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生物可降解聚酯/生物陶瓷3D打印骨组织工程支架研究进展

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1672-1693页

作者：刘嗣聪刘宏治殷亚然浙江理工大学材料科学与工程学院杭州310018 浙大宁波理工学院材料科学与工程学院宁波315100

移植骨植入物是目前治疗骨缺损的公认有效手段之一。生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料结合了生物可降解聚酯的良好力学性能、可降解性能和生物陶瓷的成骨活性,为骨植入物材料提供了新的选择。骨组织工程通过模拟骨骼微环境,加速骨缺损... 详细信息

移植骨植入物是目前治疗骨缺损的公认有效手段之一。生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料结合了生物可降解聚酯的良好力学性能、可降解性能和生物陶瓷的成骨活性,为骨植入物材料提供了新的选择。骨组织工程通过模拟骨骼微环境,加速骨缺损修复。将生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料制备成骨组织工程支架,能进一步加快骨修复进程。3D打印技术的引入能使生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架的制备过程精确、可重复且具备高自由度,展现出了良好的发展前景。本文阐述了骨组织工程支架应具备的各项性能,总结了近年来国内外学者对生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架上述性能的改善策略,并展望未来该研究领域的发展方向。

关键词：生物可降解聚酯生物陶瓷 3D打印骨组织工程支架骨修复

含P/N/Si木质素基阻燃剂的制备及其阻燃聚乳酸

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 12-22页

作者：宋艳杨晓涵林肯单雪影李锦春常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 常州大学环境科学与工程学院江苏常州213164

以碱木质素(Lig)为原料,3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-(二乙氨基)水杨醛和9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物为改性剂,通过三步法成功制备了一种含磷、氮、硅元素的木质素基阻燃剂(FR-Lig)。热失重分析表明,与Lig相比,FR-Lig在空气中具有... 详细信息

以碱木质素(Lig)为原料,3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-(二乙氨基)水杨醛和9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物为改性剂,通过三步法成功制备了一种含磷、氮、硅元素的木质素基阻燃剂(FR-Lig)。热失重分析表明,与Lig相比,FR-Lig在空气中具有良好的热稳定性能和成炭能力,其T5%提高了45℃,550℃时的残留量由1.8%提高到31.6%。然后将FR-Lig用于制备全生物基阻燃聚乳酸复合材料(FR-Lig/PLA),对材料的阻燃性能、热稳定性能、燃烧行为等进行了研究。结果表明,FR-Lig的加入可提高PLA的阻燃性能,当添加量为20%时,LOI值可增加至27.5%,垂直燃烧Ul-94过V-0级;即使质量分数10%的加入,也可使PLA的LOI值增加2个数值,UL-94由无等级提高至V-2级,对应PLA的拉伸强度为41.8 MPa,与纯PLA相比,冲击强度可提升约60%;而且,FR-Lig/PLA材料的热稳定性能、耐火性能和抑烟能力得到了提升。此外,残炭的表征及PLA的热重-红外联用分析表明,气相阻燃和凝聚相阻燃在PLA中共同发挥作用,以后者为主,并提出了可能的阻燃机理。

关键词：碱木质素生物基阻燃剂聚乳酸阻燃性能热稳定性能

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

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枪管用环保镀层摩擦行为研究

兵工学报 2024年第2期45卷 651-661页

作者：徐京胡春东陆恒昌邓亚辉薛钧韦习成董瀚上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国兵器工业第208研究所北京102202

传统枪管内膛表面采用的六价铬镀层,高温耐磨性好,但对环境污染严重。为开发环保镀层,采用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜表征了室温和高温(400℃)摩擦磨损试样,对比分析了六价铬、三价铬、钴-镍和镍-钨四种电镀层的磨损特征。研究... 详细信息

传统枪管内膛表面采用的六价铬镀层,高温耐磨性好,但对环境污染严重。为开发环保镀层,采用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜表征了室温和高温(400℃)摩擦磨损试样,对比分析了六价铬、三价铬、钴-镍和镍-钨四种电镀层的磨损特征。研究结果表明:在500℃定性回火后,三价铬、镍-钨、六价铬和钴-镍镀层硬度依次递减,与六价铬层相比,三价铬层脆性大,镍-钨和钴-镍镀层韧性高;室温下与H62黄铜对摩后,六价铬和三价铬镀层摩擦程度较轻,钴-镍和镍-钨镀层呈现明显粘着特征,二者摩擦系数高于两种铬层;400℃下与08Al钢对摩后,六价铬呈粘着磨损特征,摩擦程度较大;三价铬层摩擦系数相对较高;镍-钨镀层呈磨粒磨损特征,摩擦系数与六价铬接近,摩擦程度相对较轻。

关键词：枪管电镀层磨损摩擦系数高温摩擦

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木基多孔材料用于染料废水处理研究进展

复合材料学报 2024年第6期41卷 2789-2800页

作者：梅泽楷丁一冯树杨伟胜韩景泉南京林业大学材料科学与工程学院南京210037

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前... 详细信息

染料广泛应用于纺织、皮革、塑料、造纸、化妆品等行业,已经成为当今水体污染的主要来源之一。染料废水成分复杂,具有高毒性、有机污染物含量高、重金属超标等特性,对生态环境造成极大危害,因此实现水体中水溶性有机染料的去除成为当前废水处理面临的重要挑战。木材是一种可再生、可生物降解的环境友好型天然材料,具有构造有序、层次分明的多尺度分级结构和丰富的孔隙构造,这种层级多孔结构为新型染料去除材料和装置的开发创造了天然条件。通过在木材内部管腔表面负载石墨烯、金属-有机骨架(MOF)、贵金属纳米颗粒(Ag、Au、Pd)和多氧金属酸盐等活性物质,可促进木质基复合材料对染料的物理化学吸附与催化降解,进而实现废水中染料的有效去除。本文首先对染料废水的特性及其危害进行了概述,并详细介绍了木材的特殊微观结构及其在染料废水处理中的优势;随后,综述了负载活性物质的木基多孔材料用于染料废水的吸附和催化降解两种处理方式的原理和研究现状,并对木基多孔材料处理染料废水的发展前景进行展望和总结。

关键词：木材染料废水多孔结构吸附降解

F/O阴离子取代调控ZnGa_(2)O_(4):Cr^(3+)近红外发光

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发光学报 2024年第6期45卷 923-931页

作者：伍宇博于世杰黄前兴邵起越东南大学材料科学与工程学院江苏南京210089

采用高温固相法制备了一系列ZnGa_(2)O_(4):xCr^(3+),yMgF_(2)荧光粉,并研究其物相结构和发光性能。结果表明,MgF_(2)掺杂起主导作用的是F离子,F/O阴离子取代形成局域环境不同的[CrO_(6)]和[Cr(O,F)_(6)]发光中心,使ZnGa_(2)O_(4):Cr^(3+)发光谱显著宽化。进而通过增加Cr^(3+)浓度使发射谱不断红移,实现了峰值波长689~900nm波段可调发光;稳/瞬态光谱学分析表明谱峰大幅红移来自于不同Cr^(3+)发光中心间的能量传递。优化样品ZnGa_(2)O_(4):0.1Cr^(3+),0.2MgF_(2)(ZMGOF∶0.1Cr^(3+))表现出较好的综合性能,蓝光激发下宽带近红外发射覆盖700~1200nm波段,峰值波长885nm、半高宽215nm;且具有较为优异的发光效率和热稳定性,内、外量子效率分别为92.3%和48.1%,100℃强度保持率约89.6%。采用ZMGOF:0.1Cr^(3+)荧光粉封装制成的LED器件在100mA电流驱动下近红外光输出功率约34.5mW,能量转换效率约12.3%。

关键词：荧光粉 LED 近红外 Cr^(3+)激活阴离子取代

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全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的表面包覆策略及白光LED应用研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 10-20页

作者：梁梦标陈婷秦喆谢志翔徐彦乔温鹏林坚郭春显苏州科技大学材料科学与工程学院江苏苏州215009 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江苏景德镇333001

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水... 详细信息

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水分、光照以及温度的作用下不能稳定存在,严重阻碍了该纳米晶在光电领域的应用。近年来,科研工作者相继报道了各种提高钙钛矿纳米晶稳定性的方法,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆等策略。与离子掺杂和表面钝化相比,表面包覆策略不仅隔离了环境因素对CsPbX_(3)纳米晶的影响,还阻止了不同阴离子组分的钙钛矿纳米晶间的阴离子交换,提高了纳米晶的稳定性。因此,本文详细介绍了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的包覆机理,同时重点从聚合物薄膜、氧化物、金属有机框架和沸石等包覆材料层面介绍表面包覆策略的优越性,最后总结了复合材料在照明和显示领域的应用。

关键词：全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶稳定性表面包覆荧光

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离子热循环:高效制冷技术的新突破

科学通报 2024年第7期69卷 815-822页

作者：张鑫赵晓莉杨晓伟上海交通大学化学化工学院上海200240 同济大学材料科学与工程学院上海201804

研发安全、高效、环境友好的新型制冷剂或制冷技术,是当今应对全球变暖问题的重要措施.其中,基于热效应的制冷技术,是具有重要发展潜力的制冷手段.然而,这类技术存在外加应力场强大、绝热温度变化小、效率低等不足,从而限制了其广泛应用... 详细信息

研发安全、高效、环境友好的新型制冷剂或制冷技术,是当今应对全球变暖问题的重要措施.其中,基于热效应的制冷技术,是具有重要发展潜力的制冷手段.然而,这类技术存在外加应力场强大、绝热温度变化小、效率低等不足,从而限制了其广泛应用.近期,以离子热循环为原理的新型制冷技术,以低外加场强、高能源效率的优势,打破了热效应制冷存在的瓶颈,并引起了广泛关注.本文将以该工作为出发点,系统介绍离子热效应及其伴随的热力学循环的基本原理,从制冷性能、工作效率等角度出发,详细分析离子热效应制冷技术背后存在的优势,以及可能存在的科学问题与技术难点,并从电化学原理、离子分离等角度提出解决措施,旨在为这一全新制冷手段的进一步发展提供科学依据和参考.

关键词：制冷技术离子热循环制冷性能效率电化学

5056铝箔表面新型三价铬转化膜的形成过程及影响因素

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表面技术 2024年第9期53卷 75-84页

作者：左浩越李铭昊闫江蓉魏翔唐琴麻彦龙重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054

目的提高5056铝箔的耐腐蚀性能,探究新型三价铬转化膜的形成过程和主要影响因素。方法在自主研发的新型三价铬转化液中对5056铝箔进行表面处理,通过改变镀膜时间、镀液pH、镀液温度来调控转化膜的结构和性能;通过重铬酸钾点滴测试、电... 详细信息

目的提高5056铝箔的耐腐蚀性能,探究新型三价铬转化膜的形成过程和主要影响因素。方法在自主研发的新型三价铬转化液中对5056铝箔进行表面处理,通过改变镀膜时间、镀液pH、镀液温度来调控转化膜的结构和性能;通过重铬酸钾点滴测试、电化学测试、接触角测试、中性盐雾试验,对新型转化膜的耐腐蚀性能和表面特性进行表征;采用超薄切片辅助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱对膜层的结构和成分进行分析。结果在优化工艺条件下,可在5056铝箔表面获得一层厚度约为80nm、具有较强疏水特性的化学转化膜,其主要成分为TiO_(2)、ZrO_(2)、Al2O_(3)、Cr(OH)_(3);经过三价铬转化膜处理后,在中性盐雾试验进行1632h后未观察到5056铝箔试样出现明显腐蚀迹象,也未发现三价铬向六价铬的转变。结论采用新型三价铬镀膜处理可以大幅提高5056铝箔在含NaCl环境中的耐腐蚀性能,随着镀膜时间的延长,合金表面先后经历转化膜的形核、稳定生长、开裂起皮、再生长与开裂起皮动态平衡等4个阶段,当转化膜稳定生长并完全覆盖合金表面时,其耐腐蚀性能最好。

关键词：铝合金铝箔三价铬转化膜耐腐蚀性能

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