金属-聚多巴胺基复合材料设计及其生物医学应用

摘要:聚多巴胺是一种典型的黑色素衍生人工分子,其具有高黏附、生物相容性好、易修饰、光热活性高等诸多优良性质,在能源催化、表面化学以及生物医药领域具有广泛的应用. 金属-聚多巴胺复合纳米材料源于聚多巴胺对多种金属离子的强亲和力,其充分利用聚多巴胺的优良生物学效应,得益于不同金属独特的理化特征,具有抗肿瘤、抗菌消炎、抗氧化、免疫激活及促细胞再生等多种生物学功能,在肿瘤诊疗一体化、伤口愈疗、组织修复再生等领域展现出良好的应用前景. 本文聚焦5大类型金属-聚多巴胺复合材料,基于不同金属独到的生物学优势,综述了金属-聚多巴胺复合材料的设计合成、理化性质及其近年来在生物医学领域的典型应用,并展望了该类材料在未来临床转化及工业化生产方面面临的挑战和机遇. 通过本文详细的总结,有望启发设计更多新型金属-聚多巴胺类复合材料,挖掘更多聚多巴胺基新型生物医用材料的应用潜力,促进多酚化学与生物医学的进一步融合.

基于碳基纳米材料的防/除冰复合材料制备及机制研究进展

摘要:碳基纳米材料(如碳纳米管、氧化石墨烯、石墨烯等) 凭借其高导电性、导热性以及优异的力学性能,为高效、低能耗防/除冰技术提供了新方向。基于碳基纳米材料的复合材料可兼具碳基纳米材料本身的优点,但基于碳基纳米材料的防/除冰复合材料制备和机制研究的综述性论文不多。本文针对基于碳基纳米材料的防/除冰复合材料的国内外研究现状进行了介绍,重点介绍了3 种碳基纳米材料(碳纳米管、氧化石墨烯、石墨烯) 的定义、理化特性以及与防/除冰性能之间的关联;重点阐述了3 种基于碳基纳米材料的防/除冰复合材料的制备和性能优化;归纳总结了其防/除冰机制(单一机制(光热转换机制、电热转换机制、超疏水机制)和复合机制)。并对基于碳基纳米材料的防/除冰复合材料面临的关键挑战、潜在应用和发展前景进行了展望。

石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备及阻燃性能研究

摘要: 采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO 表面,GO 与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO 的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8MPa、10.37%和1505MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO 占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171mm2/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。

石墨烯储氢纳米复合材料的研究进展

摘要:近几年,电解水制氢和氢燃料电池得到了广泛的应用,但作为氢能源利用关键环节的“储氢”技术,一直是氢能领域亟待突破的壁垒难题。石墨烯,凭借其高比表面积、丰富的多孔结构、轻质高密度以及优异的化学和热稳定性等优点,在固态储氢领域展现出了广阔的应用前景。然而,纯石墨烯结构缺乏官能团,与氢的结合能较低,难以满足商业化储氢的性能要求。为了提高石墨烯的储氢性能,对石墨烯进行金属化改性、掺杂和复合成为了有效策略。本文总结了石墨烯的基本特性,深入探讨金属化改性石墨烯材料的方法,重点分析了碱金属、碱土金属、过渡金属以及高容量氢化物修饰石墨烯的储氢性能研究进展。这些研究进展不仅为石墨烯基金属化材料在储氢领域的应用提供了理论基础,还为未来石墨烯基储氢材料的有效开发和商业化应用提供了新的方向和思路。

石墨烯增强铜基复合材料研究现状

摘要:石墨烯增强铜基复合材料因兼具石墨烯的优异特性与铜的良好性能, 在电子、能源、机械等领域极具应用前景, 成为铜基复合材料研究的热点。全面综述其研究现状, 首先重点介绍粉末冶金法、原位生长法、电化学沉积法、分子水平混合法、累积叠轧法和激光选区熔化法多种制备工艺, 分析了各方法优缺点, 然后深入探讨了针对石墨烯与铜基体界面结合差、石墨烯分散不均匀和易团聚等问题提出的优化方案, 并阐述了石墨烯作为增强相对铜基复合材料性能的增强机理。最后对石墨烯增强铜基复合材料在工艺创新、性能协同优化及应用领域拓展等方向的发展趋势作出展望, 旨在为其未来深入研究与实际应用提供参考。

零价铁及其复合材料在污水处理中的研究进展

摘要:介绍了零价铁(ZVI)及其复合材料的改性方式,包括了包覆、负载、双金属、硫化。探讨零价铁处理污水的机制,及其复合材料的改性和应用,分析在应用中存在的问题。通过多种改性方式制备的ZVI复合材料,不仅能够减缓ZVI 的团聚、增大表面活性面积,还可以提高对目标污染物的处理效果与稳定性。最后提出了零价铁改性材料的稳定性以及与微生物协同解决水污染问题是未来研究的重点内容之一。

超高强度铝基复合材料研究进展

摘要:铝基复合材料具有轻质、高强、高模量的优点,在航空航天、船舶、交通、3C 电子等领域得到了较为广泛的应用,但随着科技的不断发展,现有的铝基复合材料已无法满足日益苛刻的使用要求,开发超高强度(屈服强度≥500 MPa)的铝基复合材料迫在眉睫。本文系统总结了国内外先进超高强度铝基复合材料研究进展,介绍了超高强铝基复合材料基体材料选择,分析了增强体的种类、尺度、构型设计对超高强铝基复合材料性能的影响,重点讨论了颗粒增强体材料、晶须增强体材料和高性能纳米碳材料增强体材料的增强性能。通过变形加工和热处理工艺来提高超高强铝基复合材料的性能,总结了传统塑性变形和剧烈塑性变形的优势和不足,探讨了固溶时效热处理工艺对铝基复合材料性能的影响,并展望了超高强铝基复合材料的发展方向及面临的挑战。

氮化硼颗粒增强铝基复合材料研究进展

摘要:铝基复合材料作为一种轻质高强度材料具有广泛的应用前景。本文综述了当前氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的研究进展,通过液相法和固相法的分类详细介绍了搅拌铸造、超声辅助铸造、选择性激光熔化(SLM)、热挤压等制备氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的方法,总结了所制备复合材料的力学性能和功能特性。最后指出了不同制备方法存在的问题,并且对氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的未来进行了展望。

颗粒增强钛基复合材料构型化复合研究进展

摘要:近年来以空天飞行器为代表的国家重大战略装备蓬勃发展,对轻质、高强钛基复合材料(TMCs)的需求呈高速增长趋势,并促使其向高性能化方向发展。在复合化的基础上“师法自然”,对组织进行构型化设计是提高钛基复合材料综合性能的有效途径。构型化组织中软硬相间的变形协调作用与异质变形诱导的强化和应变硬化效应能够显著提升材料的加工硬化能力,并获得理想的强塑性协同效果。本文围绕材料研制的各个环节,从基元复合技术、构型化复合工艺途径、组织特征与力学性能等方面综述了钛基复合材料构型化复合的研究现状,深入讨论了构型化组织的共性特征与强韧化机理,总结了目前研究存在的问题与技术难点,并指出钛基复合材料构型化复合的未来发展方向。

金属复合板加工技术的研究现状及发展趋势

摘要:在全球工业和经济飞速发展的时代背景下,单一组元的金属材料越来越难满足严苛的使用环境。于是科研工作者研究出一种将2种或2种以上的金属材料组合到一起,制成金属复合板再加工成设备的方法,使其能够在高温重载、强酸强碱等极端工况条件下使用。金属复合板兼具基板和复板两种材料的性能,降低了稀贵金属使用量,在石油化工、海洋船舶、电力环保等领域得到了广泛应用。本文介绍了目前金属复合板加工领域主流的3种复合工艺的研究现状和发展趋势,并分析了它们的优缺点。最后作者指出随着研究的不断深入,实现多种、多层先进功能结构一体化材料的有效组合,是金属复合板加工技术未来发展的重点方向。