高强碳纳米管纤维的制备发展、性能强化及应用探索

摘要:碳纳米管纤维(CNTF)作为亿万单根碳纳米管(iCNT)组成的宏观体材料,曾长期受制于微观结构排布无序、松散等问题,其力学性能相较于单根CNT 产生几个数量级的衰减。近十年来,随着CNTF 制备技术的革新,不仅实现了工业级的连续批量生产,其成本也在规模效应下大幅下降至接近高性能商业纤维。而基于多种强化新技术的发现,高性能CNTF 得以兼具高强度、中高模量、高电导率、高热导率、高柔性、低密度等优异的综合特性,不仅实现了对标杆型商业纤维特征性能的赶超,也在航空航天多功能结构材料、多功能导电缆线和新型机械能收集领域开展了广泛的应用探索。本文总结了近十年来CNTF 三种制备技术的改良、后处理性能强化及其机理、多级结构失效机制以及应用探索等重要进展,旨在厘清从纳米尺度特性到宏观性能传递的关键瓶颈,并探讨未来CNTF进一步趋近单根卓越性能的可行路径以及广泛应用的前景。

石墨烯基导热膜研究进展

摘要:随着电子设备的小型化和高度集成化,设备运行时的热量聚集和温度分布不均等问题严重影响着系统的可靠性和稳定性,制约着电子技术的发展。高性能石墨烯基导热膜凭借自身高面内热导率的特点,可将局部热点的热量高效扩展至更大的传热面积来提升散热效率、降低器件运行温度,是重要的电子设备热管理材料。本综述分析了石墨烯膜结构与导热性能的关系,介绍了石墨烯基导热膜的主要制备方法,讨论了石墨烯前驱体,制膜工艺以及热处理过程对石墨烯膜缺陷结构的调控和修复机制,总结了当前提高石墨烯膜热导率的主要方法和研究进展,探讨了当前石墨烯导热膜技术发展的主要挑战和未来发展方向。

化学气相沉积法生长石墨烯的现状及展望

摘要:石墨烯自2004 年被发现以来,其优异的物理化学性质引发广泛关注。在各种合成方法中,化学气相沉积(CVD)法凭借可控性、低成本及规模化优势,已发展成为制备高质量石墨烯薄膜的主流方法。本文系统回顾了CVD 法制备石墨烯的技术发展历程,重点论述了单晶石墨烯生长、表面平整度调控、层数精确控制及高效规模化制备等关键领域的最新进展。通过优化衬底设计、引入质子辅助解耦技术及氧辅助技术等多种策略,已实现晶圆级单晶石墨烯的制备,其电学性能指标接近机械剥离样品。然而,绝缘衬底直接生长、低温条件下高质量制备及缺陷动态控制等方面仍存在技术挑战。未来,新型碳源开发、多功能集成工艺及卷对卷工业化生产技术的结合,将推动石墨烯在柔性电子、能源存储等领域的广泛应用。

氧化石墨烯复合涂层在金属腐蚀防护方面的研究进展

摘要:氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物具有优异的综合性能,在金属的防腐蚀领域中表现出了巨大的应用潜力。GO不仅具有石墨烯的二维层状结构,还含有羟基、羰基、羧基和环氧基团等官能团可作为活性位点与其他物质进行共价/非共价性功能化改性,因此GO常被用作填料来增强涂层的综合性能。本文以GO复合涂层为中心,简要地介绍了其理化性质,以当前世界金属腐蚀的情况和腐蚀类型为切入点,针对一些常用的腐蚀防护方法进行了讨论。综述了近年来国内外关于GO与有机物和无机物的复合涂层在金属腐蚀与防护领域的研究进展并对复合涂层的防腐机制进行了简述;最后,总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战,对涂层的研究方向与应用前景进行了展望。

金属化碳纤维连续制备方法及应用研究进展

摘要:金属化处理的碳纤维(CF) 能兼备原始纤维轻质高强和金属高导电/导热等多重性能,在电磁屏蔽、防雷击、除冰/防冰、电能传输、超级电容、信号传感、复合材料结构功能一体化等领域,可一定程度替代传统金属材料使用,是跨越材料属性限制的创新,市场应用潜力突出。本文综述了研究学者在CF 表面金属化方面取得的进展。具体从金属化工艺入手,分析了近年来主要CF 金属化工艺路线,包括喷涂、磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀、化学镀等,从商业化工程应用角度重点分析了具有大长度连续金属化潜力的电镀和化学镀的核心环节和工艺特点。总结了金属化碳纤维(MCF) 的应用现状,展望了CF 表面金属化将面临的挑战及未来发展趋势。

超疏水涂层在金属防腐蚀领域的研究进展

摘要:金属材料凭借其优异的力学性能,在航空航天、海洋工程、交通运输等众多领域具有广泛的应用。然而,金属腐蚀问题仍是制约其在工业领域广泛应用的关键因素之一。研究人员从自然中汲取灵感,通过研究荷叶等动植物表面的微结构,成功设计并开发出具有特殊润湿性能的超疏水表面,将其应用于金属表面后,展现出卓越的抗腐蚀性能。本文回顾了近年来关于超疏水涂层在金属防腐蚀领域的研究成果,归纳了超疏水涂层的耐蚀性和制备技术,阐述了基本润湿理论以及腐蚀防护机制。最后,总结了超疏水涂层在金属防腐蚀领域的研究现状和存在的问题,并对其在金属防腐蚀领域的未来发展趋势和应用前景做了展望。

阻燃离子液体制备与应用研究进展

摘要:随着高分子材料科学技术的发展,已被广泛应用的塑料、橡胶等高分子材料因其阻燃性能差,容易引发火灾而受到越来越多的关注。阻燃材料具有耐高温、减少燃烧物产生、降低火焰传播速度和烟雾量的特性,离子液体(Ionic liquids,ILs) 由于其高热稳定性和气相阻燃、抑制自由基等反应能力,具有有效抑制火焰蔓延的特性,成为了新型的阻燃材料。因其阴阳离子的结构可调控性、环境友好性等特点,逐渐应用于阻燃领域。简要介绍了离子液体的种类,制备方法以及其阻燃机制,接着围绕离子液体在聚合物、纺织物与电子材料等各种高分子材料中的阻燃应用进行了详细介绍,最后对离子液体在阻燃应用方面的发展做出了展望。

核壳式链状电磁复合吸波材料的研究进展

摘要:电磁波吸收材料不仅可以解决电磁污染、电磁干扰、电磁泄露等问题,还是有效的雷达隐身材料,因而吸引了广大研究者的热忱。核壳式链状电磁复合材料作为新型的电磁波吸收材料,表现出多重的结构优势。介电壳层与磁性内核的复合能够产生电磁损耗协同作用;高长径比的一维结构,提供了电磁波的传输路径;自组装形成的三维网络,增强了电磁波的多重反射;类天线效应有助于增加电磁波的多重散射。此外,选择恰当的介电壳层能够使核壳式链状电磁复合吸波材料兼顾抗氧化、耐腐蚀、耐高温等特性,有效提升其环境适应性。根据现阶段的研究进展,本文系统综述了核壳式链状电磁复合吸波材料的制备方法,对比分析了长径比、壳层类型、壳层厚度、壳层数量、多孔结构及壳层的晶相组成等结构因素对吸波性能的影响,阐明了核壳式链状电磁复合吸波材料的详细损耗机制,展望了核壳式链状电磁复合吸波材料的改进策略与发展方向。

从传统到智能:木材颜色处理技术的研究进展

摘要:近年来,木材颜色处理技术取得了显著进展,多种方法共同推动了木材加工业的发展。漂白剂的使用提升了木材颜色的均匀性,为后续处理奠定了基础。真菌染色通过生物作用实现了颜色变化,天然染料则增强了木材的抗紫外线和防霉性能,延长了户外使用寿命。金属离子变色与木材成分反应,带来丰富的颜色变化,提升了装饰性。热处理改变木材结构,使颜色加深并提高了耐久性。在此基础上,智能算法尤其是机器学习技术,被应用于染色和热处理工艺,精准调整参数并预测效果,显著提升了生产效率和产品质量。这些技术集成推动了木材加工业向高效、环保和可持续方向发展。

疏水疏油纤维素基功能材料的制备及其应用研究进展

摘要:基于中国“限塑令”到“禁塑令”的逐步实施,利用可再生可降解生物质基材料代替塑料成为研究热点。纤维素是自然界中最丰富的可再生生物质资源,利用绿色可降解纤维素基材料代替塑料是解决塑料污染的有效途径。本文介绍了纤维素基疏水疏油膜材料、纤维素基疏水疏油纸基材料和纤维素基疏水疏油凝胶材料的制备方法,分析比较了3 种纤维素基双疏材料制备方法的特点,阐述了纤维素基双疏材料在水油分离、耐磨纺织材料、阻燃材料等领域的应用,阐明了疏水疏油机制,并对纤维素基双疏材料的发展方向进行了展望。