PDMS/SiO2杂化材料研究进展

综述了近年来ＰＤＭＳ／ＳｉＯ２杂化材料的研究结果,讨论其杂化机理、结构性能的影响因素及应用前景。     

PMMA／SiO2杂化凝胶材料的研究

利用丙步骤,碱催化溶胶－凝胶法及原位聚合法制备ＰＭＭＡ／ＳｉＯ２杂化凝胶,并对该材料进行红外分析,研究了不同工艺条件下ＰＭ－ＭＡ／ＳｉＯ２杂化凝胶结构及性能。     

溶胶-凝胶法制备PDMS/SiO2杂化材料

采用sol-gel工艺,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机组分前驱物,以含端羟基的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为有机组分,分别采用盐酸、草酸、氨水、三乙醇胺为催化剂,合成了PDMS/SiO2杂化材料,讨论了催化剂、共溶剂对杂化材料的影响,考察了杂化材料收缩率及透光率.结果表明:采用草酸作催化剂合成了块状、透明的杂化材料,PDMS/SiO2杂化材料的收缩率随共溶剂用量的增加和PDMS用量的减小而增加,采用羟基含量为4%的PDMS合成的杂化材料的透明性较好.     

(PTMO+PDMS)/SiO_2杂化材料的制备与表征

以羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、正硅酸乙酯(TEOS)为主要原料,加入一定质量的功能化聚四氢呋喃(PTMO),通过溶胶-凝胶法制备出均匀透明的(PTMO+PDMS)/Si O2杂化材料。采用红外吸收光谱、紫外-可见光透过光谱以及扫描电子显微镜对制备的材料进行了表征。结果表明,所制得的杂化材料以化学键相结合,两相分散均匀,可见光区透光率高,相容性好。     

溶胶-凝胶法制备PCL/SiO2杂化材料的凝胶过程

以聚ε-己内酯(PCL)作有机高聚物基体,通过正硅酸乙酯(TEOS)在其溶液中进行溶胶．凝胶反应,制备出透明的PCL／SiO2杂化材料。研究了加料方式、搅拌速率、加水量和聚合物含量对溶胶-凝胶过程的影响,并对其凝胶过程机理进行了初步探讨。     

有机-无机杂化材料在骨修复中的应用

已经应用于临床的骨修复材料主要是生物活性陶瓷和金属如钛及其合金制成的生物材料,它们能与生物骨结合但与人体松质骨相比弹性模量高且柔韧性较低.需要研究1种具有与天然生物骨相类似力学性能的生物活性材料.目前制备这种材料的方法有溶胶-凝胶法、共混法、插层复合法.已分别用明胶、PDMS、PTMO及MPS与无机系统合成了生物活性的有机-无机杂化材料.其今后主要发展方向在于有机成分的引入以达到最佳的柔韧性和力学强度以及作用机理的研究以提高生物活性.     

PMMA／TiO2-SiO2高分子杂化材料的制备与表征

用溶胶凝胶法和共混法相结合的方法制备了PMMA/TiO2-SiO2高分子杂化材料。并用傅里叶红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等测试方法对所得复合微粒进行了表征。结果表明,TiO2-SiO2复合粒子呈核-壳结构,具有Ti-O-Si网络;该核壳结构可均匀地分散在聚甲基丙烯酸甲酯中,形成PMMA/TiO2-SiO2高分子杂化材料。与纯的聚合物材料相比,PMMA/TiO2-SiO2高分子杂化材料有较好的热稳定性、优良的紫外屏蔽和可见光透过特性。     

聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO2杂化材料的制备及性能

采用端硅氧烷基聚己内酯( PCL-TESi) 作为无机前躯物, 通过环氧树脂/ KB-2 的固化反应和PCL-TESi的溶胶2凝胶过程, 制备了聚己内酯/ 环氧树脂/ SiO₂ ( PCL/ EP/ SiO₂ ) 有机-无机杂化材料。利用红外光谱、透射电镜( TEM) 、热失重分析( TGA) 及在甲苯溶液中的溶胀试验对不同SiO₂ 含量的杂化材料进行分析。研究发现, 随着PCL-TESi 含量增大杂化体系交联密度降低; 此杂化体系中存在环氧和Si —O —Si 两种交联网络, 微观上形成纳米两相结构; Si —O —Si 交联网络的形成显著提高了材料的耐热性能, 使失重5 %时的热分解温度从120.5 ℃(纯环氧树脂/ KB-2 体系) 提高到277.6 ℃(SiO₂质量分数为3. 84 %的杂化体系) 。      

聚甲基丙烯酸丁酯-二氧化硅杂化材料的制备及性能

用硅酸钠制备了聚硅酸溶胶，作为制备有机／无机杂化材料的无机组分前驱物，以甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂，通过溶胶-凝胶技术与甲基丙烯酸丁酯制得两相间有共价键结合的透明聚甲基丙烯酸丁酯／二氧化硅杂化材料。用红外光谱、透射电镜、TG和DSC等对杂化材料进行了表征，热失重分析表明，杂化材料的热稳定性随SiO2含量的增加而提高，且杂化材料的玻璃化温度Tg也有一定的提高，同时杂化材料的透光率可达80％，硬度比纯PBMA有很大的提高。     

双马型聚酰亚胺／SiO2杂化材料的合成

本文主要应用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法合成了双马型聚酰亚胺／ＳｉＯ２的分子杂化材料。应用ＦＴＩＲ，ＳＥＭ及热分析对杂化材料的机理，结构及性能进行了表征，这为新材料的研究奠定了一定的理论基础。     

骨修复用生物玻璃复合材料研究进展

生物玻璃是一类性能优良的生物材料,具有良好的生物活性和生物相容性,作为骨修复植入体可以在材料界面与人体骨组织之间形成化学键合,诱导骨的修复与再生.将生物玻璃与其它材料进行复合,可以制备出生物活性和机械性能优良的骨修复复合材料.综述了生物玻璃复合材料的研究现状,并探讨了该类材料目前存在的不足,展望了其发展趋势.     

Eu3+掺杂Nb2O5-La2O3-P2O5-Na2O-BaO玻璃的光谱性质

制备了χNb2O5-(10-χ)La2O3-60P2O5-10Na2O-19BaO-Eu2O3(以mol%记χ=9、7、5)的玻璃,测定了玻璃的吸收光谱、发射光谱、激发光谱、声子边带谱和差热分析曲线.从发射光谱出发获得了Eu3 光学跃迁的J-O参数Ω2、Ω4,并计算了Eu3 离子5DO→7FJ(J=1,2,4)的自发辐射跃迁几率A以及受激发射截面σp.结果显示,随着La2O3的增加和Nb2O5的减少,玻璃样品的热稳定性降低,强度参数Ω2减小,表明材料的对称性提高,共价性减弱,Eu-O键强减弱;随着La2O3的增加,电-声子偶合减弱,受激发射截面σp减小.     

PbBr2-PbF2-P2O5玻璃的结构研究

采用红外光谱(IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法研究了PbBr₂-PbF₂-P₂O₅系铅卤磷酸盐玻璃的结构.结果表明,Pb²⁺离子在玻璃中起着网络修饰阳离子和网络形成体的双重作用.当P₂O₅含量为60mol％时,Pb²⁺离子主要是作为网络修饰体;当P₂O₅含量降低到50mol％时,一部分Pb²⁺离子能够进入玻璃网络形成[PbO₄]四面体或P-O-Pb键.Br^-和F^-离子达到一定浓度时就会进入玻璃网络,形成[PO_4-nX_n](X=Br或F,n=0-4)四面体使磷酸盐链长变短.玻璃中P₂O₅的含量不变时P-O-P键的比例也基本保持不变;当P₂O₅的含量降低时,P-O-P键和P-O^-键的含量都减少,P-O-Pb键的含量则明显增加.     

添加Bi2O3对ZnO-B2O3-P2O5-SrO体系封接玻璃结构和性能的影响

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-P2O5-SrO-Bi2O3系无铅磷酸盐封接玻璃,研究了Bi2O3对该体系玻璃的结构、特征温度、热膨胀系数和化学稳定性的影响。结果表明,随Bi2O3含量的增加,玻璃的密度增大,Tg、Tf先下降后趋于平缓,玻璃的热膨胀系数先上升后趋于平缓;化学稳定性先增强后降低,当Bi2O3为7mol时,达到极小值。     

The quest for stiff,strong and tough hybrid materials: an exhaustive exploration

How to arrange soft materials with strong but brittle reinforcements to achieve attractive combinations of stiffness, strength and toughness is an ongoing and fascinating question in engineering and biological materials science. Recent advances in topology optimization and bioinspiration have brought interesting answers to this question, but they provide only small windows into the vast design space associated with this problem. Here, we take a more global approach in which we assess the mechanical performance of thousands of possible microstructures. This exhaustive exploration gives a global picture of structure–property relationships and guarantees that global optima can be found. Landscapes of optimum solutions for different combinations of desired properties can also be created, revealing the robustness of each of the solutions. Interestingly, while some of the major hybrid designs used in engineering are absent from the set of solutions, the microstructures emerging from this process are reminiscent of materials, such as bone, nacre or spider silk.     

熔化温度对PbBr2-PbCl2-P2O5系玻璃的影响

为了研究熔化温度对PbBr2-PbCl-P2O5系玻璃的影响，探索了在530－540℃熔化时PbBr2-PbCl2-P2O5系统的玻璃形成区，并且测试了一些玻璃的特性温度、密度、化学成分和红外光谱。结果表明，提高溶化温度后，PbBr2-PbCl2-P2O5系统玻璃具有更宽的玻璃形成区，向PbBr2一侧延伸；玻璃转化变温度升高到200℃以上，密度提高到5．51g.cm^-3。熔化过程中化学成分的变化导致了玻璃性质的变化，提高溶化温度后，NH4H2PO4分解列加完全，使得玻璃中残存的HO－和NH4^ 减少。红外光谱的测试结果表明提高溶化温度后，NH4H2PO4完全分解，玻璃中已不存在HO－和NH4^ 。     

新型聚氨酯微球的合成及其形态研究

通过自乳化的方法合成了具有聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯嵌段结构的聚氨酯水溶液,再采用凝聚相分离法合成了一种新型的聚氨酯微球.研究了聚乙二醇分子量、异氰酸基与羟基的摩尔比、聚己内酯与聚乙二醇的摩尔比、预聚温度、聚氨酯水溶液浓度、CaCl2浓度和搅拌速度等条件对聚氨酯微球的影响,以及傅立叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征了微球的化学结构和表面形态结构.通过对合成条件的优化,找出了合成稳定、均匀和形态好的聚氨酯微球的最佳条件.实验结果表明,制备的聚氨酯微球平均粒径2mm左右,分布相对均匀,球形较好.     

Optical absorption studies for TeO2-P2O5 and Bi2O3-TeO2-P2O5 glasses

A range of TeO₂-P₂O₅ and Bi₂O₃-TeO₂-P₂O₅ glass systems were prepared. The optical absorption spectra were measured in the spectral range 300–800 nm and it was found that the fundamental absorption of these glasses is dependent on the glass composition. The optical energy gap of binary glasses increases with increasing TeO₂ content while the addition of Bi₂O₃ to TeO₂-P₂O₅ decreases the optical energy gap. The absorption edges of these glasses arise from direct forbidden transitions and occur at photon energies in the range of 2.17 to 2.97 eV for TeO₂-P₂O₅ glasses and 2.63 to 2.32 eV for Bi₂O₃-TeO₂-P₂O₅ glasses depending on their composition.     

ZnO-Al2O3-P2O5玻璃水化过程及机理的研究

研究了不同Al2O3/P2O3摩尔比和热历史的ZnO-Al2O3-P2O5玻璃在不同条件下的水化过程,利用XRD对部分水化过程的水化产物进行了晶相分析,探讨了其水化机理.结果表明:Al2O3/P2Os比的增加及退火均可降低ZnO-Al2O3-P2O5玻璃的水化速率;玻璃的水化累计失重量均与水化时间成线性关系,水失重百分数随着水化温度的提高,呈指数规律增加.研究认为:ZnO-Al2O3-P2O5玻璃的水化过程受表面水化层与内部未水化部分间的界面化学反应控制,水化过程中玻璃网络解体,相继生成了[P2O7]4-和白色不溶性物质Zn2P2O7·3H2O.     

Conduction mechanism at high electric field and switching phenomena in V2O5-P2O5 and V2O5-P2O5-TeO2 glasses

A previous investigation [1] suggests that the conduction in some vanadate glasses is ohmic up to a field of the order of 10⁵ V cm^–1 with an activation energy range from 0.31 to 0.48 eV depending on composition, but independent of temperature above room temperature. In this work the electrical conductivity of these glasses at high electric field is reported. The results suggest that above a field of 4×10⁵ V cm^–1 conduction becomes non-ohmic, and this is found to be due to lowering the potential barrier to the carrier at high electric field. Memory switching is observed in thin blown film samples of both binary and ternary glass systems, and is associated with field-induced crystallization of a localized region and the formation of a conduction channel in the switched area due to a self-heating effect.