TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维增强复合材料及其功能化研究进展

纤维素和几丁质具有相似的结构，是自然界中储量丰富的两类天然多糖。经2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化修饰制备的纤维素和几丁质纳米纤维，不仅具有多糖类物质的良好亲水性、生物可降解性、生物相容性及丰富的官能团(羟基、羧基、乙酰氨基和氨基等)所带来的特定化学性质，而且还具有纳米纤维的纳米尺寸效应、大比表面积、高表面活性、高结晶度和手性液晶相结构等特点，已成为生物质纳米材料领域的研究重点之一。本文对TEMPO氧化修饰制备天然多糖纳米纤维的方法及剥离机制进行了总结，同时重点综述了TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维在薄膜、凝胶、导电、医用、电磁屏蔽及环境等复合材料的增强和功能升级等方面的研究进展，强调了纤维素和几丁质纳米纤维的官能团及纳米尺寸在复合材料中的增效机制。最后，对天然多糖纳米纤维的发展方向及其在各领域应用的机遇与挑战进行了展望。     

环氧树脂复合材料的固化动力学

将环氧树脂与适量的玻璃纤维混合加工到一起,形成一种含有玻璃纤维特性的环氧树脂复合材料。而且玻璃纤维的加入可以加强环氧树脂复合材料的固化动力学特性,为此提出环氧树脂复合材料的固化动力学特性分析,并对弹性效果以及伸缩抗压的特性变化进行分析。结果表明:当加入玻璃纤维时,环氧树脂复合材料固化动力学特性增强,当玻璃纤维比例达到50%时,其固化动力学特性达到最佳状态。     

生物矿化法制备氧化镓颗粒及其性能表征

以蚕丝蛋白为模板,在相对温和的条件下通过生物矿化的手段形成具有特殊形貌的α-GaOOH颗粒,并通过在不同温度下煅烧α-GaOOH得到α-Ga2O3和β-Ga2O3.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光分光光度计(PL)等手段研究了丝素蛋白多肽和矿化时间对颗粒的影响,对其生物矿化机理进行了初步探讨.结果表明,所制备的β-Ga2O3具有优良的发光特性,丝素蛋白多肽模板以无定形的结构与产物结合在一起,并且经过高温烧结后仍以碳膜的形式包覆在材料的表面.这种碳膜结构对于提高材料的生物学性能起着重要的作用.     

基于生物强化法下低浓度工业废水处理实验研究

现代工业生产的工业废水往往含有某些有机危害物等，传统的方法将无法起到有效的作用，且利用微生物进行污水处理的方式也受到很大的局限。针对此类的污水处理问题，以延边化工厂中含酚废水为实验样本，通过控制变量法筛选得到化学处理法的最佳浓度，并对比了传统化学法，生物强化法和复合法3种处理模式对废水中酚类物质的降解效率和处理成本。结论表明，化学法处理污水的1 h后降解率达到78.35%,15 h后仍未完全降解。而生物强化法和复合法在1 h后的降解率达到了88.44%和92.03%，降解率达到100%的时间分别为15 h和9 h。综合考虑污水的处理效率和处理成本，利用传统的化学法与生物强化技术对污水进行复合处理在大幅度提高污水处理效率同时，也降低了成本，这为低浓度工业废水的处理提供一定的参考。     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

原纤化天丝纤维纸基复合材料的制备及其电气性能的研究

天丝纤维作为一种可再生纤维,具有多重原纤结构的特点,通过原纤化处理制备的微纳米级别的天丝纤维可广泛应用于超级电容器、电池隔膜等材料领域。本文选取高度原纤化的天丝纤维,探讨了天丝纤维纸基复合材料结构对其介电常数及击穿电压的影响规律。结果表明,天丝纤维纸基复合材料的相对介电常数实测值与按照体积比经验理论公式模拟计算值有较好对应性;采用具有微纳米直径的天丝纤维制备的定量40 g/m~2的电解电容器纸,压光后介电强度可达到18.27 kV/mm;参考复合介质串联电容模型,可根据单层纸参数计算双层天丝纤维纸基复合材料的击穿电压,从而指导双层电容器隔膜的结构配方设计。     

利用纤维床生物反应器发酵生产链霉素

利用纤维床生物反应器(FBB)发酵生产链霉素,对发酵培养基氮源进行了优化,并与传统搅拌发酵进行了比较。结果表明,以可溶性有机氮源大豆蛋白胨作为发酵培养基氮源,并添加一定量蔗糖,可以完全替代黄豆粉,在1 LFBB中发酵96 h时链霉素效价达到5 567 U·mL~(-1)。在整个发酵过程中,所有菌体都被固定在纤维床反应器上,而发酵液保持澄清,这不仅有利于从无菌体的发酵液中进行产物的提取和纯化,也可以重复利用菌体生产次级代谢产物,从而缩短发酵周期,进一步提高链霉素在发酵过程中的体积生产率。