蓖麻油交联改性对室温自愈合聚氨酯性能的影响

以蓖麻油(CTO)或三羟甲基丙烷(TMP)作为交联剂,合成了一系列自愈合聚氨酯弹性体(PU)。借助核磁共振仪和红外光谱仪分析了产物结构,通过电子拉力试验机研究了交联剂添加量对PU的力学性能以及自愈合性能的影响。结果表明:CTO和TMP均能提高PU的拉伸强度,但是断裂伸长率会降低。随着交联剂用量的增加,PU内部交联度提升,自愈合性能下降。当PPG与TMP的物质的量之比为6∶4时,自愈合能力消失。在交联剂用量相同的情况下,CTO交联PU的自愈合性能保留效果比TMP交联PU更好。随着CTO用量的增加,断裂后愈合PU的拉伸强度先增加后减小。当聚丙二醇(PPG)与CTO的物质的量之比为7∶3时,总体性能最佳,在提高样品拉伸强度的同时,其自愈合后的拉伸强度恢复率为80.95%。     

基于聚丙交酯的光固化型可生物降解聚氨酯丙烯酸酯的合成和表征

基于聚醚酯的聚氨酯丙烯酸酯具有应用于组织工程支架材料及相关生物医用材料的潜力,研究其可生物降解性及影响因素非常重要.聚醚酯是由PEG(Mw=400)引发L-丙交酯开环聚合而得到的PLLA-PEGPLLA(PLEL)嵌段共聚物.它与二异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯)反应,并用甲基丙烯酸羟乙酯封端,得到聚氨酯丙烯酸酯低聚物,然后通过紫外固化得到聚氨酯丙烯酸酯材料(PUA).用NMR和GPC对PLEL二醇和预聚物进行了组成和分子量表征,用DSC和DMA对PUA进行了结构和物理性能表征以及用接触角、吸水率和质量分析方法对材料的亲水性和降解性能进行了表征.结果发现,随着PLLA疏水链段变长,PLEL软段分子量增大,材料的亲水性降低,交联度和降解速率变小.相同的软段,基于硬段HDIHEMA的PUA材料比IPDI-HEMA的PUA有较低的T_g,较高的亲水性和降解速率.因为IPDI有环状结构,降低了PUA与水的相互作用.在3种不同降解条件下,氧化降解速率最高,酶解的速率高于水解.PUA材料的氧化降解速率取决于软段中PEG的含量,PLEL1000-HDI中PEG含量最高,其氧化降解最快,13周内失重率达到82.6%.     

泡沫铝内衬对抗内部爆炸钢筒变形的影响

为提高承受内部爆炸载荷钢筒的抗爆性能，研究了泡沫铝内衬对钢筒变形的影响。首先通过对比实验，发现在本文的实验条件下，泡沫铝内衬导致钢筒变形增大，甚至发生了严重的破坏；进而建立有限元模型，研究了钢筒变形随爆炸当量、泡沫铝内衬厚度的变化机理和规律。结果表明，添加足够厚度的泡沫铝内衬能够减小钢筒变形，但泡沫铝厚度不足时，则可能起到相反的效果。对于固定尺寸的含泡沫铝内衬钢筒，随着爆炸当量增加，泡沫铝内衬对钢筒塑性变形的影响主要包含3种模式。模式1，泡沫铝可通过塑性变形吸收爆炸载荷，从而减小钢筒变形。模式2，泡沫铝内衬导致钢筒承受的载荷强度增大，钢筒塑性变形增大。模式3，泡沫铝对载荷强度的影响可忽略，泡沫铝通过增大结构质量减小钢筒塑性变形。     

改性二氧化硅纳米颗粒提高二氧化碳泡沫稳定性的研究

通过纳米二氧化硅的硅烷化改性, 使其在高矿化度盐水中可以稳定存在的前提下, 研究了改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵混合体系的溶液稳定性及协同稳定CO₂泡沫的效果. 研究结果表明, 无机盐离子对改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂间的静电吸引力具有屏蔽作用, 且矿化度越高, 屏蔽效果越明显, 从而混合溶液更易于在高盐水中稳定; 纳米颗粒表面的活性剂吸附层受二者浓度的影响, 进而影响了颗粒的亲/疏水性; 当混合体系中的表面活性剂浓度低于临界胶束浓度(CMC)时, 混合溶液与CO₂的界面张力高于单独活性剂溶液, 而当活性剂浓度高于CMC时, 对CO₂-溶液界面张力几乎无影响, 最低界面张力可降至6 mN/m左右; 改性纳米颗粒的加入可以进一步提高CO₂体相泡沫半衰期一倍以上, 但受二者浓度比例的影响; 纳米颗粒的加入有效提高了多孔介质中泡沫的表观黏度, 最大增幅由20 mPa·s增至55 mPa·s左右, 泡沫黏度增加接近3倍, 增强了CO₂泡沫驱的封堵作用.     

聚甲基丙烯酰亚胺结构泡沫的极低温环境稳定性

采用甲基丙烯腈(MAN)与甲基丙烯酸(MAA)作为共聚单体,通过自由基本体共聚合反应首先制备MAN-MAA共聚树脂板;然后,经加热发泡得到聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)硬质闭孔结构泡沫.研究发现,所制备PMI泡沫在室温下具有优良的力学性能、耐热性能及隔热性能;经液氢(LH₂：-253℃)和液氧(LO₂：-183℃)极低温环境处理1 h后,PMI泡沫仍表现出优良的化学结构及综合性能稳定性;在-150℃下,PMI泡沫的压缩强度和压缩模量高于室温(25℃),拉伸强度和断裂伸长率分别达到室温的70%和48%.     

定量的复合金属锂作为三维泡沫锂电极用于锂电池的研究

金属锂作为电池的负极材料具有极高的比容量和极低的氧化还原电位,能够显著提升电池的能量密度。然而,金属锂负极在实际应用中所面临的主要问题是锂枝晶、界面副反应和电极体积变化大的难题。在本文中,我们提出了一种通过将定量的金属锂与三维骨架进行复合形成三维泡沫锂负极的策略,并利用三维泡沫锂来抑制锂枝晶的生长和缓解电极的体积变化。因此,三维泡沫锂电极有利于金属锂负极的高效利用,并能借助其与平面锂箔相比更高的比表面积和更多的反应位点来提升电池的倍率性能。因此,通过采用三维泡沫锂,对称电池的循环寿命和倍率性能都得到了有效的提升。EIS数据结果表明,三维泡沫锂能够减小对称电池的电荷转移阻抗。而且,将三维泡沫锂作为负极组装的LTO全电池,与锂箔作为负极相比,循环1000周平均放电比容量从65 mAh·g^-1提升至121 mAh·g^-1。     

基于离子液体的超级电容在3 V及65 oC老化条件下的铝碳界面效应

相比于传统乙腈电解液体系的超级电容器,离子液体基超级电容器具有工作窗口电压高,能量密度大,不可燃等优点,适用于碳中和时代清洁但不稳定电力领域的大规模储能。然而,目前的工作主要集中在对纽扣型离子液体-超级电容器的研究上,有关软包式离子液体-超级电容器的长循环寿命评测的报道较少。构建可靠的超级电容器用于长时间测试或在高温下开展加速老化测试,应考虑集流体/电极界面的良好接触,以最小化电荷转移电阻。本文以包覆不同碳层的泡沫铝为集流体,研究了超级电容器新系统中的碳-铝界面效应。通过环氧树脂薄膜碳化得到的均匀无定形碳层,相比通过PVDF粘附石墨烯碳层,赋予了铝相和碳相更强的相互作用。此外,为了充分挖掘大离子尺寸的离子液体电解液的潜力,本文采用介孔碳电极实现离子在介孔间的快速扩散。因此,本工作首次制备了由介孔碳电极、离子液体电解液和覆碳三维泡沫铝集流体组成的新结构软包式超级电容器。以自制的容量为37 F的不同软包式超级电容器件,通过3 V、65 ^oC、500 h加速老化试验,研究了其时间依赖性的电化学性能,包括CV测试、恒流充放电测试、电容值、接触电阻、电化学阻抗谱等。相比石墨烯包覆的泡沫铝基器件,无定形碳层包覆的泡沫铝基器件表现出更高的电容保持率。此外,我们还对ESR进行了等效电路拟合,并深入分析了接触电阻、电荷转移电阻、韦伯电阻,研究了C-Al界面对高能量密度超级电容器的高性能和稳定性的影响。500小时老化测试前后的极片表征证实了上述结果。高温、高压条件使粘附石墨烯碳层的泡沫铝界面结构不可靠。而泡沫铝表面原位包覆的碳层在老化过程中表现出较强的相互作用和稳定的结构。这些坚实的数据为面向高能量密度、高功率密度和长循环寿命,进一步优化高窗口电压超级电容器提供了充足的信息。     

解析聚氨酯复合材料在生物医学领域的应用

聚氨酯(Polyurethane)作为一种性能优异的有机高分子合成材料,是目前使用范围最广且具有粘弹性和可生物降解性的聚合物之一。因其优异的力学特性、耐磨性、可加工性及柔韧性,在表面材料、涂料、包装材料、建筑物的室内地板、人造皮革及生物医学领域有广泛应用。其中,最具前瞻性的是其作为功能材料在生物医学领域的应用,如人工器官、组织工程支架、伤口敷料、医用分离膜、三维细胞培养基质。因此,本文综述了国内外聚氨酯在生物医学领域的研究进展和先进应用,并展望了其未来发展方向。