自组装的方法制备了CNC/(聚)甘油复合虹彩薄膜。系统地研究了甘油聚合度对CNC复合虹彩膜结构色、力学性能和湿度响应能力的影响。结果表明，随甘油聚合度的增加，复合膜中CNC手性向列相结构的螺距变小，复合虹彩膜的颜色蓝移，最大反射波长降低了最多约40 nm。甘油的加入显著提高了复合虹彩膜的湿度响应能力，甘油聚合度越低，复合虹彩膜湿度响应能力越强，在高湿度下反射波长越大。其中甘油添加量为20wt%的虹彩膜在相对湿度为98%的环境中发生了170 nm的红移，膜颜色由青色变为红色；相较于纯CNC膜，(聚)甘油复合虹彩膜的力学性能显著提升。对于复合虹彩膜，随(聚)甘油分子链增长，虹彩膜的断裂伸长率和抗拉强度最大分别提升了1.58倍和2.48倍。

关键词：纤维素纳米晶体甘油聚合手性向列相结构结构色

杨属派间5个种特异性InDel引物及在派间杂交子代鉴别中的应用

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林业科学 2024年第2期60卷 78-86页

作者：戴晓港韩峭子尹佟明林木遗传育种全国重点实验室、南方现代林业协同创新中心、林木遗传与生物技术教育部重点实验室、江苏省林木遗传和高效培育重点实验室、南京林业大学林学院南京210037

【目的】远缘杂交可以实现有利基因的聚合,是种质创新的重要手段。杨属有些派间杂交困难,且杂交子代从形态学难以区分,本研究开发杨属不同派间的特异性引物,为派间杂交创制新种质的真实性鉴定提供技术支撑。【方法】利用在美洲黑杨和小... 详细信息

【目的】远缘杂交可以实现有利基因的聚合,是种质创新的重要手段。杨属有些派间杂交困难,且杂交子代从形态学难以区分,本研究开发杨属不同派间的特异性引物,为派间杂交创制新种质的真实性鉴定提供技术支撑。【方法】利用在美洲黑杨和小叶杨中种特异性InDel位点设计引物,并利用SeqHunter2依次比对胡杨、山杨、小叶杨和大叶杨基因组,再用杨属5个派的自然群体材料进行种内保守及种间多态引物的试验验证,筛选出杨属不同派的特异性引物序列,对杨属不同派间杂交子代进行真实性鉴别。【结果】将从美洲黑杨基因组设计的5000对InDel引物依次分别比对胡杨、山杨、小叶杨和大叶杨基因组,最后筛选出341对引物在上述5个种中是通用的。从不同染色体上共选取48对引物并合成,利用5个树种各1个DNA检测得到43对引物是通用的,其中19对引物在不同种中扩增条带单一且存在差异。利用自然群体混合DNA对试验验证的19对通用引物进行种间多态性和种内保守性检测,初步获得4对多态性引物。最后再用自然群体DNA对这4对引物进行扩增检测,发现引物Chr12_4341229和Chr13_10582756在美洲黑杨、小叶杨、山杨、大叶杨和胡杨中均只能扩增出一个位点,引物Chr12_4341229扩增条带分别为148、152、113、152和159 bp,引物Chr13_10582756扩增条带分别为140、144、116、140和159 bp。利用上述2对引物对小胡杨2号、黑胡杨和黑小杨进行鉴定,发现所有杂交子代个体均能检测它们2个亲本的特征带。引物Chr12_4341229和Chr13_10582756一起使用,可以用于美洲黑杨、小叶杨、山杨、大叶杨和胡杨任意组合杂交子代的真实性鉴别。【结论】本研究获得了杨属5个派间的5个种的特异性InDel引物2对,可以有效地进行杨属不同派5个种之间任意组合种间杂交子代的真实性鉴别,为进一步开展杨树派间杂交创制新种质提供了技术支持。

关键词：杨属远缘杂交物种特异性引物种间杂交分子鉴别