聚多巴胺涂层的制备及其衍生碳材料的概述

受贻贝粘蛋白的启发,聚多巴胺因其极强的黏附性、优良碳产率而受到广泛的关注。文章综述了浸涂法、转移法等聚多巴胺涂层的主要制备方法,并对制备过程中的各种影响因素进行了分析,揭示了其对聚多巴胺生成速率和最终聚多巴胺涂层厚度的影响规律;并对其衍生碳材料的制备方法、结构性质以及应用进行了简要概述,类似于石墨烯的层状结构、高导电性等特性促使了其在柔性电子、储能等前沿领域的广泛应用。     

氮化碳在场发射冷阴极材料中的研究进展EI北大核心CSCD

氮化碳具有优良的热稳定性、高热导率、较大的禁带宽度和负的电子亲和势等优点,是一种极具潜力的场发射阴极材料。本文在介绍氮化碳的结构、性能以及作为场发射材料的研究现状的基础上,着重评述了氮化碳薄膜和粉体的制备方法;从优化结构中的sp^(2)簇的数量及尺寸、调控表面形貌、元素掺杂,以及通过与其他场发射材料复合或表面修饰形成多级发射结构等方面,阐述了优化氮化碳场发射性能的方法。最后总结了氮化碳薄膜和粉体分别作为场发射阴极材料仍然存在的问题,并以此指出将来开展相关研究的重点在于继续优化其场发射性能,以及探索其内部结构、缺陷等对场发射性能的影响。     

含硼聚碳硅烷的制备及热解行为EI北大核心CSCD

为制备陶瓷产率高、高温性能优良的碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,利用频那醇硼烷(PINB)与聚碳硅烷(PCS)的脱氢偶合反应,对聚碳硅烷进行化学改性。改变PINB与PCS的质量比(1∶20、1∶10、1∶5),制备了一系列不同硼(B)含量的含硼聚碳硅烷(PBCS)。通过傅里叶变换红外光谱分析、核磁共振氢谱分析、热重分析以及X射线衍射分析等手段研究了PBCS的组成、结构及热解行为。结果表明,通过B-H键的反应将B元素以PINB骨架形式引入PCS结构;引入B元素可以将PCS的陶瓷产率从78%提高至92%;另外,B元素的引入引起PCS的交联,PBCS的热解过程分3个阶段。同时B元素的引入抑制了SiC晶体的生长,将材料的耐温性能提高至1400℃。     

聚多巴胺包覆对立构复合聚乳酸支架性能的影响EI北大核心CSCD

采用溶液浇铸和粒子沥滤的方法制备立构复合聚乳酸支架,研究了盐酸聚多巴胺溶液浸泡处理不同时间的聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的结构与性能。利用差示扫描量热、场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、液滴形状分析和动态热机械分析研究了盐酸聚多巴胺溶液处理时间对立构复合聚乳酸支架的熔融行为、孔结构、表面元素组成、润湿性和储能模量的影响。结果表明,利用聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架可以有效提高支架表面的亲水性,当处理时间为20h时,聚多巴胺包覆立构复合聚乳酸支架的水接触角为0°,吸水率为421.8%;同时,在121℃高温下储能模量依然保持在155.3 MPa。     

基于工业化碳材料的锂氟化碳电池正极材料制备及性能EI北大核心CSCD

为实现锂氟化碳电池在更多领域的普遍应用,以工业化碳材料(活性炭、球形石墨、膨胀石墨和工业石墨烯)为碳源,制备了四种氟化碳正极材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)、X射线能谱(XPS)、氮气吸脱附以及电化学测试等表征手段对材料的微观形貌、晶体结构、化学结构和电化学性能进行了系统的研究。研究表明:氟化工业石墨烯具有完全的单氟化碳结构、高比表面积以及稳定的碳结构,在20 mA·g^(-1)的放电电流下可以实现高达945.4 mAh·g^(-1)的比容量;氟化活性炭具有较多的半共价C-F键,其起始放电电压最高,但是由于其结构稳定性较差,电压平台快速下降,导致整体比容量较低;氟化膨胀石墨和氟化球形石墨与氟化工业石墨烯结构类似,但是由于高氟化碳原子(CF_(2)和CF_(3))的存在,其放电比容量要低于氟化工业石墨烯。不过在高放电电流密度下,氟化膨胀石墨、氟化球形石墨和氟化工业石墨烯的能量密度十分接近,因此,基于氟化膨胀石墨和氟化球形石墨的成本优势,氟化膨胀石墨和氟化球形石墨更适合于高功率应用场景。     

交联乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚多巴胺复合材料的制备及光驱动形状记忆效应EI北大核心CSCD

通过熔融共混制备得到交联乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(CEVA)/聚多巴胺(PDA)复合材料,研究了交联程度对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)形状记忆性能的影响,以及引入PDA纳米微球在基体中的光热效果。动态热机械分析表明,交联度的提高有助于减小塑性流动,从而使材料具有更稳定的形状记忆效应。PDA(质量分数0.8%)的引入赋予了CE-VA良好的光热性能,在0.546W/cm^(2)的近红外光下照射18s,温度可以由室温上升到106℃。在近红外光开启和关闭时,由于PDA光热特性致使CEVA晶区形态发生可逆变化,从而形成了近红外光触发的可逆双向形状记忆效应。     

基于聚二甲基硅氧烷柔性传感器的研究进展EI北大核心CSCD

与传统应变传感器相比,柔性传感器的柔韧性、可穿戴性和实时监测是独特的优点,近年来柔性传感器快速发展并应用于医疗检测、可穿戴设备等多方面,由于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的优异理化性质,常作为柔性传感器基底。文中总结了近年来用PDMS作为柔性传感器基底的研究工作,首先对PDMS纳米复合材料的传感机理进行详细的介绍,包括压阻式、电容式与压电式传感机制;然后对以碳纳米管(CNT)、石墨烯与纳米银等为纳米填料的PDMS基柔性传感器进行了详细综述;最后,对PDMS基柔性传感器的研究现状及存在的问题进行了总结并做出展望。     

柔性阻变存储器材料研究进展EI北大核心CSCD

本文简述了阻变存储器的基本结构、工作原理、发展历程和研究现状,归纳总结了柔性阻变存储器的材料体系,包括介质材料、电极材料和基底材料,以及柔性阻变存储器材料体系的总体趋势和最新研究进展;分析了柔性阻变存储器的性能特点,包括存储性能和力学性能。阐述了发展柔性阻变存储器的重要意义与面临的挑战,提出了该领域现在研究中存在的不足和未来需要进一步研究的方向。得出力学性能稳定的高电导可拉伸电极和存储性能稳定的可拉伸介质是柔性阻变存储器材料今后发展的主要方向。     

端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂基形状记忆材料EI北大核心CSCD

氢化双酚A型环氧树脂(AL-3040)与端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)在偶联剂(KH-550)作用下反应制得AL-3040环氧树脂-HTPDMS嵌段共聚物。以此共聚物作为增容剂改善AL-3040与HTPDMS之间的相容性,引入柔性Si-O-Si链段对环氧树脂进行增韧改性,以甲基六氢苯酐(Me HHPA)为固化剂,制备了一种高性能HTPDMS改性形状记忆环氧树脂(SMEP)。研究发现,HTPDMS能明显改善AL-3040环氧树脂韧性。随着增容剂用量的增加,SMEP的拉伸强度和玻璃化温度(Tg)随之下降,冲击强度、断裂伸长率逐渐上升。随着增容剂用量增加,SMEP的形状固定率随之下降,形状回复率呈上升趋势。重复10次形状记忆性能测试,形状固定率和形状回复率保持在96%以上。     

聚锆碳烷/聚碳硅烷杂化先驱体转化制备ZrC-SiC复相陶瓷EI北大核心

采用聚锆碳烷PZC和聚碳硅烷PCS作为杂化先驱体聚合物,通过脱氢耦合反应制备富含活性交联位点的ZrC-SiC复相陶瓷先驱体PZCS,研究先驱体陶瓷化机理及最终陶瓷的组成结构。结果表明:PZCS先驱体由于促进了陶瓷化过程中活性基团的交联,850℃下其陶瓷产率(71.84%,质量分数,下同)显著高于PZC(51.40%)或PCS(53.46%)先驱体。同时,在Zr-Cp的催化下,通过先驱体之间的协同作用近程碳与Zr,Si元素直接转化生成碳化物陶瓷,避免了碳热还原反应对陶瓷的损伤,并有效降低了烧结温度。PZCS先驱体经陶瓷化处理后生成兼具耐高温组元和抗氧化组元的ZrC-SiC纳米复相陶瓷,ZrC相和SiC相可以相互抑制结晶、细化晶粒,其中ZrC晶粒尺寸为25.4 nm,纳米复相结构的生成有利于提升超高温陶瓷的综合性能。     

生物降解性形状记忆发泡聚己内酯的制备及性能EI北大核心CSCD

采用强化辐射交联的聚己内酯(PCL)作为基体,制备了一种可降解性形状记忆泡沫材料。研究了PCL的强化辐射交联特性、辐射剂量对发泡的影响以及该泡沫材料的形状记忆性。结果表明,含有多个双键官能团的单体(TMPTA)对PCL的辐射交联具有明显的促进作用;且添加多官能团单体的辐射交联规律不再遵从Charlesby-Pinner关系式,而用陈-刘-唐关系式处理,得到比较好的线性关系。同时还研究了发泡对交联PCL形状记忆性能的影响,发现PCL泡沫的形状记忆性能与辐射剂量和发泡剂的用量密切相关。当辐射剂量较高或发泡剂用量较高时,得到较好的形状记忆效应。     

脲醛树脂包覆聚硫密封剂微胶囊的制备和性能EI北大核心CSCD

以脲醛树脂为壁材、聚硫密封剂为芯材,采用原位聚合制备出聚硫密封剂微胶囊,并使用红外光谱、扫描电镜等手段表征了微胶囊的结构和形貌。为了研究微胶囊化过程对密封剂固化胶膜力学性能的影响,将聚硫密封剂微胶囊与一定比例的硫化剂均匀混合分别制备成标准螺母试件或胶膜试片,依据相关标准系统考察了聚硫密封剂包覆前后破坏力矩、拆卸力矩和拉伸性能以及硬度的变化。结果表明,基于脲醛原位聚合可制备出形貌规则、粒径均一、表面相对粗糙、包覆膜致密的聚硫密封剂微胶囊,与未包覆密封剂相比包覆后聚硫密封剂胶膜的力学性能大幅度提高。     

多色荧光碳点调控及其应用EI北大核心CSCD

碳点(carbon dots,CDs)由于具有优异的荧光性能、低毒性、原料广泛、生物相容性好等优点,受到了研究人员的广泛关注。然而,目前大部分CDs的发射波长位于蓝光和绿光的短波长区域,这限制了CDs的广泛应用。多色CDs的合成对长波长CDs合成具有一定的指导作用,并且可以拓宽其应用。因此,本文从CDs的粒径、内部结构和表面态角度阐述了CDs的多色发光机理,综述了实现多色CDs的调控措施(包括反应原料、反应参数、表面改性和分离提纯)及其在发光二极管和生物成像方面的应用。     

莴笋叶制备多孔碳材料的优化设计及储锂性能EI北大核心CSCD

生物质多孔碳材料作为绿色环保的新能源材料,是近年来研究的热点。通过探讨不同工艺条件(烧结温度、活化剂以及原料与活化剂质量比)下制备的莴笋叶多孔碳材料(简写为LLs-温度-比例-活化剂)的储锂性能,优化了工艺条件。结果显示,每种材料均可见两个宽且弱的XRD衍射峰,分别在2θ=22°~26°和2θ≈43°,对应晶面(002)和(101),表明材料为有一定石墨化程度的无定形碳。另外,LLs-800-4R-K的首次放电比容量为674.5 mAh/g,循环200周次后的比容量为209.6 mAh/g,能量密度为146.8 Wh/kg,具有良好的循环性能和较高的比容量。从而得到最优工艺条件:烧结温度800℃、活化剂KOH、原料与活化剂质量比1∶4。     

磷掺杂中空碳球的制备及其电容性能EI北大核心CSCD

以酚醛预聚体和苯乙烯为原料通过水热法一步合成中空聚合物球(HPS),再以三氯化磷为反应剂通过傅-克反应对HPS处理得到含磷交联聚合物,经高温炭化和KOH活化制备磷掺杂中空碳球(AP-HCS)。采用FT-IR,TG,SEM,TEM,Raman,BET,XPS等手段对含磷聚合物和碳材料的组成、结构与形貌进行表征,测试碳材料在1 mol/L H2SO4介质中的电容性能。结果表明:AP-HCS的比表面积可达2177 m2/g,在1 A/g电流密度下,比电容为288 F/g,5 A/g电流密度下经循环充放电5000次后比电容值仍能保持88.9%,具备良好的电容性能。     

Cu/碳纳米纤维负载脂肪酸定形相变材料的制备与性能EI北大核心CSCD

结合静电纺丝、物理吸附、预氧化炭化和原位还原的技术与原理,制备了3种不同铜纳米粒子含量的Cu/碳纳米纤维膜(Cu/CNFs1~3),从此作为定形相变材料(FSPCM)的支撑基体;根据最低共熔点理论和Schrader方程计算出月桂酸-肉豆蔻酸-硬脂酸(LA-MA-SA)三元脂肪酸的质量比例,用作制备FSPCM的相变物质。通过物理吸附法制备了Cu/CNFs负载LA-MA-SA的FSPCM1~3。探讨了不同铜纳米粒子含量的CNFs对FSPCM形貌与导热性能的影响。结果表明,FSPCM1~3的熔融时间分别缩短了23.0%、51.8%和38.2%,结晶时间分别缩短了47.8%、64.0%和62.6%。制备的FSPCM1~3的熔融相变温度和熔融热焓在32~36℃和88~122 kJ/kg之间,结晶相变温度和结晶热焓分别在24~26℃和89~120.9 kJ/kg之间。     

熔融共混制备聚己内酯基水蒸气阻隔材料及其阻隔性能EI北大核心CSCD

通过熔融共混制备了具备高水蒸气阻隔性能的可生物降解聚己内酯/三硬脂酸甘油酯(PCL/C18)复合材料。在相对湿度为90%RH时,添加30%的C18使复合材料的水蒸气渗透率由1.80^(-13)g·cm/(cm^2·s·Pa)(纯PCL)降低至0.58^(-13)g·cm/(cm^2·s·Pa),降低幅度达67.8%。结构分析表明,C18呈球状均匀分布在PCL基体中,并能大幅增加共混物的亲水接触角,既能有效构筑复合材料疏水性表面,又可增加水蒸气在材料中的扩散路径,获得阻隔性能优良的PCL/C18体型阻隔材料。该方法通过简单的一次熔融加工制备了具有高水蒸气阻隔性能且力学性能良好的材料,具有潜在应用价值。     

生物质玉米秸秆衍生碳材料的制备及其储钠性能

当代农业产生大量农作物秸秆残渣,对环境和生活产生极大影响,尤其是大量的焚烧。因此,农作物残渣的有效利用受到广泛关注。利用玉米秸秆茎髓为碳源,通过简单的高温碳化和化学膨化处理成功地合成了性能优异的碳片。物性结构研究表明,得到的碳材料呈现出天然蜂窝状截面和中空管状阵列结构的纵截面,并具有丰富的孔洞,有利于钠离子传输和扩散。(002)晶面表明,碳片的层间距为0.376nm(石墨为0.335nm),这有利于钠离子的脱嵌,从而提高电池的电化学性能。经1 200℃碳化合成的茎髓碳片(SPCS-1200)比900℃碳化合成的碳材料(SPC-900)表现出更好的储钠性能。在50mA·g-1电流密度下,循环100圈后SPCS-1200可以提供稳定的可逆比容量(203mAh·g-1),而SPC-900的可逆比容量仅为173mAh·g-1。此外,SPCS-1200也显示出优异的倍率性能,在1 000mA·g-1电流密度下比容量为100.7mAh·g-1,在2 000mA·g-1电流密度下表现出65.9mAh·g-1的比容量。然而,在相应的电流密度下,SPC-900分别表现出45.7mAh·g-1和31.2mAh·g-1的比容量。     

生物态碳-陶瓷基复合材料制备方法的研究现状EI北大核心CSCD

近年来,碳-陶瓷基复合材料因其耐高温、低密度、抗腐蚀性能好、热膨胀系数低、性能可设计性强等特点成为研究热点之一,将生物态材料的多孔结构引入陶瓷基体中制备具有生物形态的碳-陶瓷复合材料的研究已引起关注。本文综述了生物态碳-陶瓷基复合材料的多孔结构、制备工艺、性能以及应用前景。强调设计材料微观结构的重要性,并详细介绍了碳-陶瓷基复合材料制备过程中的关键技术——渗透技术,包括:化学气相渗透、熔融渗透、溶胶凝胶渗透、料浆渗透、聚合物前驱体渗透、熔盐渗透六种渗透技术,并对其存在的问题提出解决方案。综述了生物态碳-陶瓷基复合材料压缩强度和断裂强度等性能,对未来的性能研究方向提出建议,指出应测试高温、强酸强碱、冷热交替环境下材料的力学性能。探讨生物态碳-陶瓷基复合材料在航空发动机叶片、汽车尾气净化器、催化剂载体三个方面的潜在应用,概述在复杂成型、较强的力学性能和热稳定性等方面的挑战和实际局限性。最后,对生物形态的碳-陶瓷基复合材料制备工艺的改进、力学性能的研究进行展望,为生物态碳-陶瓷基复合材料的研制和应用提供理论依据和参考。     

EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的喷丸强化EI北大核心CSCD

使用强度为0.1 N、0.2 N、0.3 N以及0.45 N的喷丸对用EB-PVD制备的CoCrAlY涂层进行表面强化,观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌,测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度,对比分析了喷丸前后涂层物相变化以及涂层高温氧化性能。结果表明:当喷丸强度为0.2 N时,CoCrAlY涂层的抗高温氧化性能大幅度提高。喷丸强度大于等于0.45 N时涂层出现破损,抗高温氧化性能降低。适当强度的喷丸能降低CoCrAlY涂层表面的粗糙度,提高涂层的致密度,改善物相结构,进而提高其抗高温氧化性能。喷丸强度大于等于0.3 N时CoCrAlY涂层表面出现鳞状突出物,Al氧化物在此处择优生长,Al氧化膜因应力集中而破裂,降低涂层的使用寿命。