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可调控热膨胀力学超材料设计制备与表征评测研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4589-4605页

作者：赵淳铮王昕李振李秉洋金峰王鹏飞卢天健张瑞西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室中国航天科技创新研究院先进材料与能源中心南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构工信部重点实验室武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室

我国太空探测事业的蓬勃发展对航天装备的可靠性提出了诸多挑战。在温度急剧变化的环境下，精确控制大型空间结构、精密探测设备和微电子封装等材料与结构的热变形成为亟待突破的瓶颈问题。因此，发展具有可调控热膨胀系数的力学超材料... 详细信息

我国太空探测事业的蓬勃发展对航天装备的可靠性提出了诸多挑战。在温度急剧变化的环境下，精确控制大型空间结构、精密探测设备和微电子封装等材料与结构的热变形成为亟待突破的瓶颈问题。因此，发展具有可调控热膨胀系数的力学超材料具有重要意义。本文针对可调控热膨胀力学超材料设计制备与表征评测等方面的研究现状与进展进行了概述，系统整理了可调控热膨胀力学超材料的设计方法，总结了热膨胀与刚度、泊松比等力学参数的协同调控策略，探讨了可调控热膨胀力学超材料拓扑优化方法，介绍了热膨胀可调力学超材料制备工艺与性能评测方法。本文还对可调控热膨胀力学超材料的发展趋势进行了展望，为其在航天装备中的深入应用提供指导与借鉴。

关键词：可调控热膨胀力学超材料结构设计性能表征拓扑优化

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基于多孔高分子刷的坚韧全有机复合电解质助力长循环锂金属电池

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中国科学：化学 2024年第9期54卷 1596-1606页

作者：李始美黄俊龙苗冬田刘绍鸿吴丁财聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室中山大学化学学院广州510006

基于固态电解质的高安全性和高能量密度锂金属电池有望成为下一代储能器件.然而,固态电解质在高离子电导率与优良机械性能之间难以兼得,严重阻碍了其实际应用.本文利用多孔高分子刷(刚性多孔超交联聚氯甲基苯乙烯纳米球(xPCMS)表面接枝... 详细信息

基于固态电解质的高安全性和高能量密度锂金属电池有望成为下一代储能器件.然而,固态电解质在高离子电导率与优良机械性能之间难以兼得,严重阻碍了其实际应用.本文利用多孔高分子刷(刚性多孔超交联聚氯甲基苯乙烯纳米球(xPCMS)表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA),xPCMS-g-PGMA)作为纳米填料,将其与聚乙二醇二胺(DPEG)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)进行交联,并引入电解液塑化剂后成功获得了一类坚韧的全有机复合电解质(xPCMS-g-PGMA-AOCE).刚性多孔xPCMS骨架可以增强复合膜的机械强度并为锂离子传输提供充足通道;毛发状反应性PGMA侧链有利于xPCMS-g-PGMA与DPEG、PEGDE等锂离子传输连续相之间形成均匀的三维交联网络结构,可以进一步提高膜力学性能以及促进锂离子均匀、快速传输.因此,基于xPCMS-g-PGMA-AOCE组装的锂金属电池在1 C电流密度下首圈放电比容量高达155 mAh g^(-1),循环360圈后容量保持率为88%.

关键词：复合电解质离子电导率机械强度高分子刷锂金属电池

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可设计性构造近红外光驱动功能微机器人

科学通报 2024年第Z2期69卷 4158-4162页

作者：李万元王吉壮李丹暨南大学广东省功能超分子配位材料及应用重点实验室

微纳机器人（MNR）也称微纳马达,是一种可自主运动的微纳功能器件.作为一个全新的交叉研究领域, MNR在生物医学、环境修复和微纳制造等多个领域展现出巨大的应用潜力. MNR通常依赖于非对称的结构设计[1],并通过转化外界的声、光、电、...

微纳机器人（MNR）也称微纳马达,是一种可自主运动的微纳功能器件.作为一个全新的交叉研究领域, MNR在生物医学、环境修复和微纳制造等多个领域展现出巨大的应用潜力. MNR通常依赖于非对称的结构设计[1],并通过转化外界的声、光、电、热、磁和化学能等能量来进行自驱动[2～6].这些非对称结构可通过材料定向真空沉积、模板电沉积和原位合成等方法实现.然而,如何根据应用需求进行理性的可设计性定制微纳机器人仍然是一个亟待解决的难题.

关键词：

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氮磷钾肥配施对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 405-420页

作者：刘敏曾涛魏盛付敬锋程乙刘代铃宋碧贵州大学农学院贵阳550025 贵州省药用植物繁育与种植重点实验室贵阳550025 贵州省粮油作物分子育种重点实验室贵阳550025 贵州省高等学校功能农业重点实验室贵阳550025

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)... 详细信息

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)籽粒灌浆过程的影响进行了研究。结果表明:1)与不施肥处理相比,施用氮磷钾肥可延长薏苡上、中、下1、下2和下3部位籽粒灌浆速率达最大时需要的天数和籽粒活跃灌浆期,提高灌浆速率达最大值时的粒重、平均灌浆速率和最大灌浆速率,进而提高薏苡结实特性。2)氮磷钾肥配施显著提高薏苡中部和下1部粒重,在单因素肥效间表现为N>K>P,在双因素肥效互作间表现为PK>NP>NK,但过量施用氮磷钾肥会使粒重有所下降,结实特性显著变差。3)相关性分析表明,上、中、下1、下2和下3部位籽粒的千粒重与籽粒结实率、充实度、平均灌浆速率和最大灌浆速率呈正相关。4)拟合肥料与薏苡千粒重效应函数方程,得出薏苡N、P_(2)O_(5)、K_(2)O的最优推荐施肥范围分别为135.51~270.99 kg·hm^(-2)、75.00~150.50 kg·hm^(-2)、56.25~112.51 kg·hm^(-2)。氮磷钾肥配施显著影响薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性,适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著促进籽粒灌浆、缩小部位间差异,又可以提高结实率和粒重。在薏苡生产中,氮肥对薏苡籽粒灌浆结实特性影响最大,钾肥次之,磷肥影响最小。

关键词：薏苡氮磷钾配施籽粒部位灌浆特性

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I_(2)界面修饰对全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池性能的影响

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无机化学学报 2024年第7期40卷 1290-1300页

作者：王则远郑松志李浩翁敬菠王威汪杨孙伟海华侨大学材料科学与工程学院物理化学研究所环境友好功能材料教育部工程研究中心福建省光电功能材料重点实验室厦门361021

通过在CsPbBr_(3)薄膜上旋涂一次I_(2)的异丙醇溶液以修饰CsPbBr_(3)吸光层,钝化CsPbBr_(3)层表面缺陷,改善CsPbBr_(3)薄膜形貌。同时通过利用环境友好的绿色溶剂水溶解CsBr,显著提高了其溶解度,减少了旋涂次数,简化了电池制备流程。实... 详细信息

通过在CsPbBr_(3)薄膜上旋涂一次I_(2)的异丙醇溶液以修饰CsPbBr_(3)吸光层,钝化CsPbBr_(3)层表面缺陷,改善CsPbBr_(3)薄膜形貌。同时通过利用环境友好的绿色溶剂水溶解CsBr,显著提高了其溶解度,减少了旋涂次数,简化了电池制备流程。实验结果表明,在CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)中,使用5 mg·mL^(-1)I_(2)的异丙醇溶液界面修饰的器件具有最佳光伏性能,其最高开路电压(open-circuit voltage,V_(OC))为1.55 V,短路电流密度(short circuit current density,J_(SC))为7.45 mA·cm^(-2),填充因子(fill factor,FF)为85.54%,光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)达到了9.88%。

关键词：全无机钙钛矿太阳能电池 CsPbBr_(3) I_(2)界面修饰

KOH共热法和水热活化法制备多孔竹活性炭的比较

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林业工程学报 2024年第2期9卷 77-83页

作者：童文瑄梁新鑫周吓星黄方陈礼辉牛敏福建农林大学材料工程学院福州350000 国家林业和草原局植物纤维功能材料重点实验室福州350000

我国竹材资源丰富,以竹废料为原料,制备可用于超级电容器电极材料的竹活性炭,有助于推动竹产业发展,助力国家“双碳”目标实现。在本研究中,分别采用KOH共热和水热处理对竹粉进行活化,并对制备的竹活性炭进行电化学性能、比表面积、表... 详细信息

我国竹材资源丰富,以竹废料为原料,制备可用于超级电容器电极材料的竹活性炭,有助于推动竹产业发展,助力国家“双碳”目标实现。在本研究中,分别采用KOH共热和水热处理对竹粉进行活化,并对制备的竹活性炭进行电化学性能、比表面积、表面微观形貌等测试。实验结果表明,KOH共热活化法的最佳条件为炭化温度350℃,活化温度900℃,升温速率2℃/min,碱炭质量比4∶1;制备的活性炭比表面积为3 299 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为287.8 F/g, 5 000次充放电测试后,电容保持率为95%~105%。水热活化法的最佳条件为KOH质量分数20%,反应温度150℃,反应时间12 h,制备的活性炭比表面积为192.91 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为170.4 F/g,电容保持率为88.89%。2种方法制备的活性炭孔径结构都是以微孔为主,中孔混合分布,含有少量大孔;2种活性炭均含有双层或多层石墨烯结构,但水热活化法制备的活性炭石墨化程度更高,制备条件更温和。研究结果既可为超级电容器用活性炭的研究提供了理论思路,也有效地扩展了竹材的应用领域。

关键词：竹粉活性炭 KOH共热活化法水热活化法超级电容器电化学性能

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稀土促进型合成氨催化剂的研究进展

中国稀土学报 2024年

作者：孟璇徐凯杨欣泉张元一贾春江胶体与界面化学教育部重点实验室特种功能聚集体材料教育部重点实验室山东大学化学与化工学院

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，但由于储存困难、运输危险等难题，制约着其大规模使用。氨因其储氢容量高、温和条件下易被液化等诸多优点，被认为是下一代最有希望的氢载体，以氨储氢制氢是未来发展的趋势。然而，工业合成... 详细信息

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，但由于储存困难、运输危险等难题，制约着其大规模使用。氨因其储氢容量高、温和条件下易被液化等诸多优点，被认为是下一代最有希望的氢载体，以氨储氢制氢是未来发展的趋势。然而，工业合成氨通常需要高温高压，这极大地增加了能源消耗。因此开发在温和条件下能高效工作的催化剂，发展低能耗高效率的合成氨工艺是实现氨作为能源应用的关键。稀土元素独特的电子结构使其具有可调节的氧空位以及储放电子的能力，可以通过与金属形成新的活性界面提供促进N2活化的关键位点，因此在合成氨反应中发挥好稀土材料的优势，探究其中的构效关系，对于开发在温和条件下工作的催化剂至关重要。本文综述了稀土元素在催化合成氨反应中的经典认识和新进展，对催化剂的构效关系进行了深入讨论，总结了当前领域所面临的挑战并对未来研究方向进行了展望。

关键词：合成氨稀土元素构效关系

基于天青B的聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝胶用于虾类新鲜度监测

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高分子学报 2024年

作者：周长凯方鹏达张昊孙哲严锋江苏省新型高分子功能材料工程研究中心江苏省先进负碳技术重点实验室苏州市软材料与新能源重点实验室苏州大学材料与化学化工学部

随着人们生活质量的不断提高，食品的质量问题也日益受到关注.可视化智能包装材料可以通过颜色的变化，实现对食品新鲜度的实时监测.然而，由于智能包装材料响应时间长，指示剂的泄漏加重食品污染，制约了可视化智能包装材料的发展和应... 详细信息

随着人们生活质量的不断提高，食品的质量问题也日益受到关注.可视化智能包装材料可以通过颜色的变化，实现对食品新鲜度的实时监测.然而，由于智能包装材料响应时间长，指示剂的泄漏加重食品污染，制约了可视化智能包装材料的发展和应用.将吩噻嗪类阳离子染料天青B (Azure B)通过阴阳离子静电相互作用固定到聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝胶中，利用其对生物胺敏感的特性，制备出了响应快、低泄漏的可视化智能包装水凝胶薄膜材料——丙烯酰胺与天青B丙烯酸盐交联水凝胶(PAMA-Az).研究结果表明PAMA-Az薄膜材料能够实现p H和生物胺的快速响应，在氨气、挥发性盐酸的模拟实验中也表现出变色的可逆性.和共混的天青B水凝胶相比，离子间静电相互作用显著降低了指示剂的迁移率，防止了指示剂的泄露.快响应、低泄露的PAMA-Az凝胶薄膜材料成功应用于鲜虾的新鲜度的监测.

关键词： pH响应天青B 静电相互作用水凝胶薄膜智能包装

木质素熔融沉积式3D打印的分子结构-流变学响应关系研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 304-311页

作者：姜波焦欢郭新宇金永灿南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室福州350108

木质素作为自然界储量最大的可再生芳香族生物质资源,开发其高值化加工利用技术是林业生物质产业转型升级的重要途径。近年来,基于3D打印技术制备高性能木质素基复合材料的研究发展迅速。木质素的3D打印可快速、高效构建具有特定功能特... 详细信息

木质素作为自然界储量最大的可再生芳香族生物质资源,开发其高值化加工利用技术是林业生物质产业转型升级的重要途径。近年来,基于3D打印技术制备高性能木质素基复合材料的研究发展迅速。木质素的3D打印可快速、高效构建具有特定功能特性的复合材料,且可灵活调控木质素基复合材料的宏观、微观结构,以使其满足能量传输、药物递送和个性化医疗等需求。然而,由于木质素分子结构复杂多变、分子量分布宽、脆性大等特点,木质素的分子结构-流变学响应关系仍缺乏系统研究,限制了木质素基复合材料的进一步开发和应用。本文基于近年来木质素熔融沉积式3D打印的发展现状,系统总结了木质素分子结构与其熔融流变学的响应关系。首先介绍了木质素的分子结构特性和熔融沉积式3D打印技术,然后重点对比分析了不同木质素分子结构、木质素与热塑性高聚物的共混对其熔融流变学特性和打印性的影响,最后总结了木质素熔融沉积式3D打印面临的挑战,并对木质素熔融沉积式3D打印的发展方向进行了展望,通过更好地理解木质素熔融流变学的构-效关系,促进木质素的高值化利用。

关键词：木质素熔融沉积打印分子结构熔融流变学构-效关系