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基于功能基元序构策略提升Ag_(2)Se基柔性热电薄膜的性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 218-228页

作者：王子兴李佳佳刘莹蔡克峰同济大学材料科学与工程学院上海201804

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能... 详细信息

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能的有效策略。在材料中构筑不同作用机制的功能基元,并将功能基元进行序构,同时增强功能基元间的协同效应,可以有效地提升材料的性能。本工作主要以硒化银基柔性热电薄膜为例,介绍功能基元序构和功能基元间协同效应对电、声输运性能和柔性的作用机制。

关键词：热电薄膜硒化银功能基元序构柔性

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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纤维素基固态荧光传感器的研究进展

复合材料学报 2024年第1期41卷 121-133页

作者：杨青峰安聪聪张明李正辉施镭周凝宇北华大学材料科学与工程学院吉林132013

在“双碳”战略背景下,生物基荧光智能材料的研究进展及其多功能应用备受瞩目。纤维素是自然界储量最丰富的天然高分子材料,基于纤维素的固态荧光传感器不但具备绿色、成本低、可降解、亲水性好、生物相容性好、无毒等优点,相较于传统... 详细信息

在“双碳”战略背景下,生物基荧光智能材料的研究进展及其多功能应用备受瞩目。纤维素是自然界储量最丰富的天然高分子材料,基于纤维素的固态荧光传感器不但具备绿色、成本低、可降解、亲水性好、生物相容性好、无毒等优点,相较于传统的荧光分子探针,还拥有更便携、高效、寿命长、稳定性高、适用场景广泛等优势。综述了近些年来利用化学改性制备纤维素基固态荧光传感器的研究进展,阐明了纤维素与不同荧光分子结合的机制,即通过共价交联或者引入官能团,将荧光分子引到纤维素表面进行改性。分类介绍了各种纤维素基固态荧光传感器的类型,包括阳离子型、阴离子型、pH型、硝基芳香型、气体型和双(多)重响应型等,以及在环境检测、生物成像、食品安全、荧光印刷及防伪等应用领域的优势。最后,详细探讨了纤维素基荧光智能传感器的相关研究,并对其发展机遇和未来挑战进行展望。

关键词：荧光纤维素智能响应传感器检测

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)基铁电陶瓷的弛豫特征与储能性能

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1173-1182页

作者：王思民葛广龙钱进林锦锋李国辉刘志甫翟继卫同济大学材料科学与工程学院功能材料研究所上海201804 中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料与器件重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心北京100049

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研... 详细信息

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研究。然而,其较大的剩余极化和较低的击穿场强限制了BNT陶瓷在储能领域的应用和发展。本工作通过调控弛豫特征,制备了具有较高储能特性的BNT基介质陶瓷。首先,通过掺杂(Al_(0.5)Nb_(0.5))^(4+)降低陶瓷的晶粒尺寸实现了击穿场强的提高,同时也对弛豫特性的增强有一定贡献。其次,通过调控Sr和Ca的比例可以进一步提高材料的弛豫特性,实现储能密度的提高。当Ca离子取代量达到0.15时,陶瓷获得了最优的综合性能,在630 kV/cm的电场下,其储能密度为6.4 J/cm^(3),储能效率达到85%。当电压为300 kV/cm时,其功率密度和工作电流密度分别可以达到154.4 MW/cm^(3)和1029.6 A/cm^(2),并且其储能性能在20℃到110℃温度范围内具有良好温度稳定性(3.4±0.12)J/cm^(3),79.0%±7.4%,在1 Hz到100 Hz频率范围内具有良好的频率稳定性(3.30±0.01)J/cm^(3),81.0%±5.5%。

关键词：钛酸铋钠陶瓷弛豫性储能密度储能效率

聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中的应用现状

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 166-174页

作者：周红郑淑珍乔文秀徐守芳李因文马登学马建峰临沂大学化学化工学院山东临沂276000 临沂大学材料科学与工程学院功能高分子实验室山东临沂276000

水泥基材料中的气泡调控一直以来都是学科难题,通过多因素提高水泥基材料中气泡的稳定性和可控性,对提高水泥基材料的流变性能和耐久性能具有十分重要的意义。在众多影响因素中,气泡调控型聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中起到... 详细信息

水泥基材料中的气泡调控一直以来都是学科难题,通过多因素提高水泥基材料中气泡的稳定性和可控性,对提高水泥基材料的流变性能和耐久性能具有十分重要的意义。在众多影响因素中,气泡调控型聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中起到十分关键的作用。文中首先对新拌混凝土中气泡的形成和破灭过程进行了简单介绍,综述了影响气泡稳定性的主要因素,如引气型外加剂、减水剂及纳米颗粒等对气泡稳定性的影响,同时介绍了近年来引气型外加剂的合成研究进展。最后,讨论了水泥基材料中气泡对混凝土性能的重要意义。

关键词：聚合物表面活性剂气泡稳定性水泥基材料流变性耐久性

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太阳能驱动水蒸发发电系统的研究进展

硅酸盐学报 2024年第1期52卷 255-272页

作者：许自洁杨修春王语凡同济大学材料科学与工程学院上海201804 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

太阳能驱动水蒸气产生(SSG)可应用于海水淡化、污水处理等领域,对获取纯净水和解决水资源短缺问题具有重要意义。通过提高光热材料的光热转换性能、水传输速率和系统的热量管理,可实现超高的太阳能蒸气转换效率。太阳能驱动水蒸发发电... 详细信息

太阳能驱动水蒸气产生(SSG)可应用于海水淡化、污水处理等领域,对获取纯净水和解决水资源短缺问题具有重要意义。通过提高光热材料的光热转换性能、水传输速率和系统的热量管理,可实现超高的太阳能蒸气转换效率。太阳能驱动水蒸发发电系统拓展了SSG的功能性,进一步提高了系统的能量利用率,为小型电子器件、柔性穿戴设备和偏远地区供电提供了创新模式。太阳能驱动水蒸发发电系统主要分为在SSG基础上集成发电模块和自供电2类发电方式。本文总结了太阳能驱动水蒸发发电系统的研究进展,分析了不同发电模式和材料类型的优缺点,对太阳能驱动水蒸发发电系统面临的挑战和未来的发展进行了分析和展望。

关键词：太阳能驱动水蒸气产生水蒸发诱导发电集成发电模块自供电发电模块水伏效应

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高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

钙钛矿太阳能电池纳米纤维改性电子传输层研究

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无机材料学报 2024年第7期39卷 828-834,I0006,I0007页

作者：肖梓晨何世豪邱诚远邓攀张威戴维德仁缑炎卓李金华尤俊王贤保林俍佑湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室武汉430062 湖北大学高分子材料湖北省重点实验室武汉430062 湖北大学材料科学与工程学院武汉430062

二氧化锡(SnO_(2))由于具有高透光率、高电子迁移率、良好的紫外稳定性以及可低温加工等优势,作为电子传输材料在钙钛矿太阳能电池(PSC)中得到广泛应用。然而,用商业胶体溶液制备的SnO_(2)电子传输层仍然存在易团聚、缺陷多、能级不匹... 详细信息

二氧化锡(SnO_(2))由于具有高透光率、高电子迁移率、良好的紫外稳定性以及可低温加工等优势,作为电子传输材料在钙钛矿太阳能电池(PSC)中得到广泛应用。然而,用商业胶体溶液制备的SnO_(2)电子传输层仍然存在易团聚、缺陷多、能级不匹配等问题,限制了器件性能和稳定性。本研究将一种高分子甲壳素纳米纤维(1,2-二苯甲酰氧基苯基甲壳素,DC)引入到SnO_(2)前驱液中来改善SnO_(2)薄膜质量,系统研究了DC对前驱液、薄膜和器件性能的影响。实验结果表明,DC添加剂能够有效抑制纳米颗粒团聚,使前驱液分散得更均匀。改善后的SnO_(2)薄膜的粗糙度更小,能更好地被钙钛矿溶液浸润,有利于SnO_(2)与钙钛矿层形成更紧密的接触。同时,SnO_(2)薄膜中的氧空位缺陷被有效钝化,缺陷占比降低至30%,进一步提升了薄膜质量。改进后SnO_(2)电子传输层与钙钛矿层的能级匹配性更好,载流子提取和传输性能得到优化。DC改性后的PSC性能得到显著提升,最优器件的光电转换效率达到19.11%。本工作不仅解决了SnO_(2)电子传输层在制备过程中的团聚问题,而且为提高PSC能提供了理论指导与方法。

关键词：二氧化锡电子传输层钙钛矿太阳能电池高分子光电转换效率