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生物基材料应用于界面光热水蒸发系统的研究进展

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太阳能学报 2024年第2期45卷 30-41页

作者：马赛男闫卿汪倩倩李洲鹏浙江大学宁波科创中心宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学院杭州310027 浙大宁波理工学院生物与化学工程学院宁波315100

太阳能驱动界面光热水蒸发技术是一种新型绿色节能的清洁水再生技术。光热转换材料作为关键组成部分,具有重要的研究意义。其中,生物基光热材料因其丰富性、生物可降解性、低导热性、天然独特的结构以及成本低廉等特点,引起广泛研究关... 详细信息

太阳能驱动界面光热水蒸发技术是一种新型绿色节能的清洁水再生技术。光热转换材料作为关键组成部分,具有重要的研究意义。其中,生物基光热材料因其丰富性、生物可降解性、低导热性、天然独特的结构以及成本低廉等特点,引起广泛研究关注。旨在展望基于生物基材料的界面光热水蒸发技术发展趋势,该文首先介绍了界面光热水蒸发系统基本机制,根据材料来源详细综述了生物基光热材料的类型,对生物基界面光热水蒸发系统结构进行简要论述。最后,针对目前生物基界面光热水蒸发系统的研究现状进行总结并展望了未来几个重点研究方向。

关键词：太阳能生物质蒸发光热转换水传输海水淡化

辐照改性聚丙烯腈/热塑性聚氨酯锂离子电池隔膜的制备与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2385-2394页

作者：王一迪巩桂芬崔巍巍王召阳楼晨霞哈尔滨理工大学材料与化学工程学院哈尔滨150040

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,... 详细信息

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,制备出一种新型锂离子电池隔膜。通过FTIR发现辐照改性PAN/TPU隔膜,PAN分子间出现环化反应,并且PAN与TPU分子间出现C=N-N键的交联,环和交联结构的引入都提高隔膜的力学与耐热性能,此外通过100 k Gy改性后的隔膜电化学性能优异,具有较高的吸液率(552%)与孔隙率(68.2%),电化学稳定窗口为5.42 V,界面阻抗为149.44Ω,离子电导率为1.68×10^(-3)S/cm,均优于辐照前的隔膜,1 C下循环100次后放电容量保持率为96.53%,并在循环测试中表现出优异的倍率性能。

关键词：锂离子电池电化学性能隔膜静电纺丝聚丙烯腈辐照

钨含量对氟聚物基含能材料放热反应与燃烧性能的影响

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火炸药学报 2024年第5期47卷 461-467,I0005页

作者：王明智刘金旭贺川庄治华方澳翔李树奎北京理工大学材料学院北京100081 江苏理工学院材料工程学院江苏常州213001

为了探索钨对氟聚物基含能材料放热反应与燃烧性能的影响,采用双重球磨混料工艺制备了不同钨含量的氟聚物基含能材料,借助SEM和XRD表征了含能材料燃烧反应前后的微观结构;用氧弹量热仪和同步热分析仪(TG-DSC)分析了含能材料放热反应的... 详细信息

为了探索钨对氟聚物基含能材料放热反应与燃烧性能的影响,采用双重球磨混料工艺制备了不同钨含量的氟聚物基含能材料,借助SEM和XRD表征了含能材料燃烧反应前后的微观结构;用氧弹量热仪和同步热分析仪(TG-DSC)分析了含能材料放热反应的释能密度和反应机理,并利用高速热成像相机对含能材料的燃烧特性进行评价。结果表明,随着钨质量分数由0增至30%,氟聚物基含能材料的放热反应释能密度由3690 J/g降至2695 J/g,燃烧速率从40.5 mm/s降至19.6 mm/s;不加钨时,含能材料燃烧火焰的温度最低;随着钨含量增加,火焰温度先显著升高然后缓慢降低;这是由于钨的加入减缓了Al与PTFE放热反应的热量传递,推迟了Al与Fe_(2)O_(3)的放热反应进程。加入钨后生成W_(2)C的反应造成了更多放热反应累积叠加,使氟聚物基含能材料产生更剧烈的燃烧反应过程和更高的火焰温度。

关键词：物理化学钨氟聚物含能材料 Al粉 PTFE 放热反应燃烧性能

碳烟颗粒掺杂铅基复合阳极的制备及电化学性能研究

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 483-489页

作者：张晨沛杨长江赵吕兴李灿李启坤常军昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 铜仁学院材料与化学工程学院贵州铜仁554300

采用一种快速、低成本的方法制得纳米碳材料-碳烟颗粒(C_(H)),并通过粉末冶金和机械合金化技术制备出铅/碳烟颗粒(Pb/C_(H))复合阳极材料,利用纳米碳材料高比表面积和高催化活性等优点,提高铅基阳极的析氧电催化性。使用场发射扫描电子... 详细信息

采用一种快速、低成本的方法制得纳米碳材料-碳烟颗粒(C_(H)),并通过粉末冶金和机械合金化技术制备出铅/碳烟颗粒(Pb/C_(H))复合阳极材料,利用纳米碳材料高比表面积和高催化活性等优点,提高铅基阳极的析氧电催化性。使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、循环伏安曲线(CV)和线性扫描伏安曲线(LSV)等测试进行表征。C_(H)呈疏松的球链状,具有丰富的羰基和羟基功能团,是良好的电子和质子传递载体。随着C_(H)含量增加,Pb/C_(H)复合阳极的析氧超电位降低。Pb/1.5%C_(H)(质量分数)复合阳极与纯Pb和传统Pb/0.75%Ag阳极相比,其表观交换电流密度分别提高3和2个数量级。在模拟锌电积条件下,其析氧电位低于铅银合金阳极20m V,较纯铅阳极降低133 mV,具有优异的析氧电催化活性。

关键词：碳烟颗粒复合阳极析氧反应锌电积

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CO_(2)还原光催化材料研究进展

材料导报 2024年第14期38卷 29-36页

作者：许丹于彩莲李芬杨莹李博琳芦柳蔺宇晨哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150080

太阳能驱动二氧化碳转化为可持续的碳氢燃料是缓解能源危机和全球气候变暖问题的一条重要战略途径。选择高效且经济的光催化材料是实现光催化CO_(2)转化为高附加值产物的关键。本文主要从光催化CO_(2)还原反应机理、催化剂类型等方面综... 详细信息

太阳能驱动二氧化碳转化为可持续的碳氢燃料是缓解能源危机和全球气候变暖问题的一条重要战略途径。选择高效且经济的光催化材料是实现光催化CO_(2)转化为高附加值产物的关键。本文主要从光催化CO_(2)还原反应机理、催化剂类型等方面综述了光催化CO_(2)还原领域的研究进展,着重讨论了光催化剂改性策略,包括构筑异质结、金属掺杂、形貌调控等。目前,选择合适高效的光催化材料用以光催化CO_(2)还原制备高附加值产物等方面尚存在些许不足,比如光催化CO_(2)转化效率低、产物选择性差以及无法规模化投入生产等问题,因此如何解决上述问题是未来光催化CO_(2)资源化领域的研究重点。

关键词：光催化二氧化碳还原光催化材料半导体高附加值产物

碳材料纳米结构的调控及吸附水中有毒污染物研究进展

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材料工程 2024年第10期52卷 57-69页

作者：李秋爽李芬杨莹于彩莲燕红郑梦龙陈慧宇哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点,在水中污染物治理上应用广泛。本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法,分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素,综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果,并提... 详细信息

纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点,在水中污染物治理上应用广泛。本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法,分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素,综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果,并提出了未来纳米碳材料工业化应用需要突破的瓶颈问题。水热法、热解法和化学气相沉积是目前常用的纳米碳制备方法,糖类、石油化工产品以及生物质等传统碳源通过制备温度、活化剂等参数的调控均可获得纳米结构碳。开发的碳纳米管、碳纳米球和纳米孔碳等可与污染物更好的接触,因此对酚类、苯类、染料类、抗生素以及重金属离子等有毒污染物有明显的吸附优势。为了实现纳米碳吸附材料的广泛应用,未来还需要在纳米碳绿色高效制备工艺的研发、碳结构形成演变规律的探索、纳米碳宏观使用方案的设计以及纳米碳基复合材料开发等方面开展进一步的研究工作。

关键词：纳米结构碳材料吸附有机污染物重金属离子

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勃姆石溶胶改性HGMs的制备及其水性复合涂层的性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 775-786页

作者：王召阳巩桂芬崔巍巍王一迪楼晨霞哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

保温隔热对节能减排、减少能源消耗有着重大战略意义。本文以勃姆石溶胶对空心玻璃微球(Hollow glass microspheres,HGMs)进行表面改性,引入气腔结构以提高涂层保温隔热性能,制备可连续生产的高性能水性复合涂层。通过FTIR、XRD、SEM等... 详细信息

保温隔热对节能减排、减少能源消耗有着重大战略意义。本文以勃姆石溶胶对空心玻璃微球(Hollow glass microspheres,HGMs)进行表面改性,引入气腔结构以提高涂层保温隔热性能,制备可连续生产的高性能水性复合涂层。通过FTIR、XRD、SEM等表征手段对复合微球的微观形貌及结构进行分析。采用热失重分析、热导率、红外热成像等技术手段,系统研究涂层的微观结构、综合性能、保温隔热机制。结果表明:勃姆石溶胶成功对HGMs进行表面改性,HGMs@Al_(2)O_(3)保留HGMs的基本结构与特征,增强与水性聚合物基体的界面相容性,解决HGMs与水性基体界面粘结性差、致使其热导率波动大的实际问题。与未添加隔热填料的复合涂层相比,当HGMs@Al_(2)O_(3)含量为7wt%时达逾渗阈值,涂层综合性能最佳,显著提高复合涂层保温隔热性,导热系数降低58.7%;复合涂层最大热分解温度提高11%,在100℃热场环境下,能达到温度差为18.1℃的隔热效果,应用潜力及商业化前景巨大。

关键词：保温隔热复合涂层空心玻璃微球耐热性热导率热传输速率

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含氟基团对聚酰亚胺耐电晕及介电性能的影响

复合材料学报 2024年第5期41卷 2425-2435页

作者：赵伟宋吉祥陈昊林晓艺黄紫微周昱翁凌哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

电气设备的高频化趋势对绝缘材料的耐电晕老化性能及介电性能提出了更高的要求。因此,提高绝缘材料的绝缘性能对高频电力系统的发展至关重要。本文以2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基苯基醚(6FODA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲... 详细信息

电气设备的高频化趋势对绝缘材料的耐电晕老化性能及介电性能提出了更高的要求。因此,提高绝缘材料的绝缘性能对高频电力系统的发展至关重要。本文以2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基苯基醚(6FODA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)为反应单体,设计制备了嵌段共聚型含氟聚酰亚胺(FPI)三层薄膜,并重点研究了材料的耐电晕性能和介电性能。结果表明:不同含氟量嵌段共聚型FPI三层薄膜的耐电晕寿命均高于纯聚酰亚胺(PI)三层薄膜,且随着含氟量的增加,薄膜耐电晕寿命相应增大。当ODA与6FODA摩尔比为1∶9时三层薄膜的耐电晕寿命在常温(20℃)、80 kV/mm下最高可达4.0 h,是纯PI三层薄膜(1.4 h)的2.86倍。随着含氟量的增加,FPI三层薄膜的介电常数呈现先减后增趋势,ODA与6FODA摩尔比为1∶1时三层薄膜的介电常数在1 MHz时最低可降至2.26,介电损耗与电导率呈现先增后减趋势。介电强度随着含氟量的增加有所下降,但均高于纯PI三层薄膜,ODA与6FODA摩尔比为9∶1时,三层薄膜的介电强度高达434 kV/mm。

关键词：绝缘材料含氟聚酰亚胺嵌段共聚三层耐电晕性能介电性能

改性BN-Si-B/环氧树脂复合材料的制备及绝缘性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2477-2486页

作者：陈昊黄紫微赵伟宋吉祥周昱林晓艺翁凌哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

电晕放电影响电气设备的稳定运行和使用寿命,提高绝缘材料的耐电晕性能对于保证电气设备的正常运行具有重要意义。本文利用硅烷偶联剂改性氮化硼(BN)制备改性BN(fBN),并将其与分散剂(有机硅硼复合氧化物(Si-B))共混对环氧树脂(EP)进行... 详细信息

电晕放电影响电气设备的稳定运行和使用寿命,提高绝缘材料的耐电晕性能对于保证电气设备的正常运行具有重要意义。本文利用硅烷偶联剂改性氮化硼(BN)制备改性BN(fBN),并将其与分散剂(有机硅硼复合氧化物(Si-B))共混对环氧树脂(EP)进行了改性。采用共混法和热固法制备了不同fBN含量的f BN-Si-B/EP复合材料,提高了环氧树脂的耐电晕寿命。实验结果表明:在30℃和30 kV·mm^(-1)电场强度下,f BN-Si-B/EP复合材料的耐电晕寿命最高可达114.8 h,是纯环氧树脂5.01倍。随着fBN掺杂量的增加,fBNSi-B/EP复合材料的介电常数呈现增加的趋势。同时,该复合材料的体积电阻率和击穿场强则表现出先降低后增加的趋势。少量fBN的加入可以降低复合材料的相对介电常数,抑制介电损耗增加。虽然fBN-Si-B/EP复合材料的击穿场强和体积电阻率略微降低,体积电阻率极小值为6.65×10^(14)Ω·cm,击穿场强极小值为24.04 kV·mm^(-1),但仍具有较好的绝缘性能。

关键词：耐电晕寿命介电性能环氧树脂氮化硼复合材料