超分子聚合物/环氧树脂复合材料性能研究

本文主要介绍了高抗冲超分子聚合物/环氧树脂复合材料的制备以及性能测试。这种复合材料是将以四重氢键组装得到的超分子聚合物引入到环氧树脂基体中,作为增韧剂来提高的环氧树脂固化物的抗冲击强度。通过对复合材料进行机械性能测试,发现复合材料的抗冲击强度提高了3倍。     

1,5-萘二酚改性环氧树脂及其氮化硼复合材料的制备与导热性能

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往往受限于含刚性基团分子与环氧树脂分子之间存在极性差异、相容性不一致等问题,导致环氧树脂及其复合材料结构设计与合成具有复杂性,限制了其实际应用。采用含较强刚性萘环的 1, 5-萘二酚（Naphthalenediol）改性环氧树脂（EP） 制备萘改性环氧树脂（NEP）,改善环氧树脂分子链的“有序性”,减少导热过程中声子的散射,提高材料的导热性。研究结果表明,NEP 的导热系数为 0.32 W / (m·K),是 EP 导热系数 0.19 W / (m·K)的 1.68 倍。氮化硼（BN）填料的加入使 NEP / BN 复合材料的热导率提升至 1.25 W / (m·K),为 EP / BN 复合材料热导率 1.01 W / (m·K)的 1.24 倍,EP 的 6.58 倍。NEP 及 NEP / BN 复合材料导热性能的提升,归因于萘环的刚性引起分子链的排列更加有序,以及改性过程中形成氢键的协同作用。 向环氧树脂中引入萘环结构,采用简单的试验操作,明显提高了环氧树脂的本征热导率,可以为具有良好导热性能的树脂材料的开发提供思路。     

极端环境下自愈合仿生材料的研究进展

自愈合材料是受动物天然皮肤的启发,可识别损伤并自我修复的一种新兴材料。这类材料可应用于工程装备的表面或智能设备的基底,修复开裂与机械损伤,延长设备的工作寿命。而在极端环境（低温、水下、强酸、强碱等）下可以自主愈合的材料更具工业应用前景,但同样也是材料领域的难点。梳理了目前可在极端环境下实现自主愈合的本征型弹性体材料的研究情况。首先,深入总结了弹性体聚合物网络中动态共价键与超分子相互作用通过可逆断裂实现本征自愈合的机制,具体包括在自主愈合弹性体设计中应用最广的二硫键/二硒键、亚胺键、氢键和金属配位键;并梳理了弹性体在不同极端环境下自愈合的研究进展,主要介绍了它们的制备方法和自愈合性能。而后,总结了极端自愈合仿生材料在防护涂层、柔性电子、储能装置和密封元件等工程装备及智能设备领域的应用。最后,对该领域现存的挑战以及未来发展进行了分析。     

中科院上海有机化学研究所手性超分子聚合物构建合作研究获新进展

近年来,超分子聚合物由于其独特的结构特点与应用价值引起了人们极大的关注。在传统的高分子聚合物的制备中,首先单体分子需要经过一定的聚合反应,以形成共价键的方式把单体单元相互联结起来。而在超分子聚合物中,单体单元是依靠非共价键如氢键、芳香堆积、供体一受体作用、疏溶剂作用以及金属配位作用等相连接的。由于这些非共价键的存在,使得超分子聚合物的聚合与降解可以可逆地发生,因而赋予了它们具有可低温加工、自我修复和对环境刺激产生响应等特点,因此超分子聚合物被认为是一种“智能材料”。然而,由于非共价键的弱键性特征,构建高稳定性、高分子量的超分子聚合物仍然是一个巨大的挑战。     

用逆流注射模塑法制造工程塑料制件

1.高性有材料要求改进塑料模具由于轻金属合金材料价格急剧上升,热塑性工程塑料已成为制造高强度模塑制件的材料,因而其重要性正在日益增加。为了充填增强纤维和高温塑料,材料供应商自1985年以来提供了一种液晶聚合物作为注射模塑材料。由于液晶聚合物的棒状分子的特殊化学结构,展现为一种特别的纤维形态,令人想起了层压板。鉴于这种材料的质量比金属轻,而纤维又使材料的强度接近于金属。与增强纤维的     

自愈防腐体系的愈合机制及应用的研究进展

综述了不同自愈体系的自愈机制，根据是否需要外加修复剂，将自愈体系分为本征型和外援型两类，其中本征型自愈体系的愈合机制是指非共价键 (氢键作用、疏水作用、静电作用) 和共价键 (DA键、双硫键) 的重新结合作用；外援型自愈体系是引入修复剂，利用修复剂修复损伤。最后，对自愈体系的主要的应用技术：层层自组装技术、微胶囊封装技术和化学转化膜技术进行了综述。     

多孔壳聚糖/HA支架材料的制备

采用冷冻干燥法制备了用于骨组织工程的多孔壳聚糖/HA支架材料.由于制备过程中引入了碱处理工艺,制得的材料具有特殊的壳状结构,其内部为孔径约为300μm～500μm的多孔结构,外层为较致密的硬壳.这种结构由于外壳为主要的承载部分,可以保护内部的多孔结构,因此本材料在保证足够孔隙率的同时,具有较高的力学性能,其中抗压强度达到6.85MPa,压缩模量达到65.09MPa.通过SEM、红外光谱等方法对碱处理过程中壳聚糖分子所发生的变化进行研究发现,致密外壳的形成主要是由于碱处理过程中带有H+的壳聚糖分子遇到OH-时H+被中和,分子中的氨基、羟基则形成了分子内和分子间氢键,使壳聚糖分子链的刚性增强,因此孔壁和外壳都具有较高的强度.     

建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。     

纳米 SiO2 表面“点击”化学法接枝共聚物

目的提高纳米Si O2在有机溶剂及树脂基体中的分散性。方法首先利用普通自由基聚合的方式制备苯乙烯及马来酸酐共聚物(PSMA),再与丙炔醇反应,在分子链上引入多个炔基,然后利用硅烷偶联剂KH560改性纳米Si O2,之后与叠氮化钠反应,在纳米Si O2粒子表面引入多个叠氮基团,最后将带有多个炔基的分子链通过"点击"化学接枝到纳米Si O2表面。结果酸碱反滴定法测得聚合物中马来酸酐的质量分数为26.5%。凝胶渗透色谱测得聚合物数均相对分子质量为36200,相对分子质量分布为1.39。红外表征显示,聚合物上带有多个炔基,纳米Si O2粒子表面带有多个叠氮基,经过24 h"点击"化学反应,聚合物成功接枝到粒子表面,同时叠氮基吸收峰消失。热重(TG)结果表明,接枝率为32.83%。扫描电镜分析表明,接枝聚合物后,粒子的分散性增强。结论分子链上含有多个炔基的共聚物(PSMA)通过"点击"化学反应成功接枝到了纳米Si O2粒子表面,不会引起粒子间的交联,可以明显提高纳米Si O2粒子在有机溶剂中的分散性。     

表面接枝含氟树脂改性HGB对聚氨酯涂层耐老化性能的影响

目的在中空玻璃微珠(HGB)表面接枝含氟树脂,以其为填料改善聚氨酯(PU)涂层的耐老化性能。方法采用表面接枝法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,制备表面接枝含氟树脂的中空玻璃微珠(F-HGB),并以HGB、F-HGB为填料制备HGB/PU、F-HGB/PU涂层。通过FTIR、SEM、EDS、接触角测定仪表征HGB表面接枝情况。利用紫外老化装置、氙灯老化箱分别对涂层进行紫外老化和氙灯老化,以涂层的外观、色差和光泽度变化评价玻璃微珠添加量、表面改性对涂层耐老化性能的影响。结果 HGB表面成功接枝含氟树脂。相比于PU、HGB/PU涂层,F-HGB/PU涂层的耐老化性能有较大提高。当F-HGB添加量为20 phr时,F-HGB/PU涂层紫外老化1320 h后,色差为24.38,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了48.03%、12.21%,光泽度为49.2,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了11.58%、5.70%。氙灯老化360个循环后,色差为18.82,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了37.62%、20.05%,光泽度为48.6,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了7.52%、7.76%。结论表面接枝含氟树脂改性中空玻璃微珠具有良好的耐老化性能,可作为功能填料提高聚氨酯涂料的耐老化性能。     

超疏水复合涂层的机械性能研究进展

超疏水表面具有杰出的防润湿特性,在防水、防污、防冰、自清洁等众多领域均具有极高的应用价值.超疏水复合涂层具有适用基材广泛、易加工施涂、成本低廉等诸多优势,是当下极具实用化前景的超疏水表面构建技术,然而涂层普遍较差的机械性能极大地限制了其在生活中的实际应用.总结并对比了超疏水表面的构建方法,简要介绍了影响超疏水涂层机械性...     

A Review of Self-healing Metals: Fundamentals,Design Principles and Performance

Self-healing metals possess the capability to autonomously repair structural damage during service. While self-healing concepts remain challenging to be realized in metals and metallic systems due to the small atomic volume of the mobile atoms, the slow diffusion unless at high temperatures and the strong isotropic metallic bonds, the scientific interest has increased sharply and promising progress is obtained. This article provides a comprehensive and updated review on the developments and limitations associated with the various modes of potentially healable damage induced in metals and alloys, i.e., stressinduced damage, irradiation-induced damage in bulk materials and contact damage in corrosion protective coatings. The spontaneous intrinsic healing mechanisms not requiring external assistance other than the material operating at the right temperature and an assisted healing mechanism with external intervention are reviewed. Promising strategies to achieve self-healing in metals are identified. Finally, we give some prospects for future research directions in self-healing metals.     

抗气蚀聚氨酯涂层的研究进展

随着水轮机和螺旋桨等过流件的尺寸和转速不断提高,气蚀损坏问题更加突出,因此易施工涂覆且便于设计调控的聚氨酯涂层始终是耐气蚀领域的研究热点。系统回顾了聚氨酯材料在气蚀防护领域的研究发展历程,深刻指出了这类材料作为耐气蚀涂层使用时存在的突出问题,例如耐水性、附着力、机械性能、耐磨性能和防污能力等较差,系统分析了这些因素导致涂层损坏失效的机理。针对上述问题,重点根据聚氨酯独特的分子结构,分别从表面能、电负性、化学键合、接枝改性、添加功能填料等方面,提出了改善聚氨酯涂层在复杂工况下应用性的解决办法。最后,鉴于我国对能够在海洋等苛刻环境中长期稳定服役的高性能气蚀防护涂层的急迫需求,对发展以自愈合聚氨酯为代表的集防污抗气蚀耐磨损自修复等功能于一体的新型聚氨酯材料进行了展望。     

Microwave absorption,reflection and EMI shielding of PU–PANI composite

In order to allow electronic components to coexist without harmful electromagnetic interference (EMI) it is necessary to develop new shielding and absorbing materials with high performance and a large operating frequency band. Conducting polymer composites have been found to be suitable for EMI shielding and for the dissipation of electrostatic charge. In the present study polyaniline–polyurethane (PANI–PU) composite was considered for these applications. The microwave absorption, microwave reflection and EMI shielding properties of PANI–PU composite is evaluated both at S-band and X-band frequencies. The material is found to have good microwave absorption and is a potential candidate for EMI shielding applications.     

Functional Metal Matrix Composites: Self-lubricating,Self-healing,and Nanocomposites-An Outlook

Many different types of advanced metal matrix composites are now available, some of which possess functional properties. Recent work on particle-reinforced, self-lubricating and self-healing metals and metal matrix nanocomposites (MMNCs) synthesized by solidification synthesis is reviewed. Particle-based MMNCs have been developed by several modern processing tools based on either solid- or liquid-phase synthesis techniques that are claimed to exhibit exciting mechanical properties including improvements of modulus, yield strength, and ultimate tensile strength. This article presents a brief and objective review of the work done over the last decade to identify the challenges and future opportunities in the area of functional nanocomposites. Increasing interest in lightweight materials has resulted in studies on hollow particle-filled metal matrix syntactic foams. Syntactic foams seem especially suitable for development with functional properties such as self-healing and self-lubrication. The metal matrix micro and nanocomposites, and syntactic foams having combinations of ultrahigh strength and wear resistance, self-lubricating, and/or self-healing properties can lead to increased energy efficiency, reliability, comfort of operation, reparability, and safety of vehicles. The focus of the present review is aluminum and magnesium matrix functional materials.     

水凝胶在腐蚀防护领域应用进展综述

水凝胶材料由于其独特的含水交联网络结构,具有优越的亲水、润滑、耐磨、生物相容等特性,是近年来发展极为迅速的高分子材料之一,被广泛用于药物传输、软体机器人、可植入器官、传感器等生物医学等工程领域。在腐蚀防护领域,水凝胶材料由于其独特性质逐渐受到学者的关注,成为了新兴腐蚀防护材料之一。通过文献综述的方法,对化学交联法与物理交联法两种水凝胶的主要制备方法进行对比,对两种方法制备的水凝胶材料的结构和性质进行了对比,进一步分析了水凝胶材料具有的独特性质,及其在腐蚀防护领域的应用潜力。其中化学交联制备出的水凝胶,其稳定性好,力学强度高,具有良好的耐磨防污性,可制备出性能优异的海洋防污涂层。物理交联制备的水凝胶由于其内部具有三维网络空间结构可负载缓蚀剂,且其内部存在大量的动态可逆键,具有环境响应性,能随着环境pH、温度等变化而改变自身溶胀程度,从而改变负载在水凝胶中的缓蚀剂的释放速率。因此,对比传统固体缓蚀剂和液体缓蚀剂,水凝胶智能缓蚀剂对金属有着更长效的腐蚀防护性能,具有良好的应用前景。根据水凝胶材料的独特性质,着重分析了水凝胶材料在腐蚀防护领域的应用现状,并对研究前景进行了分析。目前制备水凝胶涂...     

光催化型超疏水自清洁涂层研究现状

光催化型超疏水自清洁涂层是在超疏水涂层的基础上通过物理、化学方法复合光催化材料获得光催化性能，使涂层可以在光照作用下将有机附着物进行分解并通过超疏水表面达到自清洁的效果。本文对国内外光催化型超疏水自清洁涂层的构建方式进行总结，将其归纳为表面构造法、共混法、包覆法3类，构造方法的不同对涂层性能的影响方面也有所区别。与单一功能的超疏水涂层相比光催化型超疏水自清洁涂层更能解决实际应用中所面临的问题。此外，本文对光催化型超疏水自清洁涂层的相关性能进行了横向对比，对影响涂层性能较为关键的耐久性能进行了整体的整理分析，并归纳了目前研究当中的光催化型超疏水自清洁涂层的机械耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性和自愈性能，分析了其耐久性提升机制。最后，对光催化型超疏水自清洁涂层未来的应用前景进行了展望，建议从超疏水-光催化协同作用机制、基底结合强度提升、成本控制和复合涂层自修复等方面对光催化型超疏水自清洁涂层进行研究。     

低合金高强耐磨材料Bisplate320的特点

低合金高强钢广泛应用于钢结构工程领域。简述了澳大利亚RGP5铁矿模块建造项目中排风除尘系统常使用的一种低合金高强耐磨材料Bisplate320的特点,该材料保持了低碳、多种微量合金元素组合的化学成分设计,通过连扎控冷、精确控制炉温和淬火速度的先进热处理技术,极大改善了材料的微观组织结构,从而获得传统低合金高强钢难以实现的高强度、高硬度、高耐磨性,同时还具有良好的冲击韧性和焊接性。由于该新型材料在获得诸多优异性能指标的同时还保留良好的焊接性,该新型低合金高强度材料在矿山机械排风除尘系统、烟管烟道、风机口、耐磨材料等领域具有广阔的应用前景。     

Anisotropic mechanical properties of polymorphic hybrid inorganic–organic framework materials with different dimensionalities

Hybrid inorganic–organic framework materials have recently developed into an important new class of solid-state materials. Their mechanical properties are as yet unexplored, although they could be of great utility in view of their enormous structural and chemical diversity. The anisotropic mechanical properties of two new copper phosphonoacetate polymorphs, one a three-dimensional coordination polymer and the other a layered material with inter-layer hydrogen bonding, have been studied by nanoindentation with single crystals. The elastic and plastic anisotropy, the onset of plasticity and the fracture toughness anisotropy have been investigated along the main crystallographic directions. The anisotropy of the mechanical properties can be correlated directly with the underlying crystalline structures. For example, the elastic modulus is largest (up to ～90 GPa) along directions that are dominated by inorganic chains or sheets and smallest (～35 GPa) along directions where the organic ligands provide the primary linkages. This study also highlights the capabilities and limitations of nanoindentation for studying the anisotropic mechanical properties of hybrid framework materials.