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非互易性手性发光材料研究进展

中国科学：化学 2024年第8期54卷 1308-1320页

作者：李鹏鹏张佳豪刘新龙孙国华张信马劲松侯连龙河北科技大学材料科学与工程学院河北省柔性功能材料重点实验室石家庄050018

非互易性手性发光材料通过简单的正反面翻转即可快速实现对圆偏振光的手性可逆切换,因而在新型光电器件和高级光学防伪等领域具有广阔的应用前景.迄今为止,在圆偏振发射中观察到的非互易特性非常罕见,对这一特性的研究为可调控手性发光... 详细信息

非互易性手性发光材料通过简单的正反面翻转即可快速实现对圆偏振光的手性可逆切换,因而在新型光电器件和高级光学防伪等领域具有广阔的应用前景.迄今为止,在圆偏振发射中观察到的非互易特性非常罕见,对这一特性的研究为可调控手性发光材料的设计、制备和应用提供了新思路和借鉴意义.本文主要以手性发光膜材料为研究对象,从手性有机染料薄膜、手性液晶薄膜、手性聚合物薄膜以及复合手性膜器件等材料体系介绍了非互易性手性的概念、科学机制和研究领域,并对非互易性手性发光材料面临的挑战和未来的重点研究方向进行了讨论.

关键词：非互易性手性调控圆偏振发光有机功能薄膜手性发光材料

不同元素掺杂ZrO_(2)基固体氧化物燃料电池电解质电性能研究进展

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化工新型材料 2024年第S1期52卷 65-71页

作者：赵成明孙金峰孟永强河北科技大学材料与工程学院石家庄050000 河北科技大学河北省柔性功能材料重点实验室石家庄050000

固体氧化物燃料电池(SOFC)是未来的清洁能源技术之一,电解质是核心部件。ZrO_(2)基SOFC电解质中含有氧空位是氧离子传导的基础,通过在ZrO_(2)中掺杂低价金属离子能够制造氧空位。综述了不同元素掺杂ZrO_(2)基SOFC电解质电性能的研究进展... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)是未来的清洁能源技术之一,电解质是核心部件。ZrO_(2)基SOFC电解质中含有氧空位是氧离子传导的基础,通过在ZrO_(2)中掺杂低价金属离子能够制造氧空位。综述了不同元素掺杂ZrO_(2)基SOFC电解质电性能的研究进展,按照掺杂元素的多少分为一元、二元及多元掺杂ZrO_(2)电解质三大类,在每一大类下,根据掺杂元素的种类特点进行了细分与论述。归纳了ZrO_(2)电解质的性能和掺杂金属离子的关系,以及不同金属离子掺杂的优缺点,展望了ZrO_(2)基电解质的发展趋势。

关键词：固体氧化物燃料电池 ZrO_(2) 掺杂离子电导率氧空位

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海水淡化膜蒸馏膜的研究现状与展望

河北科技大学学报 2024年第1期45卷 15-25页

作者：许正李泽华苏铭晗王若琳牛春梅李田田河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018 河北省柔性功能材料重点实验室河北石家庄050018

海水淡化技术(热法和膜法)是一项有望使人类摆脱淡水资源短缺困境的有效方法,其中,膜蒸馏技术是一种能源消耗低、脱盐能力强且有望实现淡水经济可持续生产的新型膜分离技术,但是膜蒸馏性能在很大程度上受膜污染与温度极化的制约,严重阻... 详细信息

海水淡化技术(热法和膜法)是一项有望使人类摆脱淡水资源短缺困境的有效方法,其中,膜蒸馏技术是一种能源消耗低、脱盐能力强且有望实现淡水经济可持续生产的新型膜分离技术,但是膜蒸馏性能在很大程度上受膜污染与温度极化的制约,严重阻碍了其规模化应用,为此,研究人员围绕膜改性做了系列研究,以提高膜抗污染性并最大限度地降低温度极化。从阻碍膜蒸馏发展的问题入手,简要介绍了膜污染与温度极化及其对膜蒸馏造成的不利影响,综合分析了当前通过构造特殊润湿性表面抵抗膜污染以及利用限域加热降低/消除温度极化的研究现状,并指出当今膜蒸馏膜面临的问题,认为未来对于膜蒸馏膜的研究应从以下几方面开展:1)选用高导热/高光吸收的材料制造有限域加热功能并具有特殊润湿性表面的膜;2)设计能够适应多元污染物进料液的膜蒸馏膜;3)构筑一体化的具有高导热/光吸收性亲水层的Janus膜。

关键词：膜分离膜蒸馏海水淡化膜污染温度极化超疏水膜超双疏膜 Janus膜限域加热

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刺激响应性层层自组装薄膜的研究进展

高分子通报 2024年第7期37卷 893-903页

作者：何玥池王远铭苗晓帅张信潘宝军孙国华李鹏鹏马劲松侯连龙河北科技大学材料科学与工程学院河北省柔性功能材料重点实验室石家庄050018 河北省耐候性车辆密封件技术创新中心邢台054800

层层自组装技术是一种典型的薄膜制备技术,通过物质交替沉积能够制备组成、结构和厚度可精确调控的多层膜。多种功能性物种能够作为构筑单元或通过其他方式被引入到多层膜中,极大地拓展了多层膜的应用前景。刺激响应性层层自组装薄膜是... 详细信息

层层自组装技术是一种典型的薄膜制备技术,通过物质交替沉积能够制备组成、结构和厚度可精确调控的多层膜。多种功能性物种能够作为构筑单元或通过其他方式被引入到多层膜中,极大地拓展了多层膜的应用前景。刺激响应性层层自组装薄膜是一种对外部刺激具有响应性的新型聚合物薄膜,它能够对外界环境刺激的变化作出响应,表现出独特的理化性质。本文介绍了层层自组装薄膜的成膜驱动力、刺激响应方式和应用领域,概述了近年来刺激响应性层层自组装薄膜的最新研究进展,并展望了其未来发展趋势。

关键词：层层自组装薄膜刺激响应性

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催化剂晶面工程在光/电催化中的研究进展

Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 86-104页

作者：李奇李杰浩白惠敏李发堂河北科技大学理学院河北表面界面光电调控重点实验室河北石家庄050018

通过光/电催化技术将太阳能或电能转换为化学能对于缓解能源危机展现出巨大的潜力,因此,将晶面工程用于光/电催化材料的研究备受关注.不同表面原子组成和不同表面能晶面会直接影响反应的性能、稳定性、中间产物以及增值化学品的生成,因... 详细信息

通过光/电催化技术将太阳能或电能转换为化学能对于缓解能源危机展现出巨大的潜力,因此,将晶面工程用于光/电催化材料的研究备受关注.不同表面原子组成和不同表面能晶面会直接影响反应的性能、稳定性、中间产物以及增值化学品的生成,因此深入研究晶面工程影响光/电催化的过程成为既具挑战性又富有吸引力的课题.近年来,从基础科学研究到实际应用,晶面工程在光/电催化反应均取得显著进展,为了进一步提高光/电催化效率,为催化剂晶面工程设计提供指导,对最近的研究成果进行全面而系统的总结尤为重要.本文从晶面工程的微观机制、晶面的可控制备方法、晶面工程在光/电催化领域中的应用以及晶面工程的设计原理及突破方向等四个方面综述了晶面的研究进展.概括了晶面工程的微观机制以及如何影响光/电催化反应,讨论了利用先进的光谱表征直接跟踪催化剂化学态的动态演变以判断晶面催化剂的活性位点,并总结了如何通过吸附、晶面能级、空间电荷、过渡态等理论分析间接判断晶面微观作用机制.强调了晶面可控制备方法,如通过封端剂的使用、pH值调控和前驱体水解等方法调控成核和生长速率进而控制不同晶面的各向异性生长,介绍了晶面工程在光/电催化二氧化碳还原、产氢和固氮等方面的应用,并着重探讨了晶面如何影响光/电催化反应的性能和选择性,总结了晶面工程的设计策略和突破方向,探讨了传统修饰策略包括电催化剂充当光催化剂特定晶面的助催化剂、构建晶面结、在晶面中引入缺陷、掺杂等,以及新兴修饰手段如单/双原子催化剂的铆定、晶面与表面等离子体基元共振效应耦合、晶面的自旋态调控、压电势调节等对晶面催化剂的积极影响.最后,本文提出了晶面工程面临的一些挑战:(1)传统意义上的高活性晶面与性能之间的关系仍不明确;(2)材料稳定性问题的解决将对晶面工程的实际应用具有重要意义;(3)继续开发新的可控制备方法十分必要.综上,本文从晶面研究角度对于高性能光/电材料的设计合成提供一定的参考和借鉴.

关键词：晶面工程光/电催化微观机理可控制备设计原理

基于变分立体匹配算法的GMAW熔池形貌三维重建

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焊接学报 2024年第2期45卷 61-66,I0006页

作者：梁志敏高旭任政武子琴王立伟汪殿龙河北科技大学材料科学与工程学院石家庄050000 河北省材料近净成形技术重点实验室石家庄050000

为实现完整熔池表面形貌三维传感,构建了双棱镜单摄像机立体视觉传感系统.针对熔池图像纹理缺乏造成的立体匹配困难的问题,引入了全局优化的变分立体匹配算法,通过建立包含灰度差异数据项和空间连续性约束项的能量函数的可行性泛函,经... 详细信息

为实现完整熔池表面形貌三维传感,构建了双棱镜单摄像机立体视觉传感系统.针对熔池图像纹理缺乏造成的立体匹配困难的问题,引入了全局优化的变分立体匹配算法,通过建立包含灰度差异数据项和空间连续性约束项的能量函数的可行性泛函,经过迭代求解获得具有丰富细节的熔池表面稠密视差图.对自制非标准凹面形状进行立体匹配和三维重建,结果表明,宽度误差小于3.16%,深度误差小于4.82%.基于该算法实现了熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)的堆焊及V形坡口对焊条件下,不同熔透状态熔池稠密视差图计算和表面形貌的三维重建.

关键词：熔池形貌三维重建变分立体匹配算法熔化极气体保护焊

二维层状材料MXene的制备及其在表面涂层的研究进展

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现代化工 2024年第3期44卷 53-57页

作者：刘康兵王圣元李蒙倩姜春敏梁爽安浩然河北科技大学材料科学与工程学院河北省柔性功能材料重点实验室河北石家庄050018 佛山(华南)新材料研究院广东佛山528220

阐述了MXene的组成和分类,详细描述了MXene的制备方法,分析了MXene化学结构对性能的影响,总结了其在传感器、水处理、金属防腐、电磁屏蔽等表面涂层领域的研究现状。最后对MXene材料的制备及其在表面涂层应用中的挑战和发展趋势做出展望... 详细信息

阐述了MXene的组成和分类,详细描述了MXene的制备方法,分析了MXene化学结构对性能的影响,总结了其在传感器、水处理、金属防腐、电磁屏蔽等表面涂层领域的研究现状。最后对MXene材料的制备及其在表面涂层应用中的挑战和发展趋势做出展望,指出MXene的无毒或低毒刻蚀、高效插层剥离以及端基官能团调控等是MXene材料在制备环节未来发展的方向,而提升与其他材料的界面作用力则是MXene在应用领域亟需优化的设计难点。

关键词：二维材料 MXene 制备方法表面涂层

激光重熔对等离子喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织和耐腐蚀性能的影响

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中国表面工程 2024年第3期37卷 125-133页

作者：董天顺刘建辉马庆亮刘琦付彬国李国禄陆鹏炜河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 河北省新型功能材料重点实验室天津300401

现有关于高熵合金涂层重熔处理的研究大多集中在涂层的组织结构、力学性能和耐磨损性能等方面,对其耐腐蚀性能的研究较少。为了揭示激光重熔对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,采用等离子喷涂技术在AISI 1045钢表面制备AlCoCrFeNi高熵合... 详细信息

现有关于高熵合金涂层重熔处理的研究大多集中在涂层的组织结构、力学性能和耐磨损性能等方面,对其耐腐蚀性能的研究较少。为了揭示激光重熔对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,采用等离子喷涂技术在AISI 1045钢表面制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层,并采用激光重熔工艺对其进行重熔处理,对重熔前后涂层的组织结构和耐腐蚀性能进行对比研究。结果表明:激光重熔基本消除了喷涂层中的孔隙和裂纹等缺陷,涂层与基体之间由机械结合转变为冶金结合;重熔层由BCC固溶体相和少量FCC析出相组成,组织形态呈树枝晶状。极化曲线和电化学阻抗谱分析表明,激光重熔可以改善AlCoCrFeNi高熵合金涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。激光重熔后,涂层的自腐蚀电位从-0.421 6 V增加到-0.282 1 V,腐蚀电流密度从4.809×10^(-7)A/cm^(2)降低到1.475×10^(-7)A/cm^(2)。长期浸泡腐蚀试验也表明重熔层的耐腐蚀性能要显著优于喷涂层。通过等离子喷涂结合激光重熔技术得到缺陷较少、耐腐蚀性较好的高熵合金涂层,对于高熵合金的广泛应用具有重要的参考价值。

关键词：高熵合金涂层激光重熔显微组织耐腐蚀性能

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聚丙烯熔喷空气过滤材料表面仿生改性及性能

高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 141-150页

作者：马文龙郝天煦张威王新亚李永贵陈明星河北科技大学纺织服装学院河北石家庄050018 福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室(闽江学院) 福建福州350108

聚丙烯(PP)熔喷空气过滤材料的抗菌性能较差,细菌、霉菌等微生物会寄生于材料表面。文中利用仿生改性法,以单宁酸(TA)为抗菌改性剂、CuSO_(4)/H_(2)O_(2)为促进剂制备了具有优异抗菌性能的PP/TA熔喷空气过滤材料。分析讨论了TA改性溶液... 详细信息

聚丙烯(PP)熔喷空气过滤材料的抗菌性能较差,细菌、霉菌等微生物会寄生于材料表面。文中利用仿生改性法,以单宁酸(TA)为抗菌改性剂、CuSO_(4)/H_(2)O_(2)为促进剂制备了具有优异抗菌性能的PP/TA熔喷空气过滤材料。分析讨论了TA改性溶液浓度和CuSO_(4)/H_(2)O_(2)促进剂的加入对PP/TA熔喷空气过滤材料结构与性能的影响。结果表明,CuSO_(4)/H_(2)O_(2)促进剂的加入将TA改性时间从24 h缩短至40 min,并增强了PP/TA熔喷空气过滤材料的改性牢度。当TA浓度为6 g/L时,PP/TA熔喷空气过滤材料相较于PP熔喷空气过滤材料其过滤效率和压降分别提升了2.7%和4 Pa,水接触角降低了17.5°;且TA改性对PP熔喷空气过滤材料的驻极性能并无影响,驻极后PP/TA熔喷过滤材料的过滤效率为95.56%,压降为38 Pa,且具备良好的抗菌性能。同时,CuSO_(4)/H_(2)O_(2)促进剂的加入在材料表面引入了Cu^(2+),增强了抗菌效果。

关键词：聚丙烯熔喷材料单宁酸仿生改性空气过滤性能抗菌性能