碳纤维对多孔玻璃基生物骨水泥性能的影响

以碳纤维为增强材料对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用FTIR和SEM对碳纤维表面晶体组分和骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。试验结果表明,硝酸氧化处理改善了骨水泥和碳纤维之间的界面结合,碳纤维的长度和添加量都会对骨水泥的力学强度造成影响。同时,碳纤维"井"字形添加工艺也能起到增强骨水泥的作用。     

玻璃基多孔骨水泥的制备和性能研究

将SiO2-CaO-P2O5系统生物活性玻璃粉末、甘露醇和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥.利用XRD、FTIR和SEM对骨水泥的晶相和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率和力学强度进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,骨水泥固化体中生成了HAP晶体,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm;甘露醇晶体能在生理模拟液的浸泡下降解,降解后留下的孔隙显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着甘露醇含量的增加而增加,而体积密度和力学强度则呈下降的趋势.     

可降解生物活性玻璃丝贯穿骨水泥的制备和性能研究

以硼硅酸盐玻璃丝作为增强材料,对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用SEM对骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。结果表明硼酸盐玻璃降解有助于环境中HAP的生成,30d后玻璃丝与骨水泥界面良好键合形成统一体,并且30d中骨水泥力学强度处于稳步增长态势。     

β-TCP对玻璃基骨水泥显微结构的影响

以生物活性玻璃粉末SiO2-CaO-P2O5系统玻璃、β-TCP和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥,利用XRD、FTIR和SEM对多孔骨水泥的晶相、化学组成和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,β-TCP促进了HAP晶体的生成和完善,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm.对试样显气孔率测试结果表明,β-TCP的降解显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着β-TCP含量的增加而增加.     

可降解手术缝合线复合多孔玻璃基生物骨水泥的制备和性能研究

以可降解手术缝合线作为造孔剂添加在多孔骨水泥中,生成连通孔道。与骨水泥中甘露醇降解形成的立方体小孔共同构成树枝状孔隙结构,进而更好地诱导骨组织的长入。实验采用EDTA法测定了钙离子离析浓度,利用体视显微镜和SEM对连通孔道内表面的显微结构进行了观察和分析。试验结果表明,缝合线的降解有助于羟基磷灰石的生成;1.5倍SBF环境液中,骨水泥中缝合线在初期降解不明显,15d时达到降解高峰;30d后骨水泥内部生成树枝状体系孔隙结构。     

玻璃基生物骨水泥内部纳米羟基磷灰石的形成研究

以CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥(GBC),利用XRD、FTIR和SEM对GBC的产物晶相、化学组成和内部显微结构进行了分析,并对其力学性能进行了测试。实验结果表明,随着浸泡时间的增加GBC中的玻璃相逐步向羟基磷灰石(HAP)微晶转化,生成的磷灰石为弱结晶度的类骨状碳酸羟基磷灰石微晶,这些微晶主要分布于玻璃粉末的界面之间,端面尺寸在30～50nm,这表明GBC中所生成的HAY晶体与人体骨有很大的相似性,因而会具有良好的生物活性。对力学性能测试的结果表明,随着浸泡时间的增加GBC的抗压强度逐步增加,在30天时可达到80MPa。因而GBC不仅具有良好的生物活性,而且具有一定的力学强度。     

碳纤维增强α-TCP/TTCP骨水泥的研究

制备了经过氧化处理的碳纤维增强磷酸钙骨水泥(α—tricalcium phosphate cement／tetracalcium phosphate，α—TCP／TTCP)，初步探讨了碳纤维长径比、含量对硬化体抗压、抗折强度的影响．实验结果表明长径比为375，添加量为0．3wt％时，增强效果最为理想，抗压强度提高了55％(最大为63．46MPa)，抗折强度提高近100％(最大为11．95MPa)，而掺入量太大及长径比太高，碳纤维因不能均匀分散将限制其性能的发挥．生物学评价实验结果表明碳纤维增强的骨水泥具有良好的生物相容性。     

碳纤维增强alpha-TCP/TTCP骨水泥的研究

制备了经过氧化处理的碳纤维增强磷酸钙骨水泥(a-tricalcium phosphate cement/tetracalcium phosphate, a-CP/TTCP), 初步探讨了碳纤维长径比、含量对硬化体抗压、抗折强度的影响.实验结果表明长径比为375, 添加量为0.3wt%时, 增强效果最为理想, 抗压强度提高了55%(最大为63.46MPa), 抗折强度提高近100%(最大为11.95MPa), 而掺入量太大及长径比太高, 碳纤维因不能均匀分散将限制其性能的发挥.生物学评价实验结果表明碳纤维增强的骨水泥具有良好的生物相容性.     

明胶微球玻璃基骨水泥的制备及性能研究

以生物活性SiO2-CaO-P2O5-CaF2系统玻璃粉末为基体,以磷酸铵溶液为固化液,添加明胶微球,制得了明胶微球多孔玻璃基骨水泥。将骨水泥于置37℃的生理模拟液(SBF)中浸泡后,利用pH计、XRD、SEM和力学试验机等对浸泡液的pH值和钙离子浓度,以及浸泡产物的晶相、显微结构和力学性能等进行了观测和分析。结果表明,明胶微球的加入使玻璃基骨水泥从高pH值降至略大于7.0的弱碱性,并加快了骨水泥对钙离子的吸收和羟基磷灰石(HAP)的生长,使玻璃基骨水泥体现出更好的生物活性。在明胶微球含量为5%(质量分数)时,浸泡后形成的骨水泥的孔隙率接近80%,而其抗压强度仍可达5MPa以上。     

碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向

阐述了碳纤维表面处理的常用技术,介绍了表面处理对碳纤维的表面结构与性能的影响,重点阐明了碳纤维的表面处理在水泥基复合材料中的应用,指出了碳纤维表面处理及其水泥基复合材料进一步发展的趋势。     

碳纤维改性及其增强环氧树脂性能的研究

以微波为热源,用K2Cr2O7和H2SO4的混合液对碳纤维进行液相氧化处理,探讨了温度和时间对氧化效果的影响.利用SEM、XRD和FTIR对处理前后碳纤维表面的外观形貌、碳纤维内部结构和表面含氧官能团的变化进行了观察与分析.结果表明,碳纤维在微波100℃下氧化15min时处理效果最佳,此时碳纤维与环氧树脂的接触角为53...     

MWCNT/Lyocell炭纤维的制备及其性能

为了提高Lyocell基炭纤维的得率及其力学性能,纺制了MWCNT/Lyocell纤维并以此为原丝制备了炭纤维.采用广角X-衍射(WAXD)、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、强度仪等分析了试样的结构与性能.结果表明:MWCNT/Lyocell纤维具有纤维素Ⅱ晶型的结构,纤维表面光滑且截面为圆形,符合优质炭纤维原幺幺的要求.以此为原丝所制炭纤维中,MWCNTs分布均匀;与纯Lyocell基炭纤维相比,掺杂MWCNTs的Lyocell基炭纤维的力学性能明显提高,其中,掺杂质量分数1％ MWCNTs的Lyocell基炭纤维的强度和模量分别比纯Lyocell基炭纤维提高70％和116％.同时掺杂MWCNTs还可以提高Lyocell纤维的热稳定性,进而提高Lyocell基炭纤维的得率.     

Co-Ni@N-C/多孔碳复合材料的制备及电磁特性

以制备的多孔碳为基材,采用热还原法通过原位生长制备轻质化Co-Ni@N-C/多孔碳复合材料,研究了多孔碳的添加量对样品电磁波吸收性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)对样品的相结构、组分和微观形貌进行表征。通过矢量网络分析仪对样品在2～18 GHz频段内的电磁参数进行测试,并根据传输线理论分析了样品的电磁波吸收性能。结果表明：以多孔碳为基材制备的Co-Ni@N-C/多孔碳样品,当多孔碳含量占原材料总质量的2.7%时,样品具有良好的电磁波吸收性能,最大反射损耗值为-57.74 dB(15.12 GHz, 2.35 mm),最大有效吸收带宽为5.14 GHz(12.86～18 GHz, 2.25 mm),基本覆盖整个Ku波段。     

气相生长碳纤维增强水泥基复合材料的制备及性能

研究了脱油沥青(De-oiled asphalt)基气相生长碳纤维(VGCFs)增强水泥基复合材料的制备方法及其性能。以脱油沥青作原料,采用化学气相沉积法(CVD)制备出气相生长碳纤维,以此纤维制备水泥基功能复合材料。结果表明:低含量VGCFs的碳纤维增强水泥基复合材料具有良好的抗压强度和导电性能,在VGCFs的掺量由0增至0.6 %范围内,随着VGCFs掺量的增加,碳纤维增强水泥基复合材料的电阻率下降,抗压强度提高。当VGCFs为0.4 %时,VGCFs水泥基复合材料电阻率降低2个数量级,从3.25 ×105 Ω·cm 降为1.49 ×103 Ω· cm ,抗压强度提高28.8 %,为最佳掺量。      

Lyocell/多壁碳纳米管复合纤维的制备及性能

将多壁碳纳米管(MWCNTs)水悬浮液、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液及纤维素共混得到纺丝液,通过干湿法制备了Lyocell/MWCNT复合纤维。采用X-衍射仪(WAXD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、强度仪等分析了所得纤维的结构和性能。WAXD图谱显示复合纤维仍然具有纤维素II晶型的结构,同时还保留了MWCNTs的特征衍射峰;二维X衍射结果表明:MWCNTs质量分数为5%的复合纤维中,MWCNTs与纤维轴的取向角为±15.2°,说明复合纤维中MWCNTs基本沿着纤维轴取向。SEM结果显示复合纤维中MWCNTs在Lyocell基体中分布均匀。对纤维的力学性能分析进一步表明:添加适量的MWCNTs可使复合纤维的力学性能提高,MWCNTs质量分数为1%的复合纤维的初始模量和强度分别比Lyocell纤维增加49.4%和15.7%。     

Preparation and CO_2 adsorption properties of porous carbon by hydrothermal carbonization of tree leaves

Porous carbon materials were prepared by hydrothermal carbonization(HTC) and KOH activation of camphor leaves and camellia leaves. The morphology, pore structure, chemical properties and CO_2 capture ability of the porous carbon prepared from the two leaves were compared. The effect of HTC temperature on the structure and CO_2 adsorption properties was especially investigated. It was found that HTC temperature had a major effect on the structure of the product and the ability to capture CO_2. The porous carbon materials prepared from camellia leaves at the HTC temperature of 240℃ had the highest proportion of microporous structure, the largest specific surface area(up to 1823.77 m~2/g) and the maximum CO_2 adsorption capacity of 8.30 mmol/g at 25℃ under 0.4 MPa. For all prepared porous carbons, simulation results of isothermal adsorption model showed that Langmuir isotherm model described the adsorption equilibrium data better than Freundlich isotherm model. For porous carbons prepared from camphor leaves, pseudo-first order kinetic model was well fitted with the experimental data. However,for porous carbons prepared from camellia leaves, both pseudo-first and pseudo-second order kinetics model adsorption behaviors were present. The porous carbon materials prepared from tree leaves provided a feasible option for CO_2 capture with low cost, environmental friendship and high capture capability.     

Preparation of hierarchical porous carbon by post activation

A series of hierarchical porous carbons (HPCs) have been prepared by a combination of soft-templating and post activation. As evidenced by N₂ sorption tests, the pristine mesopores were basically preserved and micropores were generated on the mesopore wall of mesoporous carbon (MC). The micropore generation on the mesoporous skeleton can be controlled by simply adjusting the KOH ratio and activation temperature. The BET surface area, mesopore surface area and total pore volume of the HPCs increase monotonously with increasing activation temperature and KOH/MC ratio. In contrast, the micropore surface area reaches the maximum at the ratio of KOH/MC of 4. Further increase of KOH/MC ratio and activation temperature reduces the micropore surface area. Structural characterizations confirm that the main mesopore channel was preserved during activation.