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基于主客体掺杂室温磷光材料的氧气传感材料（英文）

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有机化学 2024年第8期44卷 2523-2529页

作者：张惟李庚辰苏昊戴文博孙鹏石建兵佟斌蔡政旭董宇平北京理工大学材料学院结构可控先进功能材料与绿色应用实验室中国科学技术大学合肥国家实验室温州大学化学与材料工程学院温州大学温州市生物保健材料与化学重点实验室北京理工大学前沿交叉科学研究院

定量氧气检测,特别是在低浓度下的检测,在生物、复杂环境和化学过程工程中具有重要意义.由于磷光的三线态激子对氧气的高灵敏度和快速响应,纯有机室温磷光用于氧气检测近年来引起了人们的广泛关注.然而,在室温下纯有机主客体掺杂材料同... 详细信息

定量氧气检测,特别是在低浓度下的检测,在生物、复杂环境和化学过程工程中具有重要意义.由于磷光的三线态激子对氧气的高灵敏度和快速响应,纯有机室温磷光用于氧气检测近年来引起了人们的广泛关注.然而,在室温下纯有机主客体掺杂材料同时实现超长磷光和定量氧气检测仍然面临挑战.为实现磷光需要限制发光基元的非辐射弛豫需要的主体分子间紧密堆积,致使氧气不容易进材料体系中,进而难以实现对氧气的响应.本研究探讨了由4',4'-二叔丁基-4-溴三苯胺(TPABu Br)和4-溴代正丁基萘酰亚胺(NIBr)组成的主客体掺杂室温磷光材料在低氧环境下的氧敏感性.该掺杂材料在室温下展现出荧光和磷光双发射特性.主体TPABu Br中的叔丁基基团使晶体结构中存在适当的分子间距,赋予了掺杂材料氧透过性.掺杂材料的磷光发射强度与氧体积分数之间的线性关系符合Stern-Volmer方程,可用于定量分析氧浓度,且具有快速响应和优异的光稳定性,展示了其作为氧传感器的潜力.总的来说,本研究阐述了NIBr/TPABu Br掺杂材料的设计和特性,展示了其在氧浓度检测方面的潜力,为设计氧传感系统提供了新思路.

关键词：有机室温磷光主客体掺杂策略氧敏感材料氧气浓度检测

c-CD/PDA@SF复合纤维膜吸附亚甲基蓝性能研究

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合成树脂及塑料 2024年第4期41卷 1-7页

作者：龚宸悦赵勃源李佳骏张爱英冯增国北京理工大学材料学院结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室北京100081

采用静电纺丝技术制备了聚苯乙烯/聚偏氟乙烯静电纺丝纤维(SF),通过黏附在SF上的聚多巴胺(PDA)涂层,将羧基化β环糊精(c-CD)键合至SF表面,制备了功能化c-CD/PDA@SF复合纤维膜。对复合纤维膜的结构及形貌进行了表征,并考察了其吸附性能... 详细信息

采用静电纺丝技术制备了聚苯乙烯/聚偏氟乙烯静电纺丝纤维(SF),通过黏附在SF上的聚多巴胺(PDA)涂层,将羧基化β环糊精(c-CD)键合至SF表面,制备了功能化c-CD/PDA@SF复合纤维膜。对复合纤维膜的结构及形貌进行了表征,并考察了其吸附性能。结果表明:用PDA及c-CD功能化后,c-CD/PDA@SF复合纤维直径和表面粗糙度都有所增加,对亚甲基蓝的吸附能力提升,吸附过程符合伪二阶动力学模型。当亚甲基蓝溶液的pH值为9.0时,复合纤维膜对亚甲基蓝的最大移除率达96%。此外,随着循环使用次数增加,复合纤维膜的吸附能力下降,但对亚甲基蓝的移除率仍达80%以上。

关键词：聚苯乙烯聚偏氟乙烯环糊精亚甲基蓝

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面向电子皮肤的智能材料构建策略

材料工程 2024年第8期52卷 59-75页

作者：何孟涵陈煜北京理工大学材料学院北京100081

电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器,具有轻薄、柔软、灵活等特点,可将外界刺激转化为不同的输出信号,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发,对电... 详细信息

电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器,具有轻薄、柔软、灵活等特点,可将外界刺激转化为不同的输出信号,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发,对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述,并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论,进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题,通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能,从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势,并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力。

关键词：电子皮肤智能材料传感构建性能

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偶氮苯骨架的多孔高分子:结构创新及应用研究进展

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高分子学报 2024年第8期55卷 936-953页

作者：石经张志豪周瑾修黄木华北京理工大学材料学院北京100081

偶氮苯骨架的多孔高分子(Azo-POPs)具有化学稳定性好、比表面积高以及易功能化修饰等特点,在多个领域表现出了巨大的应用前景,引起了人们的广泛关注.本综述首先梳理了近些年来将偶氮苯结构单元引入到多孔高分子骨架中的方式,包括多氨基... 详细信息

偶氮苯骨架的多孔高分子(Azo-POPs)具有化学稳定性好、比表面积高以及易功能化修饰等特点,在多个领域表现出了巨大的应用前景,引起了人们的广泛关注.本综述首先梳理了近些年来将偶氮苯结构单元引入到多孔高分子骨架中的方式,包括多氨基芳烃与多(亚)硝基芳烃的缩合聚合、多氨基芳烃的氧化偶联聚合、多硝基芳烃的还原偶联聚合,以及富电子芳烃与多重氮盐的偶联聚合等途径,指出了富电子芳烃与多重氮盐的偶联聚合条件温和、聚合效率高且官能团耐受性好.简述了功能性Azo-POPs的例子与特点,分析并论证了其中三(β-羟基-偶氮)苯结构向三(β-酮-腙)环己烷结构的不可逆异构化;并对Azo-POPs在气体及蒸气的吸附与存储、多相催化、水中污染物的去除、气体膜分离与电化学等领域的应用进行了分析与总结.最后分析并指出了发展Azo-POPs所面临的挑战,并结合已有的研究报道探讨了Azo-POPs的未来发展方向及前景.

关键词：多孔高分子偶氮苯羟基偶氮苯氨基偶氮苯三酮三腙环己酮

贵金属气凝胶的可控制备及其电催化与表面增强拉曼散射应用

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化学学报 2024年第7期82卷 805-818页

作者：李一翁蓓蓓赵静雯杜然北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063000

贵金属气凝胶(NMAs)是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶,于2009年被首次报道.NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构,在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能.作为一类新兴材料,NMA... 详细信息

贵金属气凝胶(NMAs)是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶,于2009年被首次报道.NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构,在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能.作为一类新兴材料,NMAs的可控制备存在很大挑战,制约了应用研究.在过去数年间,作者课题组从理论、实验两方面对贵金属体系的溶胶-凝胶原理进行了深入研究.基于此,发展了诸如特异性离子效应、过量还原剂、力场扰动、冻融诱导等多种制备策略,拓展了材料的组成与结构多样性,获得了多种高性能电催化剂.借助NMAs的光学性质,进一步开辟了其光电催化方向及其在表面增强拉曼散射(SERS)领域的应用,使其潜力得到进一步发挥.本研究评论将对NMAs的制备原理、可控制备方法及其在电催化与SERS领域的应用研究进行梳理,并对其未来研究方向进行简要展望.

关键词：气凝胶溶胶-凝胶纳米结构电催化表面增强拉曼散射

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高效叠氮化方法研究进展

高等学校化学学报 2024年第5期45卷 10-27页

作者：龙磊韦伟罗运军李霄羽北京理工大学材料学院北京100081 湖北航天化学技术研究所襄阳441003

有机叠氮化合物是一类多功能化合物,是合成一系列治疗药物、生物活性化合物、功能材料及高能化合物有用的前驱体,被广泛应用于点击化学和Staudinger反应中.在过去的几十年里,研究人员开发了大量的合成策略来制备结构多样的有机叠氮化物... 详细信息

有机叠氮化合物是一类多功能化合物,是合成一系列治疗药物、生物活性化合物、功能材料及高能化合物有用的前驱体,被广泛应用于点击化学和Staudinger反应中.在过去的几十年里,研究人员开发了大量的合成策略来制备结构多样的有机叠氮化物,但不是所有的反应都能高效地进行.随着绿色化学的概念深入人心,安全性低、普适性低和效率低的传统叠氮化方法逐渐被淘汰,发展新的高效叠氮化方法迫在眉睫.本文综合评述了近年来制备脂肪族叠氮化合物及叠氮聚合物的高效合成方法,从碳碳多重键和碳氢键的叠氮化策略方面简述了脂肪族叠氮化物的合成,对叠氮聚合物的合成方法、潜在的新型合成策略进行了概述,并对未来叠氮化学的发展前景进行了展望.

关键词：有机叠氮化合物有机合成脂肪族叠氮化物高能化合物

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单晶叶片激光修复研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 593-602页

作者：张剑郭媛媛张迈叶新玥刘逸刘禹侯娟中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 上海理工大学材料与化学学院上海200093

单晶叶片激光修复技术为航空领域节约了大量成本,该技术以增材制造工艺为基础,以期在单晶基底上通过定向凝固生长出理想的单晶结构。目前,主流的单晶叶片修复技术包括以下两类:定向能量沉积技术(directedenergy deposition,DED)、粉末... 详细信息

单晶叶片激光修复技术为航空领域节约了大量成本,该技术以增材制造工艺为基础,以期在单晶基底上通过定向凝固生长出理想的单晶结构。目前,主流的单晶叶片修复技术包括以下两类:定向能量沉积技术(directedenergy deposition,DED)、粉末床熔融技术(powder bed fusion,PBF)。本文综述了2种主要修复技术的研究进展,总结了修复过程中工艺参数的影响及单晶生长的机制,阐明了单晶修复技术在航空领域的应用潜力。此外,还讨论了目前单晶叶片修复面临的主要挑战,并对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：单晶叶片增材制造激光修复

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石墨烯增强钛基复合材料研究进展

中国材料进展 2024年第3期43卷 212-221,229页

作者：穆啸楠张洪梅王宇北京理工大学材料学院北京100081 冲击环境材料技术国家级重点实验室北京100081

非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视为极具潜力的DR... 详细信息

非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视为极具潜力的DRTMCs纳米增强体。国内外研究者聚焦DRTMCs设计与制备,突破了低温快速成型和界面改性等关键技术,初步实现了界面精细调控和微观构型,获得石墨烯在钛基体中的本征增强,制备出强塑性匹配较好的DRTMCs。简要综述近些年来石墨烯增强钛基复合材料的设计方法和制备工艺,探讨界面反应、界面结构、微观构型等关键因素对复合材料力学性能和失效机制的影响规律,并提出石墨烯增强钛基复合材料未来的发展方向。

关键词：石墨烯钛基复合材料制备方法界面设计力学行为

芳纶纤维与树脂基体改性对复合材料剪切性能的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 91-100页

作者：梁起睿叶金蕊颜丙越刘凯何剑飞姬晓龙侯晓先进输电技术国家重点实验室北京102209 沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110168 北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063000

芳纶纤维表面惰性会影响其与树脂间的浸润性能和界面结合强度,因此限制了芳纶纤维复合材料在航空、航天、输电等领域的应用。为了对比纤维表面改性和树脂基体改性技术对芳纶纤维复合材料层间剪切性能的影响,文中结合光学和力学测试方法... 详细信息

芳纶纤维表面惰性会影响其与树脂间的浸润性能和界面结合强度,因此限制了芳纶纤维复合材料在航空、航天、输电等领域的应用。为了对比纤维表面改性和树脂基体改性技术对芳纶纤维复合材料层间剪切性能的影响,文中结合光学和力学测试方法对不同改性技术及处理过程对芳纶纤维表面刻蚀的影响机制开展了深入研究。结果表明,乙酸酐化学刻蚀会对芳纶纤维表面基团产生影响且增加表面粗糙度。热氧化刻蚀处理后表面粗糙度显著增加,具有明显“沟壑”状。然而,当乙酸酐化学刻蚀处理时间高于6 h、热氧化刻蚀处理时间高于4 min时,纤维内部结构就会受到损伤,导致复合材料层间剪切性能降低。超声浸渍改性处理后,纤维表面粗糙度有一定增加,纤维表面附着的气体将会排出,超过20 min后改性效果趋于稳定。使用偶联剂改性树脂基体可以增加纤维表面的键合作用,当添加量超过3%时,树脂分子间的过度交联导致复合材料层间剪切性能下降。研究结果为提高芳纶复合材料浸润性能和界面强度提供了理论依据,对航空航天、电力系统中芳纶复合材料设计及制造研究具有参考价值。

关键词：芳纶纤维表面改性界面强度树脂基体改性微观形貌浸润性能