新型二维材料MXene的气敏性能研究进展

MXene是一种新型二维过渡金属碳化物/氮化物。作为二维材料,MXene具有大的比表面积和丰富的表面官能团,表面容易吸附气体分子,且吸附的气体分子会影响材料的导电性能。因此,MXene可以用来作为新型气敏材料。从理论到实验的角度综述各种MXene（Ti₃C₂ MXene、V₂C MXene、Mo₂C MXene等）的气敏性能以及气敏应用,归纳不同MXenes对气体的响应特性,分析MXene的气敏机理,总结MXene作为气敏材料的优势和缺点,展望MXene在气体传感器领域的未来应用前景。     

基于取向结构的聚合物基柔性力敏材料的研究进展

柔性力敏材料是可穿戴材料领域的重要基础材料。与未取向的复合材料相比,具有取向结构的柔性力敏材料拥有更加优异的电学、力敏性及力学性能。文中从制备方法的角度归纳了具有取向结构聚合物基柔性力敏材料的研究进展,包括阵列结构与柔性聚合物复合、静电纺丝法、定向冷冻法及电场取向等,并从形态、结构及电学、灵敏性和力学性能方面对取向结构进行了表征,最后展望了具有取向结构的柔性力敏材料的发展趋势。     

MXene材料的制备、电化学储能性能研究现状

本文对比了二维过渡金属碳(氮)化合物(MXene)的制备方法(氢氟酸刻蚀法、高温刻蚀法和化学气相沉积法);分析了层间距、表面基团和测试环境对MXene材料电化学储能性能的影响,探讨了其结构与电化学储能性能的关系,揭示了不同基体的物理化学性质、微观结构以及基体组成对MXene基复合材料电化学性能的影响.对MXene目前在...     

新型二维纳米材料MXene的制备及在储能领域的应用进展

二维过渡金属碳(氮)化物(MXene)作为一类新型二维纳米材料,自2011年发现以来,由于其优异的物理化学性能得到了广泛研究。MXene除具有传统二维材料的优异性能外,其高的导电性、良好的润滑性及电磁性等特殊性能,已被广泛地应用于能量存储、催化、润滑、电磁屏蔽、传感器、水净化等领域,并取得了一定的效果和进展。本文综述了近年来国内外关于MXene材料的最新研究现状,归纳总结了MXene的结构、性能和制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器等领域的相关成果,指出了目前研究存在的短板,并展望了未来的研究方向。     

MXenes在柔性力敏传感器中的应用研究进展

随着可穿戴柔性电子技术的发展, 高灵敏度和宽感应范围的柔性力敏传感器的需求量逐渐增大, 如何选择兼具高导电性和良好柔性的材料作为传感器的敏感材料是获得高性能传感器的关键。近年来, MXene材料因其导电性好、柔韧性高、亲水性好以及合成可控等优点成为一种极具潜力的导电敏感材料。本文就MXene基柔性力敏传感器的类型、敏感材料的微结构设计方式、传感性能及传感机理等方面的研究进展进行了阐述和总结。     

MXene/CNTs复合材料的制备及应用进展

MXene和碳纳米管作为两大低维材料,已被广泛应用于诸多领域。然而MXene材料因其特有的片层结构及丰富的表面官能团,在实际研究中仍与理论值存在较大差距。从MXene材料的特征及制备方法出发,结合现有碳纳米管的研究基础综合讨论了MXene/碳纳米管复合材料从制备到应用的研究进展。MXene材料和碳纳米管进行复合具有更优异的性能,再加上MXene更好的亲水性和良好的分散稳定性,使MXene/CNTs复合材料的制备更加多样化,能够在应变传感、电磁屏蔽、催化、高介电材料、电池和超级电容器电极材料方面具有很大的应用前景。     

循环拉伸-松弛处理对聚二甲基硅氧烷/碳纳米管/碳纤维柔性力敏材料性能影响规律

为了探究循环拉伸-松弛后处理对聚合物基柔性力敏材料性能的影响规律,文中以聚二甲基硅氧烷(PDMS)/碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)柔性力敏材料为对象,测试其在循环拉伸-松弛处理期间及循环拉伸-松弛处理后电阻值随应变的变化,并从导电填料的局部重新分布的角度进行阐释。结果发现,循环拉伸-松弛处理后复合材料的电阻率降低可达到45%,且应变敏感性提高近4倍。这归因于循环拉伸-松弛处理过程中PDMS分子链段对导电填料的剪切作用使得导电填料经历局部重排,且循环拉伸-松弛过程所施加的应变越大,PDMS分子链段的剪切作用的影响越大,局部重排的效果会越明显。     

MXene/硅橡胶复合材料的制备及导热性能

随着5G时代的来临,各类电子元器件发热功率明显增大。因此,电子元器件及设备的散热问题亟待解决,使得对高导热材料的需求日益迫切。为此,利用化学刻蚀法制备二维MXene材料(Ti3C2Tx),采用标准溶液共混法,将制备得到的MXene与硅橡胶复合,得到MXene/硅橡胶复合材料,研究了MXene添加量对MXene/硅橡胶导热性能的影响。使用SEM和XRD对MXene进行结构表征,并测试纯硅橡胶与MXene/硅橡胶复合材料的力学性能、导热导电性能和热稳定性等。结果表明：化学刻蚀法成功制备了呈经典“手风琴”层状结构的MXene,当MXene添加量为2.00wt%时,MXene/硅橡胶复合材料的热导率最高可达1.32 W/(m·K),是纯硅橡胶的4.55倍,此时,体积电阻率降低4个数量级,力学性能和热稳定性也得到了显著提高。     

二维纳米材料MXene的研究进展

MXene是一类新型碳/氮化物二维纳米层状材料,一般是利用化学刻蚀的手段通过选择性刻蚀掉前驱体MAX相中的A原子层而得到。其通式可表示为M_(n+1)X_nT_x,其中M代表早期过渡族金属,X代表碳和/或氮,T_x代表MXene在刻蚀过程中产生的附着在其表面的官能团(-OH、-F、=O、等)。采用一定的手段将多层MXene剥落,可获得类石墨烯形貌的单层MXene。MXene除了具备传统二维材料的性能外,还兼具良好的导电性、亲水性、透光性、柔韧性以及能量储存性能,在复合材料、润滑剂、环境污染治理、电池、电容器、催化、传感器、抗菌等领域具有潜在的应用价值。文章总结了MXene的制备、结构、性能和应用等方面的最新成果,并展望了其今后的研究方向。     

二维材料MXene在储氢领域的应用研究

寻找清洁高效的能源已经成为了人类可持续发展的优先目标,氢能作为绿色高效的能源已然成为了当今世界关注的焦点。目前,常用的储氢方式例如使用高压将氢气压缩进气瓶或低温液化都具有一定的安全问题,因此固体储氢的方式受到广泛关注。其中对MXene（新型二维材料）等轻量级高性能固体材料的大量探索性研究发现,Ti₂C MXene的最大氢吸附量可达8.6%（质量分数）,远高于美国能源部（2015）规定的金属基氢化物的质量容量(5.5%（质量分数）)。尽管MXene具有巨大的潜力,但其在储氢方面的应用尚未得到充分的探索。介绍了目前MXene作为储氢材料的最新研究成果及应用方向。     

二维晶体材料MXene的电化学应用研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的新型二维过渡金属碳化物或碳氮化物,通过氟盐和盐酸或氢氟酸刻蚀前驱体MAX相中的活泼金属元素得到,其化学通式为Mn+1XnT(n=1,2,3…),T表示表面所附着的官能团(-H、-F或-OH)。得益于其表面的官能团,MXene在储能方面应用较为广泛。通过表面改性、离子插层,增加MXene晶面间距,提高离子传输效率,以优化MXene在电化学方面的应用。综述了以Ti3C2为代表的MXene的制备方法、理论研究以及在锂离子电池、锂硫电池、超级电容器等方面的应用研究进展,展望了MXene在电化学领域的应用前景和未来的研究方向。     

聚合物/SiO2草莓型复合粒子的制备及应用研究进展

聚合物/SiO2草莓型复合粒子是一种由SiO2颗粒包覆于聚合物胶体粒子表面形成的微尺度复合材料。因其具有聚合物与无机物质SiO2的相关特性以及一些新的复合协同效应,又具有精细复杂的微纳米结构,所以引起了研究者的广泛关注。文中重点阐述了聚合物/SiO2草莓型复合粒子制备方法的相关研究进展,并对各种方法的适用性进行了比较,同时对该种材料在超疏水涂层和抛光技术等方面的应用情况及发展前景进行了概述。     

功能化木质素在高分子材料中的应用研究进展

木质素是自然界中含量第二大的天然三维网状的高分子聚合物。以制浆造纸废料或生物质炼制中的工业木质素为原料,制备出具有特殊功能的高附加值材料,实现木质素的高效优化利用,这对解决化石资源日趋紧缺及环境污染等问题具有重要意义。文中首先评价了木质素作为功能性材料的潜在反应特性与应用潜力,介绍了国内外木质素基功能材料的最新研究进展,详细总结了木质素基功能材料在聚氨酯、聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、电极储能、碳纤维、纳米粒子以及其他方面的不同制备工艺,评述了木质素微观结构及制备工艺对材料结构特性和应用性能的影响。     

导电高分子材料应用的最新进展与展望

导电高分子材料是一种同时具有金属般良好导电性和有机材料般柔韧加工性的新型材料,在防腐、能源、传感、光电领域等方面应用广泛。综述了当前导电高分子的最新情况,并重点介绍了导电高分子材料在金属防腐、超级电容器、传感器、隐身材料、电致变色、电致发光、自愈合等7个研究方向的最新动态,对其中每一种聚合物及其复合材料的制备方法和性能效果都做了叙述,最后介绍了导电高分子材料在多个领域的应用前景。导电高分子材料作为一门新兴学科正处于发展阶段,相信导电高分子材料理论和应用的研究将进一步推动导电高分子材料领域的深入发展。     

木质纤维素基高分子材料的研究进展

木质纤维素现已成为制备高分子材料的重要原料。木质纤维素可以用作高分子复合材料中的增强剂或填料;木质纤维素经液化进行适度降解,再与其它物质进一步反应,可以制备聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等高分子材料;经过适当的化学处理制备纺丝液,利用熔融纺丝技术纺丝再通过炭化处理可以制得炭纤维;浸渍热固性树脂后,在隔绝空气的条件下,高温炭化可以制得木质陶瓷;经组分分离和双亲改性后,使用化学交联剂交联可以制备水凝胶。     

基于模板法制备三维有序大孔材料及其应用进展

讨论了基于模板法构筑三维有序大孔材料的制备方法和最新研究进展,并详细分析了溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、纳米晶体填充法和电场沉积法的差别。同时,还归纳了三维有序大孔材料在光学、催化、吸附、生物医学以及磁学方面的应用现状,并着重讨论了光子晶体材料作为硅薄膜太阳能电池的吸收层、背反射层和中间反射层以及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究现状。     

有机磷阻燃剂的合成及在阻燃高分子材料中的应用研究进展

绝大多数高分子材料都容易燃烧,并在燃烧过程中释放出大量有毒气体,给人们的生命财产安全带来巨大的威胁,因此积极开发新型阻燃高分子材料,已引起材料研究者的广泛关注。而有机磷阻燃剂具有高效、低烟、低毒、无卤等优点,是目前阻燃高分子材料研究的重点。文中对近年来有机磷阻燃剂的合成及在阻燃高分子材料中的应用研究进展作了简要综述。并根据阻燃剂元素种类和结构的不同,分别从含磷酯类阻燃剂、磷氮协同阻燃剂、磷硅协同阻燃剂等几方面介绍了它们的合成、特点及在环氧、聚酯、聚烯烃等高分子材料中的应用。     

碳纳米管/聚合物基复合材料的研究进展

简要介绍了碳纳米管的结构及其分散性,说明碳纳米管具有一维结构及中空的内部结构,极高的化学稳定性,易于团聚.影响碳纳米管分散体系稳定性的关键是空间效应,所以末端亲水基团的结构和性能将明显影响碳纳米管的分散.碳纳米管在基体中的良好分散使复合材料力学性能大幅度提高,并且由于其优良的光电性能,加入碳纳米管也可显著提高复合材料的光电性能和导电性能.此外,碳纳米管石墨层的本质及独特的结构和尺寸,使碳纳米管在提高复合材料的热性能方面也有很大贡献.     

高分子阻尼材料研究进展及发展趋势

高分子阻尼材料以其优异的减振降噪性能在汽车、船舶、航空航天等诸多领域得到了越来越多的应用。重点综述了国内外高分子阻尼材料的最新研究进展,详细阐述了其减振降噪的作用机理,深入分析了影响其减振降噪的相关因素,并概括地介绍了其工程应用情况和发展前景。研究表明,通过选择合适的树脂基料、功能填料及改性方法,可制得高性能、宽温域的阻尼材料,以达到减振降噪的目的。高分子阻尼材料正不断朝着具有高阻尼、宽温域、环境友好等具有多项优异综合性能的方向发展,应用前景广阔。