基于木材的超级电容器电极材料的研究进展

天然木材由于其结构优异、数量庞大、种类丰富、可生物降解等特性成为研究范围较广的一种生物质材料。利用木材特有的结构制备得到的一系列多孔材料具有密度低、比表面积高、耐高温和膨胀系数小等优异性能,并且这些结构还为掺杂异质原子、负载过渡金属氧化物、聚合物提供了有效空间。采用木基多孔碳和其他新型导电材料制备得到的复合电极,不仅增加了比表面积,电化学性能也更加优异,为储能装置的优化提供了新的思路。本文主要介绍了优化天然木材多孔性的方法,以及掺杂异质原子、负载过渡金属氧化物/氢氧化物等新兴木基多孔碳复合材料的制备及其超级电容器的研究进展,并对其发展前景进行了探讨。     

高浓竹浆黑液高温动态黏弹性研究

实现造纸黑液的高浓燃烧已成为碱回收单元的发展趋势,了解并掌握高浓黑液的流变学性质对优化改进黑液燃烧技术具有重要意义。本研究利用动态流变仪对高浓竹浆黑液的动态黏弹性进行了研究,阐明了储能模量(G')、损耗模量(G″)、损耗因子(tanδ)与动态黏度(η')的变化规律。结果表明,高浓竹浆黑液在高温下表现出较强的弹性固体性质,动态黏度呈现出显著的剪切稀化特性。提高温度有助于黑液软化,缩短链段松弛时间,降低动态黏度,减小流动阻力。Cross模型可以很好地描述高温条件下高浓竹浆黑液η'与角频率(ω)的关系,但Carreau-Yasuada模型不适用于描述耗散角(δ)与ω的关系。     

废弃香烟过滤嘴辅助增强木质素微波解聚特性

木质素微波解聚存在转化效率偏低、二次反应剧烈等问题。本研究通过在木质素中添加一定比例的废弃香烟过滤嘴(UCF)颗粒来辅助增强木质素的快速解聚和调控产物组分分布。结果表明,随着UCF添加量的增大,生物油产率逐渐增加,生物炭产率呈下降趋势。与理论产率相比,UCF的加入更有利于生物油和生物炭的生成。对生物油化学成分定量分析发现,UCF的加入能够通过脱甲氧基或脱羟基作用来降低愈创木基酚类化合物的产量。当UCF添加量为60%(相对于木质素)时,对羟苯基酚类化合物(127.53 mg/g)和芳香烃类物质(22.28 mg/g)的产量达到最高。对固体产物分析发现,生物炭比表面积随着UCF添加量的增大而逐渐增加,同时UCF加入能够形成炭纤维结构并在木质素炭上附着和生长。本研究发现UCF和木质素在微波解聚过程中发生了显著的协同效应,对于木质素的高效转化和废弃资源高值化利用具有积极意义。     

锂渣作为造纸填料的可行性探讨

本研究分析了2种锂渣的理化性能,探究了锂渣含量对纸张性能的影响。结果表明,锂渣微观形貌呈不规则的块状,具有较大内表面积的多孔结构,粒径较大且分布范围较广。1^#锂渣与2^#锂渣的白度分别为66.4%和76.5%,加填会降低纸张白度。锂渣加填纸的强度性能优于沉淀碳酸钙加填纸。填料含量为18%时,1^#锂渣加填纸的抗张指数较沉淀碳酸钙加填纸提高了38%。填料含量为12%时,2^#锂渣加填纸的撕裂指数较沉淀碳酸钙加填纸提高了41%。此外,2^#锂渣加填纸的防水性能与沉淀碳酸钙加填纸相当,可以满足纸张防水性的要求。因此,锂渣可应用于对白度要求较低的包装纸中。     

耐久型超疏水表面的研究进展

超疏水表面因其特殊的润湿性和广泛的应用引起了人们的关注。然而，在使用过程中超疏水表面容易受到机械作用或化学攻击的影响，造成低表面能物质的缺失或微纳粗糙结构的破坏而丧失超疏水性能。因此，如何构建耐久型超疏水涂层是超疏水领域的一个巨大挑战。基于此，本文主要从耐磨和自修复两个角度综述了耐久型超疏水表面的最新研究进展。首先，从引入化学键、引入弹性材料和利用基材表面构筑微纳粗糙结构等方面总结了提升超疏水表面耐磨性的途径。其次，从低表面能物质的自修复、微纳粗糙结构的重构以及本体自修复等方面总结了超疏水表面自修复性的实现途径。并对耐久型超疏水表面的产业化状况进行了讨论。最后，对耐久型超疏水表面今后的发展进行了展望，以期为制备应用广泛的耐久型超疏水表面提供参考。     

正棱台缓冲垫结构参数对静态缓冲性能的影响

目的研究不同结构参数的正棱台缓冲垫(EPS)在接触面积相同且体积相同时静态缓冲性能的差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPS)为试验材料,设立10组接触面积相同,体积相同,厚度及斜面倾角不同的正棱台结构样本,利用万能材料试验机对10组样本进行静态压缩试验,得到10组不同结构参数的应力-应变曲线、应变能-应变曲线、应变能-应力曲线及缓冲系数-静应力曲线。结果随着斜面倾角的增大,缓冲垫的刚度逐渐增大,能量吸收增大,当斜面倾角大于等于70°后,缓冲性能基本相同;在缓冲垫受到同等冲击强度条件下,斜面倾角为80°时正棱台缓冲垫的缓冲性能最好,应变能最大,且其产生的变形量及应力均小于普通六面体缓冲垫。结论在包装设计过程中,可将接触面的侧面设置为80°倾角,按照此结构设计包装,产品更安全,接触部位厚度可降低25.12%,真正实现了降本增效。     

冷冻干燥法制备纤维素基多孔材料的研究

以植物纤维为原料,研究了利用冷冻干燥法制备纤维素基多孔材料过程中纤维悬浮液浓度和冷冻温度对多孔材料微观结构和性能的影响,并探讨了冷冻过程中冰晶对纤维的作用方式和多孔材料微观结构的形成机制。结果表明,随着纤维悬浮液浓度的升高,冰晶的结构从平面状演变为层状,导致多孔材料的Z向微观形貌从各向同性转变为各向异性层状孔隙结构,有助于提高其抗欧拉失稳能力,使应力-应变曲线平压区缩短,密实化区向低应变点偏移。随着冷冻温度降低,冰晶凝固前沿处纤维受到的黏滞阻力增大,从而使其被冰晶吞没而均匀分散,材料两面差减少;另外,降低冷冻温度可降低层状冰晶的厚度,使多孔材料Z向孔隙尺寸减小,有助于提高其抵抗应力变形的能力,使应力-应变曲线中的密实化区向低应变点偏移。