生态环境功能材料领域的研究进展及学科发展展望

资源匮乏、能源短缺、环境恶化已经成为关系到当今社会能否持续发展的三大问题.材料作为社会进步的先导和基础,为人类带来巨大物质财富的同时也引发了材料制造、使用及废弃过程中能源资源的过度消耗以及环境负荷的激增问题.随着人们对环保、健康和公共卫生安全意识的显著增强,集"材料-环境-生态-健康"设计理念于一体的生态环境功能材料越来越受到学术界、产业界与教育界的广泛关注,正逐渐成为材料科学与工程学科及战略性新兴产业发展的新增长点.生态环境功能材料的研发不仅遵循材料生命周期评价原则、倡导绿色材料技术、赋予功能材料以优异的环境协调性,而且更加注重环境净化、环境修复、有益健康等生态环境健康功能.非金属矿物不仅种类繁多、储量丰富、价格低廉,而且具有与自然环境协调性最佳的特点,这使其在制备生态环境功能材料的过程中具有天然优势.目前,以天然矿物资源为主要原料开发的生态环境功能材料在环境污染防治和微环境调控功能方面已展现出巨大的应用潜力.本文介绍了生态环境功能材料的内涵、基本概念和新发展,以海泡石、蒙脱石、电气石、硅藻土、生物炭和铁尾矿等矿物为主要原料系统地构筑了典型生态环境功能材料的研究进展和发展动向,分析了生态环境功能材料学科研究和产业发展趋势,以期为生态环境功能材料产业的未来发展和创新人才的培养提供参考.     

矿物复合相变储能功能材料研究进展及应用

概述了相变材料的分类及各类相变材料的性能,介绍了相变储能功能材料的研究进展和应用领域,展望了相变功能材料的发展趋势和应用前景.     

银型磷酸钙无机抗菌功能材料的研究

待抗菌成分Ａｇ＾＋离子及其化合物结合于磷酸钙而制得无机抗菌功能材料。采用三种典型的细菌研究了材料的抗菌性能,同时研究了烧结温度对杀菌效果的影响,以及抗菌功能材料的抗菌持久性、使用安全性。实验结果表明,银型磷酸钙抗菌功能材料具有良好的广谱抗菌性、抗菌持久性和使用安全性。     

天然矿物功能晶体材料电气石的研究进展

电气石是人类发现最早的压电、热释电材料,近年来的研究发现电气石具有辐射红外线、释放负离子、抗菌、除臭以及对水具有净化和优化作用,本文综述了天然矿物电气石功能晶体材料的研究进展,介绍了国内外有关电气石开发应用的情况,提出了进行相关性能机理研究的课题.     

生态功能基元材料

阐述了功能微集料,生态功能基元材料及其功能属性,如环境调节功能材料或“呼吸”功能材料,自净化功能材料,保健功能材料和安全功能材料,提出生态功能建材开发途径和重点是：不同类型的微集料及其功能属性,微集料的多功能化和复合化,微集料的复合特征与集成规律研发,作者首次提出了制造功能微集料和生态功能基元材料的“基因”技术,“材料芯片”技术。     

清华大学开发高性能纳米陶瓷粉体材料

提起陶瓷，人们一般会想到瓷瓶、卫生洁具等这些冷冰冰的东西。现在，利用清华大学科技成果开发出的生活用品，使陶瓷也能穿在身上、抹在脸上，还能用于改善饮水质量，更好地为人们的健康服务。     

新型矿物基功能复合材料的制备技术及应用

通过功能体与硅酸盐矿物之间的复合来解决功能材料在合成、结构及性能等方面的问题,有望获得功能优异的新型复合材料。重点介绍了功能体与硅酸盐矿物复合的主要思路及方法,包括表面负载、孔道层间的组装、插层复合等关键制备技术的实施效果。同时系统综述了生态环境、催化、储能、光、电、磁性、屏蔽吸波等高附加值矿物基功能复合材料的研究现状及进展。     

人工晶体与光电功能材料

本文论及了天然晶体的特性及其在技术上的应用；介绍了人工晶体的发展历程：阐述了各个阶段人工晶体的合成方法及其研发概况；重点评介了硅单晶、水晶等在光电功能领域中的地位与作用；最后指出：人工单晶不仅长盛不衰，而且成了当今电子材料的主角和发展光电子材料的基础。     

基于矿物特性的太阳能储热材料研究进展

相变材料因其优越潜热被广泛应用于太阳能光热技术中,绝大多数有机相变材料的导热系数非常低,大多介于0.1～0.4 W·m-1·K-1之间。此外,相变材料流动性大,因此需采用导热性能好、具有稳定结构的基体支撑有机相变材料,改善其应用性能。一些天然矿物具有适当的比热与导热系数、多孔道的微结构以及天然的热稳定性与化学兼容性等矿物特性,被用于支撑相变材料制备太阳能储热材料。探讨了矿物的结构特性与性能优势,总结了石墨、珍珠岩、蛭石、硅藻土、埃洛石以及石膏等矿物基太阳能储热材料的制备研究。在此基础上介绍了矿物基太阳能储热材料在太阳能建筑节能、太阳能热水器、太阳能热发电等太阳能光热领域中的应用,并展望了矿物基太阳能储热材料的发展趋势和应用前景。     

环保型防氡、防辐射建筑材料研究进展

综合国内外文献介绍了氡和原子辐射的危害、致癌机理,部分建筑材料的氡和放射性情况以及防氡、防辐射的机理,并重点介绍了当前国内外防氡、防辐射建筑材料的研究进展,提出了可利用我国丰富的矿产资源如重晶石、石膏、沸石、以及各种工业废渣开发各种具有防氡、防辐射的功能微集料作为基元材料,制备能够吸收和屏蔽建筑材料所释放的氡气和辐射的环保型建筑涂料、砌筑水泥、各种瓷砖胶结剂以及墙体腻子等的建设性意见.     

工业废渣基建材的氡放射性污染及防护的研究现状与展望

在科学发展观与建设和谐社会的倡导和号召下,建材工业也进入了可持续发展的时代,从而使工业废渣基建材的研究和使用成为热点.然而工业废渣中存在着氡和放射性污染.氡是一个"无形杀手",是导致肺癌的第二大因素,为人类居室环境的一大公害.对氡污染的危害和来源作了总结,介绍了目前国内工业废渣基建材的研究、发展和应用现状,综合国内防氡防辐射材料及防护技术的研究报道,提出了一些防氡防辐射技术在工业废渣基建材中的应用.     

铜、银双组分无机抗菌材料的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法制取白炭黑载体,在一定条件下,将具有杀菌性能的Cu2 、Ag 附着在白炭黑载体上,制得含Cu2 、Ag 双组分杀菌活性成分的无机粉体抗菌材料.运用ICP、粒度分布仪和FTIR等手段对材料中抗菌离子含量、粒度以及抗菌离子与载体的结合方式等进行了表征.并利用菌落计数法对材料的抗菌性能进行研究.结果表明,Cu-Ag双组分抗菌白炭黑中,抗菌离子含量高于单组分抗菌白炭黑;其中,Cu2 是通过离子交换方式结合到白炭黑上的,而Ag 是通过离子交换和吸附两种方式结合到白炭黑上;材料的杀菌率达99%以上;粒径＜7μm且均一.     

A study on the application of material selection optimization approach for structural-acoustic optimization

Issues of application of the material selection optimization approach for structural-acoustic optimization is investigated herein. By introducing the stacking sequence hypothesis of metal material, the mechanical properties parameters and plies’ numbers of the metal material or composite material are defined as design variables; the mathematical formulation about material selection optimization approach is established. Finally, a hexahedral box structure is taken as an example, and the material selection optimization is conducted. By introducing genetic algorithm (GA), the optimization problem is solved. The numerical example shows the effectiveness of the proposed stacking sequence hypothesis of metal material.     

不同配比下PMC矿粉和司家营矿粉造球工艺试验研究

为了确定PMC矿粉和司家营矿粉两种矿粉造球的最佳配比,利用实验室的球团设备对两种矿粉在不同配比下的球团工艺进行了试验研究.研究发现,在PMC矿粉∶司家营矿粉=8∶2的配比下,生球的成球率为91%,落下强度为4.15次/0.5 m个,抗压强度为0.825 d N,爆裂温度为440℃;成品球团的抗压强度接近300 d N,并且通过对PMC矿粉∶司家营矿粉=8∶2时成品球团矿的显微结构的观察发现,此配比下的球团矿矿相以赤铁矿为主,晶粒分布密集且联结成片,成品球团矿的抗压强度最高.因此,PMC矿粉:司家营矿粉=8∶2时为最优方案.     

光化学还原法制备Ag-TiO2抗菌材料的制备及性能研究

选用平均粒径为500nm TiO2为原料,通过光化学还原法制得含银量为0.7%～5%的Ag-TiO2抗菌材料,采用抑菌圈环法试验和振荡烧瓶试验研究其抗菌性能性能.结果表明,负载1%银的TiO2无机抗菌材料经250℃热处理后具有良好的抗菌性能.     

纳米ZnO抗菌材料的研究进展

总结了几种纳米ZnO的抗菌机理,同时分类探讨了影响纳米ZnO抗菌效果的诸多因素;介绍了目前国内外有关纳米ZnO抗菌材料的研究热点,并对纳米ZnO抗菌材料的潜在应用和发展方向提出展望。     

Long-term effects of magnesium carbonate on coronary artery calcification and bone mineral density in hemodialysis patients: A pilot study

Observational data suggest that elevated magnesium levels in dialysis patients may prevent vascular calcification and in vitro magnesium can prevent hydroxyapatite crystal growth. However, the effects of magnesium on vascular calcification and bone mineral density have not been studied prospectively. Seven chronic hemodialysis patients participated in this open label, prospective pilot study to evaluate the effects of a magnesium-based phosphate binder on coronary artery calcification (CAC) scores and vertebral bone mineral density (V-BMD) in patients with baseline CAC scores >30. Magnesium carbonate/calcium carbonate (elemental Mg: 86 mg/elemental Ca 100 mg) was administered as the principal phosphate binder for a period of 18 months and changes in CAC and V-BMD were measured at baseline, 6, 12, and 18 months. Serum magnesium levels averaged 2.2±0.4 mEq/L (range: 1.3–3.9 mEq/L). Phosphorus levels (4.5±0.6 mg/dL) were well controlled throughout the 18 months study. Electron beam computed tomography results demonstrated a small not statically significant increase in absolute CAC scores, no significant change in median percent change, and a small none significant change in V-BMD. Magnesium may have a favorable effect on CAC. The long-term effect on bone mineral density remains unclear. Larger studies are needed to confirm these findings.     

载银纳米TiO2抗菌剂的制备及抗菌性能研究

采用四氯化钛自生晶种水解法制备了纳米TiO2，通过在水解过程中引入硝酸银制得载银纳米TiO2。对载银前后的纳米TiO2进行了XRD和TEM表征。XRD图谱表明，纳米TiO2属于锐钛矿晶型结构，水解过程中加入硝酸银得到纳米TiO2与氯化银的复合体（AgCl／TiO2）。TEM照片显示，纳米TiO2样品为分散较好的20-30nm之间的粒子，而载银后的复合物粒子明显增大，有轻度的团聚发生。采用抑菌环、悬浮液浊度法测定了载银前后纳米TiO2的抗菌性能，结果表明，AgCl／TiO2抗菌材料对金黄色葡萄球菌有明显的抑菌效果，其最小抑菌浓度为750mg／L。达到日本制定的“银等无机抗菌剂自主规格及其抗菌实验法”规定的〈800mg／L指标。     

Cu2+、Zn2+复合无机抗菌剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了以Al2O3为载体,以Cu2 、Zn2 为抗菌成分的复合无机抗菌剂,研究了制备条件及粒度大小对抗菌性能的影响,结果表明:当Cu2 、Zn2 的含量(质量分数)比为(0.8～1.18):2,烧结温度为800、900℃,保温时间为2h时,抗菌效果最好;此抗菌剂平均粒径为81.7nm,且样品中具有抗菌作用的物质为Cu2 、Zn2 的氧化物及它们与Al3 或是与Al3 和O2-生成的固溶物.