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基于科研思维培养为导向的高分子化学综合实验教学设计——以“胺固化环氧树脂基形状记忆高分子的网络结构调控与性能”为例

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高分子通报 2025年

作者：路平李兴建临沂大学材料科学与工程学院

针对高分子化学实验教学缺乏对学生科研思维培养的问题，本文将胺固化环氧树脂基形状记忆高分子的网络结构调控与性能设置成综合实验，以环氧树脂和聚醚胺为原料，通过体型缩聚设计合成具有形状记忆效应的环氧树脂基形状记忆高分子。利... 详细信息

针对高分子化学实验教学缺乏对学生科研思维培养的问题，本文将胺固化环氧树脂基形状记忆高分子的网络结构调控与性能设置成综合实验，以环氧树脂和聚醚胺为原料，通过体型缩聚设计合成具有形状记忆效应的环氧树脂基形状记忆高分子。利用凝胶含量、示差扫描量热仪、动态热机械分析仪和创意实验分别研究材料的交联密度、玻璃化转变、储能模量、损耗因子和形状记忆性能。引导学生建立高分子材料“化学→结构→性能→功能”科研思维模式，在这个递进关系中将高分子化学与物理重要理论串联起来，使科研思维和创新意识能够得到一定的训练；通过有趣的“变形→固定→回复”的宏观形状记忆效应，学生能够感知微观的玻璃化转变和熵弹性过程，在有趣的实验现象和感官刺激下培养学生对科研的兴趣和创新意识。

关键词：环氧树脂形状记忆高分子形状记忆效应网络结构

苯基/十二烷基环氧化超支化聚硅氧烷增韧环氧树脂

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精细化工 2025年

作者：黄文钦向艳丽孟旭方建波任强汪称意常州大学材料科学与工程学院

苯基三甲氧基硅烷（PTMS）、十二烷基三甲氧基硅烷（DTES）和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）经水解缩合反应制备了同时含苯基、十二烷基和环氧基3种官能团的超支化聚硅氧烷（HPGD）。采用FTIR、1HNMR、凝胶渗透色谱-多角度... 详细信息

苯基三甲氧基硅烷（PTMS）、十二烷基三甲氧基硅烷（DTES）和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）经水解缩合反应制备了同时含苯基、十二烷基和环氧基3种官能团的超支化聚硅氧烷（HPGD）。采用FTIR、1HNMR、凝胶渗透色谱-多角度激光光散射-特性黏度（GPC-MALLS-Viscometer）三联检测、UV-Vis对HPGD进行了表征。考察了n（KH-560）∶n（PTMS）∶n（DTMS）对制备的HPGD与环氧树脂（E51）混合固化物（HPGD/E51）冲击强度和相容性的影响。通过力学、水接触角和TGA测试，探究了m（HPGD）∶m（E51）对增韧环氧树脂材料（HPGD/E51）的影响。结果表明，由n（KH-560）∶n（PTMS）∶n（DTMS）＝5∶3.0∶2.0制备的HPGD-2黏度（1800 mPa·s）最低，制备的HPGD-2/E51的冲击强度和透光性最佳；由m（HPGD-2）∶m（E51）＝15∶85制备的HPGD/E51-15的抗冲击强度为29.86 kJ/m2，拉伸强度为48.72 MPa，断裂伸长率为18.95%，比由m（HPGD-2）∶m（E51）＝0∶100制备的HPGD/E51-0分别提高了63%、90%和180%。HPGD/E51-15的玻璃化转变温度（78 ℃）较HPGD/E51-0（89 ℃）略有降低。HPGD的引入明显提高了HPGD/E51的疏水性能和耐热性能，HPGD/E51-15的水接触角为108°，从HPGD/E51-0的亲水性变为疏水性；HPGD/E51-15的初始分解温度(T5%)为301.7 ℃，800 ℃时的残炭量(R800)为6.73%，较HPGD/E51-0(T5%＝286.0 ℃，R800＝0.77%)均有所提升。

关键词：超支化聚硅氧烷十二烷基增韧增强低黏度环氧树脂功能材料

相变辅助闪烧制备Al2O3–ZrO2纳米非晶复合材料

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硅酸盐学报 2025年

作者：王竖淮王江林杨永康贾子祺苏兴华许西庆长安大学材料科学与工程学院

纳米非晶复合材料是以纳米非晶材料为基体并析出一定纳米晶相的新型材料，具有很多特殊性能，但其制备需要庞大且昂贵的烧结设备，相比之下闪烧设备简单经济，可在较低温度实现快速致密化，为纳米非晶复合材料的制备提供新的途径。采用... 详细信息

纳米非晶复合材料是以纳米非晶材料为基体并析出一定纳米晶相的新型材料，具有很多特殊性能，但其制备需要庞大且昂贵的烧结设备，相比之下闪烧设备简单经济，可在较低温度实现快速致密化，为纳米非晶复合材料的制备提供新的途径。采用溶胶凝胶法制备了Al2O3–La2O3（AL）、Al2O3La2O3–ZrO2（ALZ）、Al2O3–ZrO2（AZ） 3种纳米非晶粉体，通过闪烧技术制备了纳米非晶复合材料。3种体系在1000 V/cm下发生闪烧后，AZ纳米非晶复合材料具有最大结晶度（69.82%）和最高相对密度（89%）的均匀显微组织。将电场强度提升至1600 V/cm，AZ的结晶度和相对密度进一步提高至74.11%和96%。研究表明，闪烧可以加速非晶样品粉体向晶态的转变，同时相变过程促进了原子扩散和颗粒重排，对闪烧过程中的致密化起到了改善作用。AZ闪烧样品的HRTEM证实了纳米非晶结构的存在，t-ZrO2、α-Al2O3和m-ZrO2纳米晶相在非晶基质中均匀析出，纳米晶和非晶区域的平均粒径分别为8.74 nm和3.15 nm，表明相变辅助闪烧致密化可实现纳米非晶复合陶瓷材料的低温快速制备。

关键词：纳米非晶材料闪烧低温烧结氧化铝–氧化锆相变

铜添加对激光熔化沉积TC4钛合金组织及织构的影响

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材料工程 2025年 154-164页

作者：谢韶刘艳李俊杰张振林陈辉西南交通大学材料科学与工程学院

由于存在大的温度梯度，激光熔化沉积过程会沿沉积方向形成具有择优取向的粗大柱状晶，导致材料产生显著的各向异性。拟通过在钛合金中添加Cu以实现改变初生β晶粒形态、细化组织并弱化织构的目的。系统研究了不同含量的Cu添加对激光熔... 详细信息

由于存在大的温度梯度，激光熔化沉积过程会沿沉积方向形成具有择优取向的粗大柱状晶，导致材料产生显著的各向异性。拟通过在钛合金中添加Cu以实现改变初生β晶粒形态、细化组织并弱化织构的目的。系统研究了不同含量的Cu添加对激光熔化沉积TC4钛合金组织及织构的影响，结果表明，Cu元素能够显著细化柱状初生β晶粒，并使晶粒尺寸分布更加均匀，Cu元素添加量为4%（质量分数，下同）时能够实现完全的柱状晶向等轴晶转变，平均晶粒尺寸由未添加时的1490μm降低到385μm。添加Cu试样的晶粒内部仍为网篮组织，主要由α-Ti、β-Ti和少量Ti2Cu相组成，其中Ti2Cu呈短棒状分布在α-Ti板条的边界处，其在组织中的占比随Cu添加量的增大而增加。当添加8%Cu时，α-Ti的平均宽度为0.44μm，与未添加Cu试样的1.18μm相比降低了约63%。Cu添加能够显著降低激光熔化沉积钛合金的织构强度，当添加4%Cu时，α-Ti极图均匀分布倍数（multiples of uniform distribution,MUD）的最大值相比TC4降低了约71%。

关键词：激光熔化沉积 TC4钛合金铜添加微观组织织构

基于科教融合的高分子材料与工程一流专业创新人才培养探索

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高分子通报 2025年

作者：隋刚王亚琴王双红段顺张晨北京化工大学材料科学与工程学院

全面提升拔尖创新人才自主培养能力是加快实现高水平科技自立自强的关键“先手棋”。以培养创新人才为出发点和落脚点，建设科研与教学全面融汇的本科培养体系是高等学校培养拔尖创新人才的重要形式。北京化工大学材料科学与工程学院的... 详细信息

全面提升拔尖创新人才自主培养能力是加快实现高水平科技自立自强的关键“先手棋”。以培养创新人才为出发点和落脚点，建设科研与教学全面融汇的本科培养体系是高等学校培养拔尖创新人才的重要形式。北京化工大学材料科学与工程学院的高分子材料与工程专业，以材料科学与工程优势学科建设为支撑，以高水平师资为引领，在培养体系中面向全体学生设置了包含了兴趣引导、到知识铺垫、再到实践训练的专业前沿系列课程，为全体学生搭建了参与实际科研项目、了解行业发展趋势、领略国际前沿的创新训练渠道，全面提升学生的创新思维和创新能力。

关键词：创新能力科教融合一流专业课程体系高分子材料与工程

基于开环反应构建高性能可降解阳离子聚合物及其生物应用

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高分子学报 2025年

作者：赵亚琪孙玉洁俞丙然徐福建北京化工大学材料科学与工程学院

不可降解的阳离子聚合物会在体内累积，会对人类健康造成潜在危害，限制了阳离子聚合物的应用.因此，开发生物相容性高、可降解性能好的阳离子聚合物材料具有重要意义.开环反应是获得可降解阳离子聚合物的方法之一，使阳离子聚合物具有... 详细信息

不可降解的阳离子聚合物会在体内累积，会对人类健康造成潜在危害，限制了阳离子聚合物的应用.因此，开发生物相容性高、可降解性能好的阳离子聚合物材料具有重要意义.开环反应是获得可降解阳离子聚合物的方法之一，使阳离子聚合物具有更好的可降解性能及生物安全性.本文主要介绍了3种基于开环反应的可降解阳离子聚合物的构建策略，包括“一锅法”多胺基多环氧的开环反应、N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合和双硫交换反应，不同的构建策略制备出具有独特结构的可降解阳离子聚合物，包括支化阳离子聚合物、多肽阳离子聚合物、聚二硫化物，不同的结构赋予了可降解阳离子聚合物更高的性能.此外，对高性能可降解阳离子聚合物在核酸递送、抗菌等方面的生物应用进行了总结.

关键词：阳离子聚合物开环反应可降解递送载体抗菌材料

钴镍/氮掺杂碳纳米球的界面调控及其对检测氯霉素的电化学传感性能研究

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材料工程 2025年

作者：史转转刘亮马祖强李运芃缪文婷付晓坤吴小帅苏州科技大学材料科学与工程学院

氯霉素（CAP）作为一种抗生素，在水产养殖业中被广泛用作兽药。CAP的滥用会导致一系列环境和人类健康问题，因此建立一种快速高灵敏检测CAP的方法极为重要。电化学传感器由于具有操作简单、反应迅速、灵敏度高、易于小型化等优点而受... 详细信息

氯霉素（CAP）作为一种抗生素，在水产养殖业中被广泛用作兽药。CAP的滥用会导致一系列环境和人类健康问题，因此建立一种快速高灵敏检测CAP的方法极为重要。电化学传感器由于具有操作简单、反应迅速、灵敏度高、易于小型化等优点而受到研究者的广泛关注，但其性能主要取决于传感材料。本工作以细菌为模板，在细菌表面原位合成了钴镍金属有机框架（CoNi-MOF），通过界面调控在900 ℃碳化后得到具有丰富活性位点和大比表面积的CoNi氮掺杂碳纳米球（CoNi/CN-900），且其表面分布均匀的Ni、Co为CAP提供了更多的催化活性位点。基于CoNi/CN-900构建的CAP电化学传感器在20nmol/L～4 μmol/L和4～38 μmol/L范围内显示出良好的线性响应，检测限低至6.6 nmol/L，灵敏度高达8.75 μA·μmol/L-1·cm-2。相比于已报道的同类型传感器，该传感器具有较高的灵敏度和较低的检出限。此外，该传感器的选择性好、稳定性高，室温保存35 d仍能保持初始电流的99.1%以上。

关键词：氯霉素细菌模板钴镍金属有机框架电化学传感器高稳定性

电石渣捕集水泥窑烟气中的CO2及吸收效率改性研究进展

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硅酸盐学报 2025年

作者：王亚丽陈泽升崔素萍杨金龙裴天蕊北京工业大学材料科学与工程学院

目前，水泥窑烟气中CO2的捕集依旧是个难题。本文以钙基吸收法为机理，针对C-电石渣作为替代钙源多次钙循环后的易烧结、吸收效率下降等问题，综述了目前提高电石渣吸收效率和改善烧结性的不同方法，以及水泥窑烟气中其它组分对CO2捕集... 详细信息

目前，水泥窑烟气中CO2的捕集依旧是个难题。本文以钙基吸收法为机理，针对C-电石渣作为替代钙源多次钙循环后的易烧结、吸收效率下降等问题，综述了目前提高电石渣吸收效率和改善烧结性的不同方法，以及水泥窑烟气中其它组分对CO2捕集的影响。已有研究表明有机酸改性可以分解有机酸钙从而获得更好的表面结构，掺杂改性可以减缓颗粒的团聚，水合作用可以降低分压，减缓烧结。水泥窑烟气中的SO2会因为较强的酸性优先与电石渣反应，抑制CO2的吸收，烟气中的NOx会因还原性物质的存在产生高温还原作用。未来，制备CO2吸收效率高，环境适应性强的改性电石渣是主要研究方向。

关键词：电石渣钙基吸收剂二氧化碳

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铈对HSLA100钢耐点蚀性能的影响

热加工工艺 2025年

作者：李亚波陈思远李灿阳江苏大学材料科学与工程学院

冶炼不同铈含量的试验钢，进行极化曲线测试和交流阻抗测试，对微观腐蚀形貌进行观察；然后进行浸泡腐蚀失重实验，并对腐蚀产物进行了物相分析。通过以上的实验，研究了铈对HSLA100钢耐点蚀性能的影响。结果表明，铈含量0.016wt%的试... 详细信息

冶炼不同铈含量的试验钢，进行极化曲线测试和交流阻抗测试，对微观腐蚀形貌进行观察；然后进行浸泡腐蚀失重实验，并对腐蚀产物进行了物相分析。通过以上的实验，研究了铈对HSLA100钢耐点蚀性能的影响。结果表明，铈含量0.016wt%的试验钢腐蚀电流密度最小，点蚀电位最高，极化电阻最大；同时点蚀微观形貌观测结果也表明，该试样点蚀程度最低，形成的点蚀坑较浅且数量较少。电化学测试结果表明，铈含量为0.016wt%的试验钢具有最佳的耐点蚀性能。浸泡腐蚀失重实验结果也表明，铈含量0.016wt%的试样失重率最小，生成的腐蚀产物内层为致密的α-FeOOH和Fe3O4。适量的铈有助于致密Fe3O4氧化膜的形成，抑制了离子之间的交换，提高了试样的耐点蚀性能。

关键词： HSLA100钢铈点蚀