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基于机器学习的MOFs材料研究进展:能源气体吸附分离

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化工学报 2024年第4期75卷 1370-1381页

作者：文一如付佳刘大欢北京化工大学有机-无机复合材料国家重点实验室北京100029 青海大学化工学院青海西宁810016

金属有机框架(MOFs)由于其高孔隙率和超高的比表面积在气体吸附和分离领域受到广泛关注,金属有机框架数据库也因此丰富。使用高通量计算筛选方法可以提供丰富的结构性质和性能数据,有利于从大量的金属有机框架材料中筛选具有高性能的材... 详细信息

金属有机框架(MOFs)由于其高孔隙率和超高的比表面积在气体吸附和分离领域受到广泛关注,金属有机框架数据库也因此丰富。使用高通量计算筛选方法可以提供丰富的结构性质和性能数据,有利于从大量的金属有机框架材料中筛选具有高性能的材料。为了充分挖掘数据内的信息,将机器学习用作辅助工具,可以揭示隐含的金属有机框架结构和性能关系;能够对金属有机框架材料在不同应用中的性能趋势有更多的理解。特别是在气体储存和分离方面,机器学习方法也被广泛应用。从适用于机器学习工作的金属有机框架的描述符,利用机器学习方法筛选及预测材料性质等方面综述了机器学习预测和设计应用于可燃气体吸附分离的金属有机框架材料的最新研究进展,加快金属有机框架的设计和开发步伐,指引材料的合成方向和规律,降低了人力物力成本。

关键词： MOFs 吸附分离计算机模拟机器学习

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D-酪氨酸与多黏菌素B修饰高分子涂层的构建及其抗细菌生物被膜功能研究

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高分子学报 2024年第1期55卷 13-26页

作者：殷光明赵娜娜丁小康徐福建北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

聚氯乙烯(PVC)医用导管在使用过程中容易形成细菌生物被膜并引发细菌感染,严重威胁患者生命健康.本研究采用酸敏感动态共价键将具有促进细菌生物被膜解散功能的D-酪氨酸、具有杀菌功能的多黏菌素B,以及具有良好生物相容性的醛化葡聚糖... 详细信息

聚氯乙烯(PVC)医用导管在使用过程中容易形成细菌生物被膜并引发细菌感染,严重威胁患者生命健康.本研究采用酸敏感动态共价键将具有促进细菌生物被膜解散功能的D-酪氨酸、具有杀菌功能的多黏菌素B,以及具有良好生物相容性的醛化葡聚糖修饰到医用导管常用的PVC材料表面,并研究其抗细菌生物被膜形成的功能.研究表明,修饰D-酪氨酸的高分子涂层能够有效抑制PVC表面细菌生物被膜的形成,结晶紫染色的结果表明具有多层交联高分子涂层修饰的PVC表面可以显著降低细菌生物被膜的生成(n=3,***p分子涂层可有效减少植入体周围细菌感染引发的组织炎症,为构建抗细菌生物被膜医用导管提供了一种新的策略.

关键词：细菌生物被膜 D-酪氨酸高分子涂层抗菌导管

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异形纤维及其制造技术进展

高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 172-179页

作者：范春峰何鉴峰王建北京化工大学机电工程学院北京100029

异形纤维是指横截面形状为非圆形的纤维,可弥补圆形纤维在抗扭强度、粗糙度、弹性、表观等性能方面的不足,并具有良好的光泽、染色、抗污、阻燃、隔热、隔音等性能,在纺织、复合材料、建筑、生物医学、汽车、航空航天、光学等领域得到... 详细信息

异形纤维是指横截面形状为非圆形的纤维,可弥补圆形纤维在抗扭强度、粗糙度、弹性、表观等性能方面的不足,并具有良好的光泽、染色、抗污、阻燃、隔热、隔音等性能,在纺织、复合材料、建筑、生物医学、汽车、航空航天、光学等领域得到了广泛应用。文中介绍了异形纤维的类型、特点、应用领域,总结了异形纤维的制造技术及其影响因素,分析了异形纤维横截面形态表征方法及对性能的影响。相关综述可为异形纤维的研究开发提供科学参考和技术借鉴。

关键词：异形纤维制造方法力学性能复合材料

航天用氟塑料/金属密封件模压工艺的数值模拟

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 87-98页

作者：楼爽马秀清任子初孔祥号安瑛北京化工大学机电工程学院北京100029 航天材料及工艺研究所北京100076

氟塑料/金属密封件在航天系统中应用广泛,氟塑料与金属间的连接质量决定了其密封效果,影响系统运行的可靠性。文中基于航天液氧阀密封件,分别简化得到氟塑料/金属密封件的压力场和温度场数值计算模型。对氟塑料填充燕尾槽过程中氟塑料... 详细信息

氟塑料/金属密封件在航天系统中应用广泛,氟塑料与金属间的连接质量决定了其密封效果,影响系统运行的可靠性。文中基于航天液氧阀密封件,分别简化得到氟塑料/金属密封件的压力场和温度场数值计算模型。对氟塑料填充燕尾槽过程中氟塑料的中心压力、燕尾槽周边压力及温度场进行分析,得到不同熔体温度时氟塑料的压力变化及不同初始熔体温度时氟塑料与金属模具的温度场变化。结果表明,氟塑料优先填充远离中心区域的燕尾槽外侧区域,最后填充靠近中心的燕尾槽内侧区域,导致燕尾槽区域的熔体压力场分布不均;各区域填充压力随熔体温度升高均有不同程度下降,结合实际加工情况,文中基于数值模拟方法对现有模压工艺进行完善,得到了模具压力从初始的2.2 MPa逐步提升至12.5 MPa的施压曲线。

关键词：氟塑料模压成型数值模拟燕尾槽

基于D-A反应的热可逆聚氨酯合成及其碳纤维复合材料的制备与性能

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1914-1922页

作者：闫欣悦丁楠洋王成忠北京化工大学、材料科学与工程学院北京100029 碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

以二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇(PTMG)和2,5-呋喃二甲醇合成了含有呋喃结构的线型聚氨酯,与双马来酰亚胺基二苯甲烷(BMI)通过Diels-Alder反应制备了热可逆聚氨酯固化物,并制备了碳纤维单向复合材料。通过高温红外和DSC分析了聚氨酯树脂... 详细信息

以二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇(PTMG)和2,5-呋喃二甲醇合成了含有呋喃结构的线型聚氨酯,与双马来酰亚胺基二苯甲烷(BMI)通过Diels-Alder反应制备了热可逆聚氨酯固化物,并制备了碳纤维单向复合材料。通过高温红外和DSC分析了聚氨酯树脂的热可逆行为,研究了树脂的溶解性、熔融再加工性及力学性能,分析了碳纤维复合材料的力学性能和动态机械性能。结果表明:热可逆聚氨酯固化物在热循环中有反复断键-交联行为,160℃左右可完成逆反应;采用高温溶剂溶解法或热熔法均可以进行再加工,再加工3次后仍能保持原有力学性能;碳纤维单向复合材料的层间剪切呈二次失效特点,层间剪切强度为34.85 MPa,玻璃化转变温度为93.73℃。

关键词：热可逆聚氨酯 D-A反应复合材料回收利用二次失效

硫酸环境下电流强度对碳纤维表面电化学活化的影响

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1788-1797页

作者：马崇攀张洋张恒高爱君王宇北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

碳纤维的碳含量在90%以上,表面惰性强,表面活化处理是其制备过程中的重要工艺。研究采用XPS、Raman、动态接触角、单丝拉伸和界面剪切强度等测试方法,借助非接触式阳极氧化装置,明确了稀H2SO4作为电解液时电流强度对电化学活化碳纤维表... 详细信息

碳纤维的碳含量在90%以上,表面惰性强,表面活化处理是其制备过程中的重要工艺。研究采用XPS、Raman、动态接触角、单丝拉伸和界面剪切强度等测试方法,借助非接触式阳极氧化装置,明确了稀H2SO4作为电解液时电流强度对电化学活化碳纤维表面结构和性能的影响。结果表明:活性氧[O]进攻碳纤维表面使其含氧活性官能团含量增加,在本研究范围内电流越大活化效果越显著;处于阳极附近的碳纤维,受静电与扩散作用影响,SO_(4)^(2−)和S_(2)O_(8)^(2−)进入碳结构内部间隙,碳纤维表面S/C升高,直径增大。在SO_(4)^(2−)刻蚀作用下,碳纤维表面无序碳结构脱落而缺陷减少,石墨化程度降低;SO_(4)^(2−)和S_(2)O_(8)^(2−)插层进入碳结构内部,通过静电作用形成缔合结构,在刻蚀和插层的共同作用下,碳纤维的单丝拉伸强度提升,最高提高了16.77%。0.5 A电流处理后,碳纤维表面粗糙度提升,表面可与环氧树脂基体反应的羟基、羧基官能团含量最高,碳纤维表面极性最强,与去离子水的动态接触角由未处理时的89.9°降低到50.6°,相应的复合材料界面剪切强度提高了47.70%。

关键词：碳纤维电化学活化表面结构稀硫酸活性氧[O]

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机械辊子上纤维束展宽模型的建立

复合材料学报 2024年第5期41卷 2704-2712页

作者：徐然许文翀王明欢任峰信春玲何亚东北京化工大学机电工程学院北京100029 教育部高分子材料加工装备工程研究中心北京100029

制备预浸带需要将纤维束铺展变宽以便于树脂浸润,而牵引张力是纤维束展宽的动力来源,当前纤维束的展宽模型少有涉及牵引张力的影响效果。针对纤维束在机械棍子上的牵引展宽过程,结合受力分析得出纤维束运动系统的输入功及沿轴向、横向... 详细信息

制备预浸带需要将纤维束铺展变宽以便于树脂浸润,而牵引张力是纤维束展宽的动力来源,当前纤维束的展宽模型少有涉及牵引张力的影响效果。针对纤维束在机械棍子上的牵引展宽过程,结合受力分析得出纤维束运动系统的输入功及沿轴向、横向上的摩擦消耗功,依据能量守恒原理建立纤维束展宽模型。利用实验室自行搭建的机械棍子预分散装置,对展宽模型进行对比验证与分析。结果表明:牵引张力是纤维束展宽的重要原因,机械辊子个数、半径、光滑程度及纤维束与辊子间的包角都会影响纤维束的展宽,相较于Wilson展宽模型,能量平衡展宽模型能够更好地预测纤维的展开宽度,可用于指导纤维束的预分散过程。

关键词：纤维束展宽能量平衡机械辊子预浸带预分散设备

基于光调控胆甾相液晶的圆偏振发光材料的研究进展

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中国科学：化学 2024年第8期54卷 1321-1328页

作者：康文欣任天淇孟宪宇李山郭金宝北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

圆偏振发光(CPL)在手性荧光探针、圆偏振有机发光二极管和光学防伪等领域具有潜在应用.为了扩大CPL材料的应用范围,研究人员开始关注刺激响应型CPL活性材料.胆甾相液晶(CLC)因其高度有序的手性环境以及优异的可调性已成为刺激响应CPL活... 详细信息

圆偏振发光(CPL)在手性荧光探针、圆偏振有机发光二极管和光学防伪等领域具有潜在应用.为了扩大CPL材料的应用范围,研究人员开始关注刺激响应型CPL活性材料.胆甾相液晶(CLC)因其高度有序的手性环境以及优异的可调性已成为刺激响应CPL活性材料的理想选择.目前,基于CLC的光响应CPL材料已得到广泛开发,这些材料通常能在多组分系统中实现CPL信号响应.本综述重点关注CLC中光调控CPL的研究进展,总结了CPL调控的三种策略:(1)利用光驱动过程光开关分子的手性或螺旋变化调控CLC的CPL信号;(2)利用手性光开关与手性掺杂剂间手性竞争关系调控CLC的CPL信号;(3)利用光驱动非手性二向色性染料有序参数值变化调控CPL信号.本综述有望为基于光响应CLC的CPL调控提供重要的参考和指导,以推动其在更广泛领域的应用.

关键词：圆偏振发光光调控胆甾相液晶手性反转

原位成纤PTFE对PP/CNT微孔注塑发泡材料电磁屏蔽性能的影响

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塑料 2024年第1期53卷 28-31页

作者：杜立强贺建芸代海洋申增强曹俊伟付俊杰北京化工大学机电工程学院高分子材料先进制造英蓝研究室北京100029

采用聚丙烯(PP)为基体、以多壁碳纳米管(CNT)为碳纳米填料,制备二元复合泡孔材料PP/CNT,并且,当CNT含量为1%时,复合微孔材料泡孔质量及电磁屏蔽性能均较好。以聚四氟乙烯(PTFE)为原位成纤增强相,进行微孔注塑发泡成型,探究PP/CNT/PTFE... 详细信息

采用聚丙烯(PP)为基体、以多壁碳纳米管(CNT)为碳纳米填料,制备二元复合泡孔材料PP/CNT,并且,当CNT含量为1%时,复合微孔材料泡孔质量及电磁屏蔽性能均较好。以聚四氟乙烯(PTFE)为原位成纤增强相,进行微孔注塑发泡成型,探究PP/CNT/PTFE三元复合微孔材料的电磁屏蔽性能,制备了力学性能较好、对电磁辐射吸收率较高的微发泡电磁屏蔽复合材料;研究了PTFE微纤含量对PP/CNT/PTFE三元复合微孔材料注塑发泡泡孔形貌及电磁屏蔽性能的影响规律;得到了该实验条件下PTFE的最佳添加量。结果表明,当PTFE含量为1%时,原位成纤效果较好,三元复合微孔材料的泡孔直径显著减小,电磁屏蔽性能从未添加PTFE时的12.6 dB提高至24.8 dB。

关键词：原位成纤微孔发泡电磁屏蔽聚四氟乙烯三元复合材料