MXenes复合材料的发展:界面调控及结构设计

MXenes作为一类新兴的二维材料, 因具有独特的亲水性、 优异的力学性能、 丰富的表面官能团、 高导电率、 光热以及光电效应等性能而成为研究热点, 广泛应用在电磁屏蔽、 电化学储能、 生物医药、 分离、 传感器和海水淡化等领域. 虽然MXenes具有这些优异的性能, 但是其存在的与疏水性高分子相容性差、 带负电的官能团阻碍电解质运输及易氧化等问题限制了其实际应用. 近年来, 通过对MXenes进行界面调控以解决其固有缺陷, 并在此基础上对MXenes进行针对性的结构设计以提升界面稳定性, 其性能得到了进一步提升. 本文对MXenes复合材料发展过程中在界面调控和结构设计方面的研究进展进行总结, 并重点介绍了MXenes的结构和性质及MXenes在复合材料中的界面调控手段, 对MXenes复合材料的结构设计进行了阐述, 并对MXenes复合材料的发展前景进行了展望.     

SAMPE中国2014年会暨大型学术会议的通知

第九届SAMPE中国年会大型学术会议将于2014年10月27~29日在北京中国国际展览中心(老馆)举行。会议主题:整体化,自动化,规模生产,低成本……先进复合材料工业化之路(续)。会议将邀请来自4个国家的6位权威专家作大会报告,设先进复合材料在船舶/海洋工程中的应用、复合材料性能表征与检测技术、高性能树脂系统、纺织结构复合材料、聚合物纳米复合材料、高性能复合材料回收技术、热塑性复合材料及其加工技术、先进复合材料重点实验室材料与工艺技术创新、日本复合材料     

玄武岩纤维增强树脂基复合材料界面改性策略

近年来,工业界和学术界都将注意力聚焦在可持续天然纤维复合材料的开发上。玄武岩纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、隔热隔音、热振稳定性好、介电性能优异、绿色无污染及成本低等优点,玄武岩纤维增强树脂基复合材料凭借其优异的机械性能和可设计性被广泛地应用于飞行器、汽车、船舶、建筑、石油化工管道及风力发电机叶片等领域。然而,玄武岩纤维与聚合物基底间差的相容性导致玄武岩纤维增强树脂基复合材料存在诸多缺陷和不足。其中,界面强度不够高、界面相易被破坏的问题成为制约玄武岩纤维增强树脂基复合材料发展的瓶颈之一,因此许多玄武岩纤维增强树脂基复合材料研究工作集中在提高其界面结合能力上。本文介绍了玄武岩纤维增强树脂基复合材料的主要研究方向,以及几种常见的复合材料界面作用机理,并综述了近年来国内外关于玄武岩纤维增强树脂基复合材料界面增强改性方面的研究工作。     

高分子导热复合材料结构设计及性能研究进展

近年来,电子设备的需求逐渐向集成化、微型化发展,随之带来了愈发严重的发热问题已经成为了阻碍电子设备发展的重要因素之一。作为电子设备重要组成材料之一的高分子材料对优良导热性能的要求也越来越高,导热高分子复合材料的研究已经成为当前功能复合材料的重要发展方向。本文综述了高分子导热复合材料的发展趋势,介绍了当前选用填料法来制备单一填料、混杂填料高分子导热复合材料以及双逾渗结构、隔离结构等复杂多相结构的高分子导热复合材料的研究进展。重点介绍了通过多种导热填料的组合利用来制备高性能导热高分子复合材料。最后,对填料法高导热高分子复合材料的发展方向做出了简要展望。     

石墨烯及其复合材料在水处理中的应用

石墨烯(graphene,GE)是一种由sp2杂化的碳原子以六边形排列形成的周期性蜂窝状二维碳质新材料,具有比表面积大、电子迁移率高和化学稳定性强等特性。本文重点总结了近年来石墨烯及其复合材料应用于水处理吸附剂及光催化剂两个方面的研究进展。石墨烯及其复合材料对于处理重金属、有机污染物等污染物质的吸附效果好,吸附容量高;与光催化材料结合后,石墨烯由于其独特的物理化学特性有效增强了复合材料的光催化特性。最后对各种石墨烯及其复合材料在水处理中的应用作出了评价,同时对它们在水处理中的应用前景做了展望。     

纳米羟基磷灰石/胶原复合材料制备方法比较研究

低温下,通过将水热合成的纳米羟基磷灰石浆料与中性胶原溶胶共混和在中性胶原中原位形成羟基磷灰石两种方法制备羟基磷灰石／胶原复合材料,采用XRD、FTIR、扫描电镜、透射电镜和力学性能测试等方法对两种复合材料的特性进行了表征。通过对两种方法制备的复合材料的特性进行比较,发现两种方法均制备得到了纳米羟基磷灰石／胶原复合材料,复合材料在晶相组成、化学组成、纳米羟基磷灰石晶体尺寸、胶原纤维的结构等方面都与天然骨相似。但原位合成纳米羟基磷灰石晶体的结晶度比水热合成的纳米羟基磷灰石更接近于自然骨,原位合成的羟基磷灰石／胶原复合材料的均匀性、界面结合紧密度、力学性能等方面均优于共混法。原位合成法是改善纳米羟基磷灰石／胶原复合材料均匀性和力学性能的有效方法。     

聚醚醚酮在骨移植中的应用

聚醚醚酮诸多的优点（优良的机械性能、耐磨性能、耐化学性、良好的生物相容性、与人体骨接近的弹性模量、射线可透性、易加工及可重复消毒等）使其在骨科种植体的应用研究中成为替代不锈钢、钛合金、超高分子量聚乙烯等候选材料之一,但是,聚醚醚酮的生物惰性限制了其临床应用。为了获得良好的骨种植界面,通过在聚醚醚酮材料中制备孔隙结构,复合生物活性陶瓷和增强纤维等方法,使聚醚醚酮及其复合材料从生物惰性转变为生物活性。本文归纳了多孔聚醚醚酮、聚醚醚酮基二元复合材料和聚醚醚酮基三元复合材料的生物力学和生物活性的变化及其潜在的临床应用,为获得生物力学与人体骨相近且生物活性、生物相容性、生物安全性均优良的以聚醚醚酮为基体的骨移植材料提供理论依据,促进聚醚醚酮及其复合材料在骨移植中的广泛应用。     

高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料*

考虑到高介电常数、低介电损耗聚合物基复合材料在电气、电子行业的广泛重要应用,本文对其研究进展进行了回顾。重点讨论了功能填料、聚合物基体及它们两者的相互作用等因素对聚合物基复合材料介电性能的影响规律,试图为建立高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料的设计和制备原理理清思路。指出该领域在未来的主要发展方向是涉及制备结构、形貌、尺寸可控的新的功能填料,探索新型简单的复合工艺和界面控制技术,从理论上分析建立功能填料的结构和介电性能的关系模型等。     

CdS/石墨烯纳米复合材料的超声化学法制备及光催化性能

采用超声化学法制备了CdS/石墨烯纳米复合材料,通过TEM、FE-SEM、XRD、UV-Vis等对该复合材料的结构、形貌及其光学和可见光光催化性能进行了表征。结果表明,超声化学法不仅合成过程简单,而且石墨烯表面所负载的CdS纳米粒子尺寸小、分散性好,与石墨烯的结合牢固。由于石墨烯优异的吸附性能和对载流子的高迁移率,CdS/石墨烯纳米复合材料显示出较高的可见光光催化性和光稳定性,30 min内甲基橙的降解率即可达到90%以上,且3次重复实验过程中光催化效果接近。     

不饱和聚酯复合材料的研究进展

不饱和聚酯(UPR)复合材料具有广泛的应用范围。随着对UPR复合材料使用性能的要求的越来越高,填料和纤维增强UPR技术得到进一步的发展。文章结合一些研究成果,综述了近年来UPR的填料增强和纤维增强等方面的研究进展,并讨论了影响UPR复合材料性能的因素。     

MXene及其复合材料在钠/钾离子电池中的应用

MXene作为一种新型的二维层状结构材料而备受关注, MXene具有高电子传导率、较大的比面积、较好的机械性能以及独特的层状结构, 已广泛应用于储能、催化、吸附等领域。近年来, MXene及其复合材料应用于二次电池领域引起了人们的广泛关注。氧化物、硫化物等材料具有高容量, 但存在电导率低、反应过程中体积膨胀、循环稳定性差等问题, 构建与MXene的复合材料既能提高容量又可以增强材料的电子导电率, 有效缓解反应过程中体积膨胀, 实现最佳的电化学性能。本文主要对MXene及其复合材料在钠离子电池和钾离子电池中的最新研究进展进行总结, 简要介绍了钠离子电池、钾离子电池和MXene的研究背景, 重点介绍了MXene复合材料在钠离子电池中的应用研究, 主要按照硫化物、氧化物、碳材料进行分类, 对其合成方法与电化学性能进行综述, 同时总结了MXene复合材料在钾离子电池中的研究进展。最后本文对MXene及其复合材料的发展及其应用前景进行了总结与展望。     

3D打印复合材料的研究进展

3D打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一,越来越受到工业界和投资界的关注。而3D打印成本高,不仅仅是自身的机器价格高,更重要的是打印材料价格昂贵。3D打印材料是影响3D打印技术发展与应用的关键因素。综述了近年来3D打印复合材料的研究发展以及技术创新应用,重点讨论了3D打印多功能纳米复合材料、纤维增强复合材料、无机填料复合材料、金属填料复合材料和高分子合金的性能及应用。同时对3D打印复合材料的开发及应用前景进行了分析和展望。     

分子印迹型二氧化钛及其复合材料的合成和应用

分子印迹技术是将分子设计、大分子合成、分子识别、生物模拟以及生物工程等技术的优点结合起来发展而成的一种新兴跨学科方法,所形成的分子印迹聚合物亲合性好、选择性和稳定性高。二氧化钛及其复合材料价格低廉、安全高效、绿色环保、光催化活性高,被广泛应用于光催化、光电转换等领域。二氧化钛及其复合材料形成的分子印迹聚合物稳定性高,光催化活性好,并且具有良好的选择性,能对低浓度、高毒性污染物进行选择性富集及光催化降解,拓宽了其应用范围。本文综述了近二十年来分子印迹型二氧化钛及其复合材料的制备方法及其在光催化降解、传感器构建以及其他领域的应用概况,并进行展望。     

柔性导电高分子复合材料在应变传感器中的应用*

柔性和可穿戴传感器最近十几年来的发展,使得它们在个性化医疗、人机交互和智能机器人等方面拥有良好的应用前景。由导电材料和弹性聚合物组成的柔性导电高分子复合材料具有高的可拉伸性、良好的柔韧性、优异的耐久性等优点,可用来制备传感范围宽、灵敏度高的柔性应变传感器。本文综述了基于柔性导电高分子复合材料的可拉伸应变传感器的分类(填充型、三明治型、吸附型应变传感器)和传感机理(隧穿效应,分离机制,裂纹扩展),并详细介绍了传感器所用复合材料的结构设计,包括内部结构(双逾渗网络、隔离、多孔、“砖混”结构)、表面结构(微裂纹、褶皱结构)和宏观结构(纤维状、网状、薄膜结构)。内部结构设计可降低材料的逾渗阈值,表面结构设计可提高传感器性能,每个宏观结构都有自己的特点。最后对应变传感器的材料选择、制备工艺、结构设计、附加性能、集成技术和应用方向等方面进行了展望。     

微纤化纤维素的制备及应用

微纤化纤维素（MFC）是一种新型的纳米级功能材料,由于其具有生物相容性、生物可降解性、优良的力学性能、光学性能以及阻隔性能,在纳米纸、气凝胶、复合材料、造纸、医药等诸多领域具有广阔的应用前景。但MFC在制备及应用过程中还存在诸多问题,例如机械处理能耗高,无法工业化生产;MFC极性强,在非极性基质中分散不均,这些都限制了其在纳米复合材料领域的发展,因此需要通过预处理降低机械处理过程中的能耗,同时系统地对MFC与聚合物复合机理进行研究以拓宽MFC的应用领域。本文综述了MFC的制备方法及其在纳米纸、气凝胶及纳米复合材料方面的应用现状,并对MFC的未来发展方向进行了展望。     

植物纤维增强聚乳酸可降解复合材料的研究

聚乳酸因具有优良的生物相容性、易降解、强度高,可塑性强,易加工成型等优点,近年来倍受高分子材料行业的青睐。但是由于存在脆性高、热性能较差、降解速度不易控制等缺陷,限制了使用效果,因此需进行改性研究。植物纤维质轻、价廉、比强度高并可降解,近年来作为增强材料发展迅速,用来增强聚乳酸,不但可以提高材料的性能,而且赋予复合材料...     

基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的研究进展

基于多金属氧酸盐和贵金属纳米粒子的纳米复合材料,既具有多金属氧酸盐(POMs)可调控的多样结构、丰富的组成、高的电荷密度及可逆的氧化还原性,又具有贵金属纳米材料良好的生物相容性、高的光学活性和催化活性等特性,这些性质使基于POMs和贵金属纳米的复合材料能够应用于催化、生物医药、生物传感等领域.本文作者主要论述近年来基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的合成、性质及应用的研究现状,并对其前景进行展望.     

银/聚合物纳米复合材料

银/聚合物纳米复合材料是一种典型的聚合物基复合材料, 其结构和性能依赖于合成方法,因此开发材料的优异性能必须以深入研究纳米材料的先进合成技术为前提。本文综述了纳米银粒子及其与聚合物形成的纳米复合材料的最新合成进展, 重点介绍了基于液相化学还原方法合成纳米银粒子的新方法, 如溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法和离子液体法, 以及纳米银粒子的分散技术和原位法合成银/聚合物纳米复合材料的新技术, 并介绍了纳米银复合材料的电绝缘性、表面增强拉曼散射性能、抗菌性及其在生物医学等领域中的应用。     

木塑复合材料改性研究进展

木塑复合材料不仅具有原木特有的木质感,而且尺寸稳定性好,耐水性、耐磨性、耐化学腐蚀性优良,不怕虫蛀,易于着色,维护要求低,使用寿命长,易于成型,可二次加工等众多优异性能,是21世纪重点开发的绿色环保新型材料之一。本文介绍了国内外木塑复合材料的应用与研究进展,阐述了木塑复合材料研究开发的关键问题。针对目前国内外木塑复合材料的物理改性、化学改性以及复合改性方法进行了综述,对木塑复合材料的发展方向进行了展望。     

纳米ZnO/聚合物器件的制备及应用

近年来,氧化锌(ZnO)由于依赖于尺寸、形状的光电特性而备受关注。纳米ZnO尺寸较小、表面能高,易团聚,使其在光电、生物等方面的应用受到限制。将其与聚合物复合或组装,不但能稳定纳米ZnO,而且可以使纳米ZnO/聚合物复合材料具有优良性能。本文综述了近年来纳米ZnO/聚合物复合材料的制备方法(聚合物辅助、表面接枝、转移分散等法)及纳米ZnO/聚合物器件在电致发光、光伏电池、荧光成像等方面的应用,并对纳米ZnO/聚合物复合材料的发展做了展望。