生物基高阻氧复合材料研究进展

摘要:随着环保意识的提升以及国家“以纸代塑”政策的提出,研究者一直致力于研发更环保的材料以代替石油基材料。生物质资源由于来源广泛,是有望部分替代石油资源的主要可再生资源之一。本文综述了近几年一些具有高阻氧潜力生物基复合材料(纤维素、淀粉、半纤维素、壳聚糖、胶原) 的研究进展。介绍了生物基材料改性的两种常用方法(薄膜基体改性和薄膜表面改性),简要总结了氧气分子渗透的理论与机制。并对目前的一些具有潜力的生物基复合材料在食品、医学、先进功能材料等领域的应用进行简要概述,对存在的问题进行简单总结,最后展望了未来生物质基材料的发展方向与趋势。

辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

摘要:伴随着化石能源的大量消耗,人类生存环境受到严重威胁。其中,建筑能耗在能源总消耗中所占比例持续攀升,有效管理建筑物热量传递的被动式冷却技术成为备受关注的研究热点。辐射制冷技术可以反射太阳光并通过“大气窗口”将热量辐射到外太空使物体表面自发冷却,因其不消耗任何能源就可以实现辐射降温而受到了国内外研究者的广泛关注。近年来,辐射冷却技术在建筑领域的应用快速发展,面临的主要问题是制备工艺复杂、生产成本较高和易受外界环境影响等。本文从辐射冷却原理出发,对最近几年辐射冷却材料在建筑领域的相关研究进行了归纳和总结,重点介绍了辐射冷却材料的制备技术及影响辐射冷却性能的主要因素,并进一步按照主动式建筑节能和被动式建筑节能分类,详细阐述了辐射冷却材料在建筑领域的应用情况,最后对其存在的问题及未来的研究方向进行了总结和展望,指出未来的研究应着眼于探索工艺简单、可大批量制备的辐射冷却材料,开发低成本且多功能集成的应用产品,并建立具体的标准和法规。

静电纺纳米纤维表面形貌的制备及其生物医学应用

摘要:通过模仿天然细胞外基质的成分和结构特性对材料表面形貌进行设计与调控,可获得新型仿生材料,并广泛应用于生物医学领域。其中,静电纺纳米纤维通过调控孔隙率、比表面积及微纳米结构等,可以模拟天然细胞外基质的结构,实现其生物功能。本文将提供不同表面形貌电纺纤维的概述。首先介绍静电纺丝的原理、设备和参数,然后讨论电纺纤维的4 种表面形貌:纳米孔、串晶、沟槽和皱缩结构的制备原理、方法及在生物医学领域的应用,并对该领域相关研究和研究现状进行评价。

光电催化与人工光合作用还原CO2研究进展

摘要:随着工业化的不断发展,化石燃料的过度使用产生的CO2导致了温室效应等问题,已经引起国际社会的高度关注,并制定了一系列应对措施。因此,对大气中CO2的还原回收技术研发具有迫切性和重要意义。光电催化是目前可用于还原CO2的具有良好应用前景的技术之一,为了对该技术进行更深入的研究,推动其实际应用,本文首先阐述了光催化、电催化、光电催化还原CO2的基本原理和优缺点,并举例介绍了各类催化剂还原CO2的效率。由于光催化是光合作用中的重要步骤之一,接着重点分析了光合作用在还原CO2研究现状和前景,提出人工光合作用还原CO2可行性与潜力。本文旨在为人工光合作用还原CO2提供新思路和参考,为减少大气中CO2的积累和应对当前的环境挑战提供新的见解和视角。

锂离子电池聚合物基复合金属氧化物固态电解质研究进展

摘要: 随着电动汽车的不断普及, 锂离子电池(LIBs)的安全性备受关注。目前固态锂离子电池具有能量密度高和安全性好的优势, 被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和提高其循环性能的关键材料。然而, 单一形式的固态电解质存在离子电导率低、 界面阻抗大等问题,限制了固态锂离子电池的发展。近年来, 基于无机填料与聚合物电解质的有机-无机复合电解质受到了广泛关注, 有机-无机复合固态电解质兼有聚合物与无机填料的优点, 一方面可以提高柔韧性, 另一方面可以有效提高电池的机械性能。本文归纳总结了有机聚合物与无机金属氧化物复合固态电解质的不同类型, 分析了基于不同聚合物与无机金属氧化物复合形成的有机-无机复合固态电解质对锂离子电池复合界面行为、 离子电导率、 电池机械性能的影响, 并对复合固态电解质制备和应用过程中存在的问题和解决方法进行了梳理。最后对聚合物基复合金属氧化物固态电解质未来要重点解决的问题和发展方向进行了预测。

难熔金属材料增材制造工艺研究进展

摘要:难熔金属材料具有良好的高温力学性能和高温稳定性,常用于制备耐热部件,被广泛应用于航空航天、国防工业等领域。然而,难熔金属的熔点比较高, 室温塑性延展性能不佳,使用传统的加工方式制备复杂结构件时存在加工困难等问题。增材制造作为一项新兴的技术,基于三维模型数据,以激光、电子束、特殊波长光源、电弧及其多种组合作为能量源,利用“离散-堆积”成形原理制造实体部件,制备零件的尺寸可以从微米级到米级,为难熔金属复杂结构件的制备提供了新的途径。本文首先概述了增材制造技术的分类、特点及其应用,然后介绍了增材制造技术制备难熔金属的现状以及目前存在的主要问题,最后综述了增材制造工艺调控难熔金属材料微观组织和力学性能的研究进展,并对增材制造技术在难熔金属领域应用的发展方向进行了展望。

聚合物基吸波导热复合材料的研究进展

摘要:针对5G或6G通信设备、超级计算机、无线能量传输装置、AI智能、量子储存、VR技术和微波医疗器等精密电子设备朝着小型化和高度集成化发展所带来的电磁兼容和散热两大问题,研制兼具良好的绝缘性、缓震性、高效吸波性能以及优良导热能力的柔性吸波导热复合材料非常必要。本文从单一的电磁波吸收功能复合材料和散热性能复合材料的设计制备出发,归纳了电磁波吸波机制与导热机制以及影响吸波和导热性能的重要因素。在此基础上介绍了一些国内外聚合物基吸波导热复合材料的综合性能及其设计制备方法,在总结现有吸波导热多功能复合材料的研究现状和存在问题的基础上,考虑当前设计研发中存在的不足,提出了对于未来聚合物基吸波导热材料的发展方向的思考。此文旨在为制备高性能吸波导热复合材料材料提供思路,提升行业技术水平,开发出兼具高导热和优异电磁波吸收能力的新型复合材料。

3D打印混凝土的流变性能及其影响因素研究综述

摘要:3D打印混凝土具有绿色环保、生产高效智能、节约人力、无需模板等优势,是推动建筑行业工业化升级向智慧化和数字化发展的重要途径之一。对应混凝土3D打印的3个重要阶段:泵送、挤出和建造,决定其制备成功的可打印性主要包含可泵送性、可挤出性和可建造性,然而,这些特性之间存在着矛盾与平衡,且与流变性能密切相关。因此,混凝土流变性能是3D打印混凝土的重要影响因素,也是制约3D打印技术在土木工程中广泛应用的主要因素。目前,已有许多关于3D打印混凝土流变性能的研究,但对于3D打印混凝土流变性能的测试方案和影响因素等关键研究方向尚未形成全面的认识。基于此,本文首先汇总分析了3D打印混凝土流变参数(屈服应力、塑性黏度和触变性) 的测试方案、测量范围和表征模型。其次,对3D打印混凝土流变性能的影响因素(原材料性能与配合比、打印参数和温度) 进行了分析,提出了调控流变参数的方法。最后,展望了3D打印混凝土流变性能研究的未来发展方向。