4D打印磁响应形状记忆环氧树脂基复合材料制备与性能

以环氧树脂（EP51）为基体,乙炔炭黑（ACB）和镍粉（Ni）为填料,聚醚多元醇（PPG）为增韧剂共混制成打印墨水,利用直写3D打印机制备ACB-Ni/EP51复合材料。通过流变仪、直写3D打印机对墨水的流变性能和可打印性进行表征;通过拉力实验机（UTM）、扫描电镜（SEM）、动态热机械分析仪（DMA）、差示扫描量热仪（DSC）对材料力学性能、微观形貌、动态力学性能、差热性能和形状记忆效应进行表征,探究了填料含量对墨水和材料性能的影响。结果表明：ACB含量达到12wt%时,墨水具有良好的可打印性;当Ni粉含量达到16wt%时,打印针头堵塞造成打印不连续、不均匀。固化后生成的“海岛”增韧结构使材料拉伸强度明显提高（60 MPa以上）。随着Ni粉含量增加,对拉伸强度的影响由促进变为削弱。当Ni粉含量从6wt%增加至14wt%,形状固定率（R_f）从99.4%降至94.2%。在300 kHz交变磁场作用下,形状发生回复,Ni粉含量增加使形状回复率（R_r）和回复速率升高,Rr从94.8%提升至99.1%,回复时间从39 s缩短至17 s。Ni-ACB/EP51复合材料具有较好的形状记忆性能,在空间可展开结构、驱动器及4D打印等方面有一定的应用前景。     

磁性Fe_3O_4纳米复合材料的研究进展

磁性纳米复合材料主要包括Fe2O3、Fe3O4、NiO、Co3O4等与其他物质的复合材料,其中最常见的是Fe3O4的复合材料,而制备该类复合材料的方法有:水热合成法、化学共沉淀法、超声化学还原法、溶剂热-水热法等。磁性复合材料不但能在外加磁场的作用下迅速方便地分离,同时还能通过修饰或改性等方法使其带有某些官能团(如C=C、COOH、NH2等),因此磁性纳米复合材料在生物物质的提取与分离、污水净化、生物医学等诸多领域有广泛的应用。介绍了磁性Fe3O4纳米复合材料的制备和应用,并对磁性材料未来在各领域的应用做了展望。     

NBR/纳米Fe_3O_4复合材料的物理力学性能与摩擦磨损性能测试

为了改善丁腈橡胶(NBR)的摩擦学性能,将具有较好润滑特性的Fe3O4纳米粒子与应用广泛的丁腈橡胶(NBR)进行共混,制备了NBR/纳米Fe3O4复合材料。实验对复合材料的拉伸强度、硬度、300%定伸应力、磁性能等物理力学性能、摩擦磨损性能等进行了测试。并对复合材料的表面微观形态,以及Fe3O4粒子的基本分布进行了分析。结果表明,Fe3O4纳米粒子的加入,使NBR的物理力学性能略有改变,表面微观形态变化较小。摩擦学性能有很大改善,纳米Fe3O4粒子含量为12%时,耐磨效果最优,这可归因于摩擦过程中在摩擦表面形成的一层固体吸附膜。     

P3HT/Fe_3O_4/CdS磁性纳米复合材料的制备及其三阶NLO性能

聚噻吩衍生物/纳米半导体复合材料由于协同了有机、无机材料的优势,具有显著的三阶非线性光学(NLO)性质。采用原位复合法制备磁性聚(3-已基噻吩)-Fe_3O_4/CdS(P3HT-Fe_3O_4/CdS)纳米复合物。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM-EDAX)和激光散射法粒度测试仪(HPPS)等方法对产物进行了表征。结果表明,P3HT-Fe_3O_4/CdS具有良好的顺磁性,其中的Fe_3O_4和CdS的粒径约为2~4nm。分别用紫外可见(UV-Vis)、荧光光谱(PL)和Z-扫描方法检测复合材料的光学性质。P3HTFe_3O_4/CdS的n~2约为1.36×10~(-9) esu,χ(3)约为9.76×10~(-12) m~2/W,具有良好的三阶NLO性质。该磁性纳米复合材料有助于在磁场、电场中构建有序微纳结构,在光电磁复合材料领域具有潜在的应用价值。     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4纳米复合材料的制备及其光学特性

采用水热法制备了Fe2O3/ZnFe2O4纳米复合材料,使用XRD、TEM、SEM等测试手段对产物进行了表征,并采用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）对产物的光学吸收特性进行了研究,结果表明,改变反应物的浓度和Zn掺杂比例可以分别得到Fe2O3/ZnFe2O4复合物和Zn掺杂Fe2O3。Fe2O3和ZnFe2O4的复合可以明显扩展Fe2O3在可见光波段的吸收范围,Zn掺杂Fe2O3样品的吸收可以达到红外波段。     

溶剂热法制备Fe_3O_4/氧化石墨烯复合材料及其性能研究

以氧化石墨和二茂铁为原料,采用溶剂热法原位一步合成了Fe3O4/还原氧化石墨烯(Fe3O4/RGO)复合物,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、循环伏安测试等手段对复合材料的形貌、结构、磁性能和电化学性能进行了表征。结果表明,该方法具有简单、可控的优点,通过调变前驱物中氧化石墨和二茂铁的比例,可以控制复合物中Fe3O4纳米粒子的负载量。所制备Fe3O4/RGO复合材料由平均粒径约20nm的Fe3O4纳米颗粒高度分散在还原氧化石墨烯片层上组成,具有较好的超顺磁性,电化学稳定性和良好的倍率性能。     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料的制备及其电化学性能

本文以葡萄糖作为碳源,采用溶剂热法进行原位碳包覆合成了Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C材料,研究了材料的结构及电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和恒流充放电技术对材料结构及电化学性能进行了表征。结果表明,采用此法合成的Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料呈现多孔结构,粒径约为250nm,经历40次循环后材料的可逆容量依然能保持在645.7mAh/g,较未包覆碳材料的电极提高了19.0%,其可逆容量和循环稳定性能得到了显著提升。     

Fe_3O_4气凝胶/超支化环氧化合物/环氧树脂复合材料的固化行为及性能表征

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对Fe3O4气凝胶/超支化环氧化合物(EHBP)/环氧树脂(EP)固化体系的固化反应热行为及固化动力学进行了研究。分别利用Kissinger和Ozawa动力学模型计算得到各体系固化反应的表观活化能,并利用Crane模型计算出固化反应级数为一级反应;通过固化体系的DSC数据确定了体系的固化工艺为100℃2h→120℃2h→140℃1.5h;通过确定的工艺参数制备了Fe3O4气凝胶/EHBP/EP复合材料并进行了力学及吸波性能测试。结果表明,添加较低含量的Fe3O4气凝胶填料可保持纯环氧树脂基体的力学性能及低密度,同时在此基础上材料具有吸波性能,当Fe3O4气凝胶质量分数为1%时,Fe3O4气凝胶/EHBP/EP复合材料的拉伸强度为61.67MPa,冲击强度为16.36kJ/m2,密度为1.204g/cm3,8~18GHz的范围内的反射率均小于-10dB。     

Fe_3O_4/CA@CdSe/CdS磁性荧光纳米复合材料的制备及表征

采用共沉淀法制备出Fe3O4,使磁性颗粒表面羟基化,通过柠檬酸(CA)修饰制备得Fe3O4/CA。量子点CdSe/CdS是用三步法合成得到,并用巯基乙酸进行改性,再通过乙二胺偶联剂的作用,将量子点CdSe/CdS和Fe3O4连接。该微粒经过荧光分光光度计、荧光显微镜、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)和振动样品磁强计(VSM)的表征。结果表明:通过乙二胺的桥梁作用(静电吸附和氢键作用),量子点CdSe/CdS成功连接到了Fe3O4/CA表面,得到了磁性荧光双功能材料,该材料在药物分离、可视化,靶向治疗等方面的应用都具有很大潜力。     

Fe_3O_4-ODA/GO/PANI复合材料的制备及其电容性能

在当今能源紧缺的情况下,超级电容器由于具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长等优点而被广泛应用于工业自动化控制、电力、国防以及新能源汽车等众多领域。本文以十八胺修饰的四氧化三铁纳米粒子(Fe_3O_4-ODA),氧化石墨烯(GO)以及苯胺单体为原料,通过原位聚合成功制备了Fe_3O_4-ODA/GO/PANI三元复合电极材料,其比电容高达516F/g,远高于二元复合材料GO/PANI和Fe_3O_4-ODA/PANI的比电容(分别为224F/g和345F/g)。并且,在1000次循环充放电之后,其容量仍可维持86.5%。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。     

纳米Fe_3O_4@SiO_2复合材料的疏水改性与吸油性能

采用一步法制备Fe_3O_4@SiO_2纳米复合物,经疏水改性后,获得超顺磁性和超疏水性纳米复合材料。其饱和磁化强度为61.03emu/g,接触角为153.4°。对润滑油的吸附实验结果表明:对润滑油有较好的吸附能力,在30min内就可以达到吸附平衡,最大吸油量为1.40g/g;在pH为5~8范围内,该纳米复合材料呈现出较高的吸附容量;连续循环使用6次,其吸油量仍可达1.34g/g。可见,所制备的疏水型纳米Fe_3O_4@SiO_2复合材料是一种易回收和可循环使用的高效吸油材料。     

Fe_2O_3/煤基石墨烯纳米复合材料制备及其电化学性能研究

以自然界富产煤炭为原料,通过高温处理、化学氧化及等离子体技术制备了煤基石墨烯,并进一步通过水热合成法将Fe2O3负载在所制石墨烯表面,成功制备了不同质量比的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料。采用SEM、TEM等技术手段,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的结构特征;采用电化学工作站和锂电池系统,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的电化学特征。实验结果表明:质量比为50%的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的各项电化学性能最佳。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备与表征

为了研究Fe3O4形貌与其复合材料电磁吸收性能之间的关系,采用水热法制备了微粒和棒状两种形貌的Fe3O4与石墨烯复合材料。利用X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合材料的结构、形貌以及电磁吸收性能进行了表征。结果表明,纳米Fe3O4棒/石墨烯复合材料相比纳米Fe3O4粒子/石墨烯具有更优异的电磁吸收性能,其在8~18GHz范围内小于-10dB频带宽9.8~17.9GHz,说明材料的微波吸收性能和纳米粒子的形貌有关。     

Fe_3O_4/斜发沸石磁性复合材料的制备及其性能

采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄磁流体,再与斜发沸石复合制备一系列不同Fe₃O₄载量的磁性斜发沸石,并进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等表征分析,测定了其磁分离回收率及Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺的饱和交换吸附量.结果表明,Fe₃O₄微粒赋存于斜发沸石表面或相互聚集,磁性斜发沸石磁稳定性好,并具有良好的超顺磁性,其对Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺的交换吸附性能与其所含斜发沸石相当,但随Fe₃O₄载量增加而降低.Fe₃O₄载量为25wt%时,其饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr分别为14.787和0.398A·m2/kg,磁分离回收率为94.6%,Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺的饱和交换吸附量分别为12.3、12.0和23.4mg/g.磁性斜发沸石经磁分离回收并放置于空气中100d后仍保持良好的超顺磁性和较高的磁分离回收率.     

PCL/Fe_3O_4磁性复合纳米纤维的结构与性能

将纳米Fe_3O_4磁性颗粒加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和氯仿溶解聚己内酯(PCL)的聚合物溶液中,通过静电纺丝制备PCL/Fe_3O_4磁性复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热分析及磁性演示对复合纤维的形貌尺寸、化学结构、热稳定性和磁性进行了表征。结果表明:所制得的磁性纳米纤维成型良好,且Fe_3O_4磁性颗粒分散在纳米纤维中,其与PCL是物理复合,复合纳米纤维具有一定的磁性,为PCL磁性复合纳米纤维的实际应用做了有益的探索研究。     

石墨烯负载Fe_2O_3纳米复合材料及储能性能研究

针对锂离子电池体系,以提高负极材料可逆充放电容量为目的,制备了Fe2O3-石墨烯纳米复合材料,并利用XRD、SEM对其结构和形貌进行了表征分析,通过恒流充放电测试对其电化学性能进行系统研究。采用水热法成功制备了二元的Fe2O3-石墨烯纳米复合材料,纳米Fe2O3分布较为均匀,形貌多为菱形块状或类球状多面体,且与石墨烯片相互交叠,有效抑制了双方的团聚,形成了有利于储锂的堆砌结构。电化学性能测试表明,Fe2O3-石墨烯纳米复合材料的储锂性能大大优于石墨烯和纳米Fe2O3,30次循环后,可逆容量仍高达1 252mAh/g,循环性能优异;随着石墨烯加入量的增大,Fe2O3-石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

磁性MH/Fe_3O_4/SR复合材料的耐热机理及摩擦性能

以SR、纳米Fe3O4和纳米MH为主要原料制备MH/Fe3O4/SR磁性橡胶复合材料。研究纳米Fe3O4和纳米MH不同配比时,复合材料的物理力学性能变化、耐热以及摩擦性能变化。结果表明:纳米粒子在SR基体中分布较为均匀,不同配比的Fe3O4/MH能够有效改善硅橡胶的物理力学性能。当配比20phrMH/10phrFe3O4时,复合材料的拉伸强度、伸长率有所改善,性能较普通硅橡胶提高了5%左右。随着纳米MH与Fe3O4填料填充量不断加大,复合材料耐热性能不断提高,摩擦因数有效降低。当纳米添加量为30phrMH/10phrFe3O4时,复合材料的分解温度提高为450℃,当纳米添加量为20phrMH/20phrFe3O4时,复合材料的摩擦因数降为0.52。     

Fe_2O_3@SrTiO_3纳米复合材料的制备与光催化性能研究

采用溶剂热法制成纳米纺锤体Fe2O3,再采用溶胶-凝胶法制成Fe2O3@SrTiO3纳米复合材料,并对其进行SEM、IR、EDS、XRD表征。SEM显示制备了纳米纺锤体Fe2O3和Fe2O3@SrTiO3纳米复合材料;IR、EDS表征都证明SrTiO3负载成功;XRD表征显示Fe2O3为赤铁矿晶型,掺杂的SrTiO3为无定形态。针对偶氮类染料橙Ⅱ的光催化实验表明,复合材料的光催化性能优于纯Fe2O3和纯SrTiO3,且随着SrTiO3含量的增加,光催化活性增强。当SrTiO3制备过程中所加前驱体剂量为17.0g时,橙Ⅱ的去除效率为37.5%。     

酸碱度对纳米Fe_3O_4磁性流体性能的影响

采用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4磁性颗粒,并用油酸钠对其进行包覆改性,以煤油为基液制备出煤油基Fe3O4磁流体。对比分析了pH值=5和10.5条件下油酸钠包覆的Fe3O4磁性颗粒的性能差异,得出油酸钠在pH值=5时可以更好地包覆在Fe3O4磁性颗粒表面,其饱和磁化强度为58.0A·m2/kg,在此基础上制备出的磁流体的饱和磁化强度为20.2A·m2/kg,并且Fe3O4磁性颗粒分散较均匀。而油酸钠在pH值=10.5时包覆的Fe3O4磁性颗粒,其饱和磁化强度虽然高一些(67.8A·m2/kg),但制备出的磁流体稳定性较差,出现较为明显的沉降现象。     

纳米Fe_3O_4/聚吡咯复合材料的形貌可控制备及电磁特性

为实现纳米Fe3O4/聚吡咯(PPy)复合材料的形貌可控合成,以十二烷基苯磺酸钠(NaDBS)为表面活性剂,运用乳液聚合方法制备了纳米Fe3O4/PPy复合材料。研究了体系中油相吡咯及表面活性剂用量对纳米Fe3O4/PPy复合材料表面形貌的影响规律,分析了纳米Fe3O4/PPy复合材料形貌与其电磁特性之间的关系。结果表明:吡咯用量的增加改变了体系中胶团的存在状态,使得纳米Fe3O4/PPy复合材料的形貌由草莓状向核-壳结构转变;体系中胶团的数量随着表面活性剂用量的改变发生变化,根据此规律调控了核-壳复合粒子内核的数量,从而得到了单核或多核的纳米Fe3O4/PPy复合材料。