中国材料进展 /oa 巨型分子异构体的精准合成与可控组装 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905033 <span>相对于有机小分子,合成高分子的性质通常对微小的化学结构差别不敏感,而更依赖于多个重复单元之间集合的物理作用。但是,在生物大分子中,精细的结构差别则往往决定了其折叠与功能。近年来,“巨型分子”的出现填补了这两者间的空白。巨型分子是基于分子纳米粒子的精密结构大分子,主要包括巨型表面活性剂、巨型形状两性体、巨型多面体以及巨型不对称粒子等。由于其可通过点击化学等方法模块化构建,使得研究精密结构区别对大分子组装的影响成为可能。总结了巨型分子异构体精准合成与可控组装的典型案例,着重探讨了区域异构现象对其多层次组装行为的具体影响及其分子机制,揭示了精确的一级结构在大分子组装中的重要性。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 413 425 17018864 邵宇12,杨曙光2,张文彬1 有机-无机杂化光电导电极修饰材料研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905031 <span>有机太阳电池(OPVs)和有机发光二极管(OLEDs)的阴极界面通常由有机小分子、聚电解质以及低温溶胶凝胶法加工的金属氧化物(最常见的为ZnO)制备而成,由于这些材料导电性不佳使光电器件中阴极界面薄膜厚度限制在30 nm以下,给大面积生产提出了苛刻要求。有机无机杂化的光电导材料是近来提出的有效提高阴极界面材料电导率的新策略。有机分子具有较高的消光系数,能够在低掺杂浓度下高效吸收可见光,而金属氧化物具有较高的电子迁移率,从有机分子到金属氧化物的光致电子转移能够有效填充金属氧化物中的电子陷阱(缺陷),同时大幅度增加金属氧化物中的载流子密度,因而,这种有机无机杂化的电极修饰材料具有优异的光电导性能。最近,报道通过掺杂一类苝酰亚胺光敏剂到无定形ZnO薄膜中,显著提高ZnO薄膜在光照下的电导率,解决了ZnO薄膜电导率低的科学问题。将这种杂化的光电导材料用于OPVs与OLEDs器件中,显著提高了器件性能,同时大幅度降低了电极修饰薄膜厚度对器件性能的影响,为大面积器件的快速制备提供了有利条件。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 426 432 5749658 郑佳鑫,解增旗 嵌段共聚物/纳米粒子自组装杂化结构的光吸收性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905032 <span>结合耗散粒子动力学模拟和时域有限差分方法,研究了两嵌段共聚物(AB)/纳米粒子共混体系的自组装行为及其光吸收性能,分析了纳米粒子与嵌段之间的相互作用参数、纳米粒子大小和共聚物结构对纳米粒子在杂化结构中的分布及其光吸收性能的影响。结果表明,AB/纳米粒子共混体系可形成层状杂化结构,并且调节相互作用参数、纳米粒子大小可以控制纳米粒子分布在A、B相界面或B相,另外共聚物结构也会影响纳米粒子在B相中的分布。当杂化结构中纳米粒子分布不同时,其光吸收率存在显著差异。在可见光范围内,纳米粒子聚集在B相的杂化结构的光吸收率显著高于纳米粒子分布在A、B相界面处的光吸收率,最高可提升75%。改变纳米粒子的分布调控杂化结构的光吸收率,为设计具有优异光吸收性能的杂化材料提供了指导。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 433 439 8230247 刘早锦,许占文,林嘉平 基于液晶纺丝的有机-无机杂化纤维及其在柔性超级电容器中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905035 <span>相比于传统的纺丝技术,液晶纺丝技术使用具有各向异性和高取向的液晶作为纺丝原液,能够制备出力学性能更加优异的纤维,同时也使得石墨烯和碳纳米管等先进材料纤维的制备成为可能。在此基础上进行有机材料和无机材料的结合,能够设计和制备应用于诸多领域的有机无机杂化功能纤维,柔性超级电容器就是十分具有潜力的应用领域之一。首先介绍了液晶纺丝技术的相关基础知识,阐述了基于液晶纺丝技术制备有机高分子纤维、无机纤维以及有机无机杂化纤维的研究进展,并且介绍了有机无机杂化纤维在柔性超级电容器中作为电极材料的应用进展,最后对液晶纺丝和柔性储能器件目前存在的问题和未来的发展趋势进行了分析和展望。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 440 449 11202564 袁豪,潘辉,朱申敏 聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的结晶行为与力学性能调控 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905036 <span>聚羟基脂肪酸酯(PHAs)是目前唯一一种由微生物直接合成的生物基聚酯,能够实现材料合成、制品加工和回收降解的全周期绿色生态循环,因而在纺织纤维、包装材料、生物医用材料等领域有着潜在的应用市场。然而,PHAs自身也存在着结晶速率慢、球晶尺寸大和二次结晶等不利结构因素,限制了产品的应用性能。因此,重点从物理异相成核诱导、化学长链支化结构设计和外场多级牵伸诱导3个方面阐述PHAs结晶结构和力学性能的改性研究进展。首先,具有高耐热的无机纳米材料(如硫化钨)可显著提高PHAs异相成核能力;其次,长链支化结构可以提高PHAs熔体强度;再次,在多级牵伸诱导作用下,可协同诱导PHAs聚集态的晶型结构演变,从而获得强度高、韧性好的PHAs纤维。最后,对PHAs的研究和应用做出了进一步的展望。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 450 456 4894339 相恒学,曾佳,陈姿晔,周哲,朱美芳 有机-无机杂化静电纺纳米纤维水净化膜 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905038 <span>当前,工业制造过程中产生的含有有机污染物和有毒金属离子的工业废水对环境的污染越来越严重。而且金属离子和有机物在水中不能自发降解,这对人类的生命健康构成巨大的威胁。与此同时,针对水体净化和污染物去除的研究也已经取得了丰硕的成果。静电纺丝纳米纤维由于其可调控的纤维直径、高孔隙率以及高比表面积在水净化领域具有独特优势,引起了广泛的研究兴趣。综述了有机无机杂化静电纺丝纳米纤维膜材料近年来在污染物吸附、抗菌、光催化及超疏水等水净化领域的应用研究进展,阐明了各种有机-机杂化纳米纤维膜对污水净化的优势和效果等,并对其在未来水净化方面的发展趋势进行了展望。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 457 463 2939133 殷 星,王 璇,马洪洋 PVDF/ZIF-8复合滤材的制备及其过滤性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905037 <span>以聚酯纤维无纺布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了包覆2甲基咪唑锌盐(ZIF8)纳米颗粒的聚偏氟乙烯(PVDF)/ZIF-8超细纤维过滤材料,系统研究了纺丝液浓度对PVDF纤维形貌的影响和不同纳米纤维复合膜克重的PVDF/ZIF8复合滤材的过滤性能。研究表明:ZIF-8可显著降低PVDF/ZIF8复合纤维的直径,最小平均直径可达(83±11) nm。在最佳纺丝条件下,随着纳米纤维复合膜克重的增加,纤维毡的过滤效率与阻力均增加。对于质量中值直径为0.26 μm的NaCl气溶胶,PVDF/ZIF-8复合纤维毡的过滤效率为95.910%时,阻力为47.6 Pa;过滤效率为99.534%时,阻力为111.1 Pa。ZIF-8与纳米纤维结合形成的超细纤维复合毡,为低克重节能滤材的研制提供了新的思路。<br /></span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 464 469 9819376 邓玲利,黄楚云,严玉蓉 <span style="background-color: transparent;">黑色素的结构、性质及其在纳米复合材料领域的应用</span> <br /> /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905034 <span>黑色素是结构单元中含有酚羟基、氨基和亚氨基的一类大分子,其主要成分为聚多巴胺,具有光保护、捕获自由基以及光热转换等功能,且拥有极强的粘附性,可以粘附在几乎一切材料表面。同时,黑色素中活性基团可作为活性位点与目标分子反应,因此较易实现对基材的表面修饰。黑色素可分为天然黑色素和人工合成类黑色素,天然黑色素可从动植物中提取,类黑色素由生物发酵或化学合成获得。虽然它们的结构存在差异,但它们具有类似的物理化学性质。从黑色素的结构、合成及形成机制、性质以及在纳米复合材料中的应用等方面进行了综述。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 470 477 14771513 汪 &nbsp; 洋,东为富 硬质膜层开裂致韧性基体损伤研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905040 一直以来,硬质膜层被广泛地应用于改善金属基体表面性能,保护其不受恶劣环境的影响,以达到延长其服役寿命的目的。但是,研究发现硬质膜层的开裂会导致韧性金属基体的开裂,这将严重威胁到金属承载结构件的安全。因而,有必要了解、认识其规律,并揭示损伤机制,为制定相应的解决方案提供依据。综述了膜致韧性基体开裂的来源、机理以及相应的可行解决措施。脆性膜层与韧性基体的短程交互作用以及脆性膜层的开裂所提供的快速运动的裂纹是导致韧性基体低应变下脆性开裂的关键原因。降低硬质膜层开裂的可能性或裂纹在膜层中的运动速度以及减少膜与基体之间的不匹配,有助于减缓膜致韧性基体开裂这一现象的发生。 2019年05月31 00:00 2019年第05期 480 488 18311533 郭涛1,2,庞晓露1,2,乔利杰1,3 TiO2改性提高LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正极材料的电化学及储存性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905039 <span>高镍系层状三元氧化物具有高比容量、高工作电压等优点,被认为是最具有商业化前景的锂离子电池正极材料之一。但是由于其表面稳定性较差、易于发生一系列不可逆相变等问题,导致高镍系层状三元氧化物仍存在循环稳定性及储存性差等缺点,限制了其广泛应用。本实验采用简单的湿化学法,对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2高镍层状氧化物表面进行TiO2包覆改性,并通过800 ℃高温复烧使部分Ti4+掺入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的体相中,同时提高其循环稳定性及储存性能。受益于TiO2表面包覆及Ti4+体相掺杂的协同作用,改性后的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表现出优异的循环稳定性,在2.8~4.3 V电压区间内,以2C(1C=200 mA·g-1)的电流密度循环100圈后容量保持率高达90.77%,而原始样在相同条件下的容量保持率仅为8038%。除此之外,在空气中暴露30 d后,改性后的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2样品仍具有86.12%新鲜样品的初始放电比容量,100次循环后的容量保持率为85.31%,远远高于原始样的对应值(67.40%与68.02%)。借助CV、EIS、XPS、XRD、TEM等测试手段,对改性的原因进行了详细的分析。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 489 496 13842923 林桂仙,韩博,黄群,张春晓,韦伟峰 拼接式陶瓷复合装甲防护性能数值模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905041 陶瓷复合装甲是防弹车辆的热门防弹方案,根据轻型防弹车辆防护要求,进行拼接式陶瓷复合装甲结构设计,通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟陶瓷片形状和尺寸对复合装甲防弹性能影响,并进行打靶试验验证,结果表明所提出的数值模拟计算方法能较好模拟子弹对拼接式陶瓷复合装甲的侵彻过程,相同形状的陶瓷片,面积较大陶瓷片的防弹性能要优于面积较小陶瓷片的防弹性能;正六边形陶瓷片的防弹性能要优于相同面积的正四边形陶瓷片的防弹性能。 2019年05月31 00:00 2019年第05期 497 504 11634738 陈智勇1,徐颖强2,程广伟1,李妙玲1,刘建寿1 太阳能电池的研究现状与进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905042 随着全球经济快速发展和社会进步,能源短缺和环境污染问题已经成为社会经济发展的障碍。如何在化石燃料枯竭的时期继续维持社会发展和保障人民生活水平,是各国亟待解决的问题。新能源开发和利用将为人类文明可持续发展提供重要保障。太阳能作为一种洁净可再生能源,以其污染少、效率高等优点成为最具前景的新能源之一。综述了太阳能电池的研究现状和最新进展,对太阳能电池的发展历程作了系统的介绍,并分析和探讨各类太阳能电池制备方法、工作性能、转化效率以及优劣势。最后对太阳能电池未来所面临的挑战和发展趋势进行了讨论和展望。 2019年05月31 00:00 2019年第05期 505 511 2440603 梁启超1,乔芬1,杨健1,姜言森2,徐谦3,王谦1 压延铜箔板形控制实用技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905043 随着生产技术的不断进步以及对产品质量要求越来越高,用户对压延铜箔的表面质量和板形要求日益严格。针对压延铜箔在X型六辊箔轧机轧制过程中出现的严重板形问题,以宽度630 mm、厚度18 μm的紫铜箔轧制过程为例,着重分析了加工道次、张力控制以及支撑辊辊型对双肋浪、双边浪、中间浪等板形问题的影响,并提出了相应的解决方案。结果表明:① 在总加工率不变的情况下,减少加工道次,可以增加每道次产生的变形热,有利于残余应力的释放,进而改善板形;② 适当的加大张力,并调节入口张力与出口张力相等,可以有效地对板形进行调节;③ 设置支撑辊总凸度值为0.3 mm以及磨削支撑辊二级辊型均可有效改善板形。 2019年05月31 00:00 2019年第05期 512 516 4020010 赵天胜,陈宾,贺玲慧 第二法向应力差与气辅共挤出胀大的关系 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905044 采用Phan-Thien-Tanner(PTT)本构方程描述聚合物熔体共挤分层流动的黏弹行为,建立了C形双层气辅共挤非等温流动理论模型,并数值实现,研究了熔体入口体积流率对挤出胀大率和第二法向应力差的影响,同时分析了熔体挤出胀大率与第二法向应力差之间的规律性联系。研究结果表明,当两熔体流率不相等时,单层熔体挤出胀大率随着自身流率的增大而增大,随着另一熔体流率的增大而减小,甚至出现负值;当两熔体流率相等时,单层熔体挤出胀大率不随流率的变化而变化;熔体整体挤出胀大率则不随流率的变化而变化,始终接近零值;熔体的挤出胀大率与第二法向应力差有关,且正比于第二法向应力差的绝对值。 2019年05月31 00:00 2019年第05期 517 522 8444711 邓小珍1,2,曾宇露1,肖兵1,唐刚1,张志杰1 <span>晶体生长数值模拟领域的若干研究进展</span> <br /> /oa/darticle.aspx?type=view&id=2019050315 <span>【编者按】 为了消化吸收近年来中国新材料研究进展、加快培育中国材料领域的青年人才,自“2018新材料国际发展趋势高层论坛”召开以来,由材料学术联盟、国家新材料产业战略咨询委员会主办的“中国材料进展”系列讲习班已经在上海、沈阳、南京、西安、北京成功举办了8届。“讲习班”累计邀请了30余位材料领域专家由浅入深地系统讲授相关领域知识构架、研究前沿、发展趋势,累计参会多于1000人次。本刊将在热点追踪栏目陆续刊登讲习班特别邀约的稿件——相关材料研究领域本年度国际、国内重大进展,敬请广大读者跟踪关注。本期请“先进功能晶体材料与晶体生长讲习班”的特邀主讲人刘立军教授就晶体生长模拟技术的若干最新研究进展进行简要论述,以期为相关领域的研究与发展提供参考。</span> <br /> 2019年05月31 00:00 2019年第05期 523 527 3383200 刘立军 中国钛及钛合金研究和产业未来大有可为——“第十七届全国钛及钛合金学术交流会”专题采访 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201905046 由中国有色金属学会主办的“全国钛及钛合金学术交流会”自1973年在宝鸡成功举办第一届会议以来,已先后成功举办了16届,并发展成为我国钛行业的科技盛会和钛领域重要的产学研交流平台。2019年4月14~17日,由南京工业大学等单位承办的“第十七届全国钛及钛合金学术交流会”在六朝古都南京成功召开。会议共进行了11个大会特邀报告、41个分会特邀报告和192个口头报告,报告人来自我国钛合金冶金、材料、制造及应用领域的近30家高校、15家研究院所和10家企业。相关领域专家、学者、硕博学生和工程师等600余人参加交流会。钛行业的科技工作者们共同分享了近3年钛行业基础研究、应用研究的最新进展和可喜成果,交流探讨了国内外发展动态和关键问题,通过内容丰富的交流以及不同学术思想的碰撞,启发了思路,增强了合作。 《中国材料进展》杂志社是本届学术交流会的协办单位之一,并派编辑(笔者)参会学习。笔者在会上采访了5位钛及钛合金领域的资深专家,为钛领域同仁们介绍部分应用研究方向取得的可喜成果,探讨发展趋势和重点。希望扩大会议交流成果,增强钛领域科研人员的信心并凝聚共识,携手专家、学者,助力钛科技和产业转型升级、繁荣发展。1)林均品教授、张继教授谈:国内TiAl合金研究、应用进展2)张绪虎副总师谈:粉末冶金制备钛合金大型构件的进展3)吕维洁教授谈:钛基复合材料的大尺寸构件精密热加工成形技术的突破4)常辉教授谈:钛合金低成本制备加工技术的进展及趋势 2019年05月31 00:00 2019年第05期 528 532 5430869