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Ca^(2+)辅助增强CNT/PEEK界面结合及其导电复合材料制备与性能

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复合材料学报 2025年第1期42卷 283-298页

作者：徐建蓉梅启林姜端洋蔡永祺刘备丁国民武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 胜利新大新材料股份有限公司东营257000

作为特种工程塑料,聚醚醚酮(PEEK)凭借高比强度、耐腐蚀、耐高温性能引起人们的研究兴趣。但PEEK的绝缘性限制了其在传感、防静电及电磁吸收等领域的应用。利用碳纳米管(CNT)作为增强体,同时提高PEEK的导电性能和力学性能已被公认为是... 详细信息

作为特种工程塑料,聚醚醚酮(PEEK)凭借高比强度、耐腐蚀、耐高温性能引起人们的研究兴趣。但PEEK的绝缘性限制了其在传感、防静电及电磁吸收等领域的应用。利用碳纳米管(CNT)作为增强体,同时提高PEEK的导电性能和力学性能已被公认为是一种行之有效的方法。然而由于CNT和PEEK表面均具有较强惰性,且两者适用的分散体系不同,从而严重影响了CNT/PEEK复合材料的性能。基于此,本文通过乙醇-去离子水二元溶剂提高酸化CNT(aCNT)和PEEK粉体的分散性,并利用金属阳离子Ca^(2+)作为中间体桥联aCNT与PEEK,制备树脂未改性的a CNT-Ca^(2+)/PEEK复合粉体,进而通过热压工艺得到了高导电、力学性能增强的a CNT-Ca^(2+)/PEEK复合材料。通过FTIR、XPS、Zeta电位等测试深入探究了Ca^(2+)桥联PEEK与aCNT的作用机制。结果表明:加入Ca^(2+)后,a CNT能够均匀地吸附在PEEK表面,形成核壳结构的复合粉体,利用此复合粉体热压后可得到多通道三维导电网络。制得的复合材料导电渗流阈值为1.5wt%,此时的电导率为9.9×10^(-4)S/cm,相较于纯PEEK树脂电导率提升了近12个数量级;aCNT含量为5wt%时,电导率达到最大值3.5×10^(-2)S/cm。在填料含量为1wt%时,复合材料拉伸强度达到最大,为92.87 MPa,相比于纯PEEK树脂提升了15.7%。此外,该导电复合材料具有良好的温敏特性,其温度-电导率在不同升温方式、多次升温过程中路径保持一致,表现出稳定的传感特性。因此,本文制备的aCNT-Ca^(2+)/PEEK复合材料在导电、力学性能增强及温度感知等方面有巨大应用潜力。

关键词：碳纳米管钙离子聚醚醚酮分散性界面结合导电复合材料力学性能

特定序列两亲性偶氮苯交替类肽的自组装与光响应行为研究

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高分子学报 2025年第1期56卷 104-113页

作者：朱熹萌张栋鑫刘帆武鹏超靳海宝林绍梁华东理工大学材料科学与工程学院上海市先进聚合物材料重点实验室上海200237

刺激响应型序列可控聚合物在传感器、光电器件、信息存储、生物医药等领域中具有广阔的应用前景,因此其精准合成一直是一项极具挑战性的研究课题.本工作通过固相亚单体合成法,设计并合成了一种新型特定序列结构、光响应的两亲性偶氮苯... 详细信息

刺激响应型序列可控聚合物在传感器、光电器件、信息存储、生物医药等领域中具有广阔的应用前景,因此其精准合成一直是一项极具挑战性的研究课题.本工作通过固相亚单体合成法,设计并合成了一种新型特定序列结构、光响应的两亲性偶氮苯交替类肽,并通过溶液自组装制备了结构均匀的蠕虫状胶束.利用耗散粒子动力学模拟,证实了侧链共轭堆积组装机理,及蠕虫状胶束内部两亲性偶氮苯交替类肽的排列方式.在紫外光和可见光的交替照射下,聚集体能够实现从蠕虫状胶束到球形胶束的可逆光致结构转变.本研究为刺激响应型序列可控聚合物的自组装研究提供了理论指导.

关键词：两亲性偶氮苯交替类肽固相合成自组装光响应性光致结构转变

退火温度对a-Si:C薄膜结构及摩擦学性能的影响

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摩擦学学报 2025年第1期45卷 91-100页

作者：田卓颖王林青王军军重庆理工大学理学院重庆理工大学材料科学与工程学院

以高纯SiC作为靶材，C2H2和Ar作为源气体，采用脉冲反应磁控溅射技术制备了a-Si:C薄膜，并对薄膜进行大气环境中不同温度退火处理（25～500℃），分析探索了退火温度对于a-Si:C薄膜形貌、微结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及a-S... 详细信息

以高纯SiC作为靶材，C2H2和Ar作为源气体，采用脉冲反应磁控溅射技术制备了a-Si:C薄膜，并对薄膜进行大气环境中不同温度退火处理（25～500℃），分析探索了退火温度对于a-Si:C薄膜形貌、微结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及a-Si:C薄膜的摩擦磨损机理.研究发现：退火温度较低时（≤200℃），a-Si:C薄膜的结构几乎不变，硬度（H）和弹性模量（E）先增加后减小，内应力线性增加，相应地，薄膜的磨损率先减小后增加.此外，由于石墨化转移层的形成，薄膜的摩擦系数减小.在300℃下退火，薄膜的结构仍未发生明显变化，内应力、H和E稍微降低，摩擦系数稍微增加，磨损无显著变化；400和500℃退火后，薄膜发生了石墨化和氧化，结构出现明显变化，摩擦性能提高.分析表明，大气环境中不同温度退火后薄膜结构、力学性能的变化以及摩擦过程中转移层的形成保证了薄膜良好的摩擦学特性，相关结果为a-Si:C薄膜的结构性能调控和工程应用提供了参考.

关键词：非晶硅碳(a-Si:C)薄膜退火温度摩擦学性能磁控溅射

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三种155mm口径火炮弹带的磨损研究

弹道学报 2025年

作者：徐子晴秦国辉张辰涵李一鸣张庆李政刘瑛王经涛南京理工大学材料科学与工程学院南京理工大学机械工程学院

为深入研究弹带的磨损机制，探索弹带塑性变形的本质，对155mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、以及各部分组织及硬度对比。研究结果表明：尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件，但在服役后，其组织分布呈现出共... 详细信息

为深入研究弹带的磨损机制，探索弹带塑性变形的本质，对155mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、以及各部分组织及硬度对比。研究结果表明：尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件，但在服役后，其组织分布呈现出共性规律，其磨损程度与空间位置密切相关。非导转侧磨损普遍较轻，其组织结构主要为等轴组织；弹带凸起部位顶部因摩擦产生细晶组织，而内部组织形貌基本保持不变；导转侧上部磨损最为严重，组织演变由表及里呈现出细晶组织、纤维组织、长条组织、等轴组织的空间分布；导转侧底部的磨损程度低于上部；弹带工作过程中变形集中在表面，距离表面200μm以上的内部组织形貌几乎不发生变化。硬度分析显示，非导转侧的硬度与弹带内部相近，而弹带凸起位置上部与导转侧上部均出现“软-硬”结构，其中细晶组织的硬度最低，纤维组织的硬度最高，等轴组织硬度居中。在三种弹带中，H96-2磨损最为严重，而H96-1磨损最小。

关键词：弹带梯度组织塑性变形磨损

拜耳法赤泥与粉煤灰地质聚合物早期水化及机理研究

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无机盐工业 2025年

作者：李长江管学茂刘小星张能罗锦涛河南理工大学材料科学与工程学院

赤泥是铝土矿提炼氧化铝产生的工业固废，其在替代水泥成为胶凝材料的应用中水化机理和聚合行为仍存在问题。本研究通过抗压强度、X射线衍射仪（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）和扫描电镜-能谱（SEM-EDS）等测试方法对拜耳... 详细信息

赤泥是铝土矿提炼氧化铝产生的工业固废，其在替代水泥成为胶凝材料的应用中水化机理和聚合行为仍存在问题。本研究通过抗压强度、X射线衍射仪（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）和扫描电镜-能谱（SEM-EDS）等测试方法对拜耳法赤泥与粉煤灰地质聚合物（RFP）的力学性能和水化产物进行表征，并对赤泥的水化机理和行为进行分析。研究发现，随着赤泥与粉煤灰比例增加，强度逐渐增长，在比例为1时最大达到32.3 MPa。在RFP聚合产生强度的过程中，水泥的水化贯穿于整个聚合过程，随后矿物掺合料中的活性氧化铝和活性氧化硅开始反应生成硅铝酸盐产物，XRD和离子浓度的测试结果表明Fe3+取代Ca2+发生在这一过程，碳化反应滞后发生。本研究为探究拜耳法赤泥制备地质聚合物提供了理论支持，对于综合利用赤泥工业固废具有重要意义。

关键词：拜耳法赤泥粉煤灰地质聚合物水化机理水化行为

基于分子模拟的废食用油组分在老化沥青中的扩散特性研究

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化工新型材料 2025年

作者：陈美祝马佳萌赵月超贺俊于静君武汉理工大学材料科学与工程学院

采用分子动力学方法构建了老化沥青与废食用油不同组分的分子模型，以及废食用油不同组分在老化沥青中的扩散模型。结合密度泛函理论研究了废食用油不同组分的分子极性和不同探测半径下的自由体积分数，探明了废食用油不同组分在老化沥... 详细信息

采用分子动力学方法构建了老化沥青与废食用油不同组分的分子模型，以及废食用油不同组分在老化沥青中的扩散模型。结合密度泛函理论研究了废食用油不同组分的分子极性和不同探测半径下的自由体积分数，探明了废食用油不同组分在老化沥青中扩散特性的差异。结果表明：废食用油组分中轻质油的自由体积分数比重质油大0.001?2/ps以上，分子极性也低于重质油，即轻质油分子的孔穴较多，分子间相互作用相对较弱；同时发现轻质油和重质油的扩散系数均随温度升高而增大，二者的增长率分别为9.298×10-4?2/（ps·K）和5.365×10-4?2/（ps·K），即轻质油的扩散系数受温度影响更显著，表明低极性和高自由体积分数的废食用油组分在高温施工环境下更容易在老化沥青中扩散。

关键词：老化沥青废食用油组分分子动力学自由体积分数扩散特性

预拉伸对碳纳米管增强环氧树脂基复合膜力学性能的影响

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化工新型材料 2025年

作者：黄冬阳王健农华东理工大学材料科学与工程学院

以高性能的碳纳米管（CNT）薄膜为骨架，利用超声雾化喷头将环氧树脂（EP）喷涂到CNT薄膜的孔隙中实现CNT/EP复合材料的一体化成型。在复合过程中较好地保留了CNT薄膜的结构完整性，一定程度上解决了其他方法中CNT难分散的问题，简单有... 详细信息

以高性能的碳纳米管（CNT）薄膜为骨架，利用超声雾化喷头将环氧树脂（EP）喷涂到CNT薄膜的孔隙中实现CNT/EP复合材料的一体化成型。在复合过程中较好地保留了CNT薄膜的结构完整性，一定程度上解决了其他方法中CNT难分散的问题，简单有效的工艺也更有利于实现复合材料的大规模制备。通过优化树脂含量并采用预拉伸的方式来提升CNT在复合材料中的取向性，成功制备出高取向、高致密性且性能均匀的高性能复合膜，其拉伸强度达到1.9 GPa，韧性达到47.7J/cm3。如此高性能的CNT/EP复合材料在多个领域具有重要的应用前景。

关键词：碳纳米管环氧树脂预拉伸复合材料力学性能

铜纳米簇/明胶纳米复合物的制备及其对硫离子的荧光比色检测

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分析试验室 2025年第03期 411-417页

作者：陶江涛罗永昊许泽泉陈宗明罗玉清张海朋王艺峰武汉理工大学材料科学与工程学院

使用明胶作为稳定剂，采用一锅法，制备了铜纳米簇/明胶纳米复合物（CuNCs-G）。透射电子显微镜（TEM）、紫外可见吸收光谱以及荧光光谱结果表明，CuNCs-G中存在铜纳米簇。基于CuNCs-G温度刺激响应性溶胶-凝胶转变特性，通过控制温度可... 详细信息

使用明胶作为稳定剂，采用一锅法，制备了铜纳米簇/明胶纳米复合物（CuNCs-G）。透射电子显微镜（TEM）、紫外可见吸收光谱以及荧光光谱结果表明，CuNCs-G中存在铜纳米簇。基于CuNCs-G温度刺激响应性溶胶-凝胶转变特性，通过控制温度可以方便地制备出纳米复合物凝胶小球。基于CuNCs-G良好的荧光性质以及类过氧化物酶活性，可实现CuNCs-G溶胶和纳米复合凝胶小球对硫离子(S2-)的荧光检测以及比色检测，线性范围分别为0～100μmol/L和0～50μmol/L，检出限分别为7.41μmol/L和0.74μmol/L。所制备的CuNCs-G在S2-检测中具有较好的应用前景。

关键词：铜纳米簇明胶溶胶-凝胶转变荧光检测比色检测

“双碳”理念融入《高分子化学》课程教学设计与实践

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高分子通报 2025年第1期38卷 163-168页

作者：侯桂香谢建强孙建奎华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210

《高分子化学》是材料、化工、环境等工科专业的骨干课程,对于具有科技创新能力的人才培养具有重要的作用。基于双碳目标发展战略,结合课程教学要求,从高分子合成单体、引发剂选用、高分子合成方法、合成机理特征、聚合物化学反应等教... 详细信息

《高分子化学》是材料、化工、环境等工科专业的骨干课程,对于具有科技创新能力的人才培养具有重要的作用。基于双碳目标发展战略,结合课程教学要求,从高分子合成单体、引发剂选用、高分子合成方法、合成机理特征、聚合物化学反应等教学重点内容出发,分析了双碳理念和课程内容的契合点以及融入途径。围绕具有高分子绿色合成思维与创新能力的双碳战略人才培养要求,从教学内容设计、双碳理念融入方式、教学方法选用等方面进行了设计与探索实践,并对教学实践效果进行了浅析。

关键词：双碳高分子化学课程教学教学改革绿色合成思维