- 贾晓彤;俞建勇;袁如超;王学利;
针对废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET/PBT)化学法再生过程中产率低、1,4-丁二醇易高温环化等难题，开发了乙二醇低温解聚再生技术。该技术通过乙二醇低温解聚、解聚物酯交换、再生对苯二甲酸二甲酯(DMT)熔融聚合等步骤，实现了PET/PBT的高品质再生利用。探究乙二醇与PET/PBT质量比、反应温度、催化剂用量、反应时间等因素对解聚物及再生DMT产率和纯度的影响，对反应工艺进行了优化设计。试验结果表明：在反应压力为0.2 MPa、乙二醇与PET/PBT质量比为2.5∶1、反应温度为200℃、催化剂无水醋酸锌用量为0.5%、反应时间为2 h的条件下，解聚率可达100%,再生DMT产率可达91.4%以上，且再生PBT的热力学性能达到原生纺丝级PBT的指标要求。研究成果可为废旧PET/PBT的资源化综合利用提供理论依据。
2025年04期 v.51;No.278 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 3287K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 刘雯雯;范苏娜;张耀鹏;
细菌纤维素(BC)因具有低热膨胀系数、耐水耐溶剂及良好的生物相容性等优点，被视为一种优异的生物忆阻功能材料。然而，BC分子链富含羟基，导致分子间氢键作用力强烈，进而影响其悬浮液的分散性，这不利于忆阻功能层的制备及均匀性，从而制约忆阻性能的提升。为改善这一问题，采用四甲基哌啶氧化物(TEMPO)对BC进行氧化处理，通过引入钠离子(Na~+)来减弱分子链间的作用力，成功获得均匀分散的TEMPO氧化细菌纤维素(TOBC),并基于此构筑忆阻器。TOBC基忆阻器展现出稳定的非极性电阻开关性能，器件能够稳定循环120次，阻态保持时间超过1 200 s,且开关响应时间仅为50 ns。在正向和负向电压下该忆阻器的电阻转变过程分别遵循空间电荷限制电流(SCLC)机制和肖特基发射机制。本研究为新型纤维素基忆阻器的构建及性能调控提供了新的思路。
2025年04期 v.51;No.278 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2983K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 王春霞;翟功勋;丁凤美;邓德贵;
负氧离子功能纤维能够释放带负电荷的单个氧气离子，具有抗氧化、防衰老的保健功效，因此备受关注。然而制备过程中，高聚物与无机粒子之间界面结合性差，导致无机粒子团聚、纤维力学性能下降等问题，且无机粒子的功能性受限。通过调控熔体流变行为，解决纺丝过程有机无机多相界面难复合的问题，成功制备出符合服用的负氧离子功能纤维。先将电气石无机粉体与聚酯切片粒制备成负氧离子聚酯母粒，再经熔融纺丝制备负氧离子聚酯纤维(PET/NG_x)。我们研究了结晶过程和流变性能的因素，发现PET/NG_x的结晶温度随无机粉体质量分数增加而升高。利用Jeziorny公式分析非等温结晶过程，结果显示PET/NG_x的结晶速率常数及Avrami指数均非整数，表明其结晶成核过程是异相成核与均相成核并存，晶体生长方式多样。PET/NG_x的Avrami指数n在1.05～1.07,表明其结晶成核过程介于一维结晶(针状晶体)和二维结晶之间。当无机粉体添加量超过1%,PET/NG_1的负离子释放量为1 326个/cm~3,已达到世卫组织对清新空气的要求，而PET/NG_2的负离子释放量更是高达2 187个/cm~3。
2025年04期 v.51;No.278 19-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 3231K] [下载次数：139 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 王佳浩;伍滨和;王春瑞;于惠梅;
荧光材料的发光强度受温度影响，使荧光测温能以较高空间和时间分辨率进行非接触式温度探测。为了实现器件微区的温度场表征，制备四种不同配合物的含铕荧光材料及聚合物薄膜Eu(DBM)_3Phen/PS。研究表明，Eu(DBM)_3Phen/PS薄膜不仅具有高温度灵敏度，而且荧光强度与温度呈高线性相关性，是性能较好的温敏漆。使用该铕配合物的薄膜和微区显微光谱系统，实现了微米级高空间分辨率的温度场测量，清晰识别电阻丝焦耳热引起的温度升高，证明了该荧光测温方法的有效性和实用性。利用该荧光探针有望进一步应用于微纳器件和材料微观机制的研究。
2025年04期 v.51;No.278 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2684K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 刘燕;易涛;魏鹏;
介孔二氧化硅(MSNs)被广泛应用于纳米复合材料的构建，特别是在生命健康领域展现了巨大的应用潜力。然而，MSNs的合成过程中，硅源的选择对其性能有显著影响。目前，可用于构建响应型MSNs的硅源种类有限，这在很大程度上制约了新型MSNs的开发。为解决这一问题，本文以常用染料碱性蓝3为原料，设计并合成了一种可与疾病标志物次氯酸(HOCl)响应的新型硅源(命名为DHUOCl-26)。该硅源的合成路径简便，仅需两步反应即可从碱性蓝3制备完成，且具备优异的HOCl选择性和灵敏度(反应时间<130 s)。应用验证表明，利用该硅源构建的MSNs(命名为DHU-MSNs-7)保留了硅源的HOCl响应特性，仅对HOCl响应，不与其他阴离子、阳离子及活性氧响应，展示出良好的应用前景。DHU-MSNs-7的成功开发证明了新型硅源DHUOCl-26在响应型MSNs构建中的有效性，为新型MSNs材料的开发提供了新的选择。
2025年04期 v.51;No.278 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 3284K] [下载次数：91 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 卢瑶瑶;吴哲彬;刘香玉;平安;何凯龙;甘学辉;
针对碳纤维预浸料在生产过程中存在人工检测误差大、效率低等问题，提出基于FAE-Unet的碳纤维预浸料表面缺陷分割方法。在骨干网络中，提出FAE(fusion attention encoder)编码器模块代替Unet编码器。FAE编码器模块融入注意力机制，分别从通道和空间层面增强了网络的特征提取能力，并为不同特征分配权重信息，该模块将提取的特征信息与解码阶段融合，保留了更多细节特征，提升对小尺度缺陷的关注度。此外，采用带权重的交叉熵损失函数，有效提高在样本量不均衡情况下，尤其是样本量较少时的缺陷分割精度。结果表明，该模型的平均交并比、平均像素准确率、准确率与召回率的调和平均数F_(1-score)值分别达82.36%、91.78%、92.36%。相较于DeepLabV3+、PSPNet、Unet等方法，该模型的分割精度更优，能够精确分割碳纤维预浸料表面的缺陷。
2025年04期 v.51;No.278 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2299K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 何倩倩;程柏杰;光善仪;徐洪耀;
纯棉织物因其良好的透气性、柔软性及可塑性等优点被广泛应用于家具纺织行业，然而其易燃性限制了在更多高温场景下的应用。这项工作，将有机硅改性后的聚丙烯酸酯乳液、聚磷酸铵(APP)及二乙基次磷酸铝(ADH)结合后，通过浸渍法涂覆于纯棉织物上，系统研究阻燃剂添加量对织物阻燃性能、热分解性能、力学性能和耐水洗性能的影响。结果表明，阻燃剂添加量为6%的整理织物在垂直燃烧测试(UL-94)中达V-0级标准，极限氧指数(LOI)高达33.6%,在800℃(氮气气氛)的高温下残炭量高达33%。整理后的织物拉伸断裂强度相比原织物轻微降低，即使经过100次洗涤循环，极限氧指数(LOI)值仍保持在26.5%,证明其高稳定的阻燃特性。阻燃整理的织物表面水接触角可达128.1°,与未处理的原始织物相比，展现出优异的防水性能。该整理织物在功能型服装领域有着广阔的应用前景。
2025年04期 v.51;No.278 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 3158K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 夏克尔·赛塔尔;祖力米热·艾尔肯;高晶;王璐;
基于罗布麻叶(Apocynum Veneti Folium, AVF)优良的生物活性成分，采用绿色生物还原法，以罗布麻叶提取物为还原剂和稳定剂合成纳米银(AgNPs),并将其与壳聚糖/聚环氧乙烷(CS/PEO)混合，通过静电纺丝技术将共混聚合物制备功能性复合纳米纤维。测定评估纳米纤维膜生物材料特性。结果表明，FESEM显示纳米颗粒均匀地分散在纤维表面。添加罗布麻叶提取物介导合成的AgNPs改善了纳米纤维膜力学性能、表面润湿性以及紫外线阻隔性能。与不含AgNPs和添加AgNPs的纳米纤维膜相比，抗氧化试验表明制备的纳米银/壳聚糖-聚环氧乙烷(AgNPs/CS-PEO)复合纳米纤维膜表现出较优的自由基清除活性。抗菌试验表明，AgNPs/CS-PEO复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌表现出100%的抗菌活性。鉴于AgNPs/CS-PEO复合纳米纤维膜优异的特性，其有望在生物医用领域得到更广泛的应用。
2025年04期 v.51;No.278 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2441K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ]
- 曾思娟;强思雨;戴劲;俞建勇;刘一涛;丁彬;
针对传统气凝胶在极端环境下隔热性能和红外调控能力的不足，开发了一种钛/硅二元氧化物陶瓷纳米纤维(CNF)超轻质气凝胶。通过引入不同比例的Ti~(4+)掺杂，系统研究其对气凝胶微观结构、力学性能、隔热特性及红外性能的调控作用。结果表明，Ti~(4+)掺杂引入的Ti—O—Si键改变了CNF的均匀性和致密度，所形成的三维交联网络结构使CNF气凝胶表现出优异的综合性能。在隔热性能方面，Ti~(4+)掺杂有效降低了CNF气凝胶的导热系数，最低可达0.025 W/(m·K),展现出卓越的热绝缘能力。此外，CNF气凝胶在高温(1 100℃)和极低温(-195℃)下，均表现出优异的力学弹性和结构稳定性，能够承受多次可逆压缩而不发生结构坍塌。在红外性能方面，Ti~(4+)掺杂显著提升了CNF气凝胶在中红外波段(7.0～12.5μm)的红外反射率，进一步降低了其红外特性。因此，钛/硅二元氧化物CNF气凝胶在隔热与红外隐身领域具有巨大潜力，适用于航空航天与军事防护等极端应用场景。
2025年04期 v.51;No.278 70-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 3847K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 王晟宇;王芮杰;金乾博;王龙生;许福军;
芳纶纤维以其超高强度、高模量、耐高温和耐腐蚀等优异性能，在航空航天等尖端领域得到了广泛应用。然而，芳纶纤维弯曲和摩擦情况下容易原纤化，导致耐磨性能较差。为改善芳纶纤维耐磨性，采用深冷(-196℃)处理方法对芳纶纤维及织物进行改性。研究结果表明，深冷处理后的杂环芳纶表面粗糙度和结晶度有所增加。具体而言，拉伸强度提升了24%,经过20 s摩擦后纤维拉伸强度剩余率提高了28%,这表明纤维的拉伸性能和耐磨性也得到了显著提升。此外，深冷处理后的芳纶纤维束和机织物在磨损过程中，表面微纤维劈裂和起毛都得到明显改善，耐磨性能更加优异。因此，本研究采用的深冷处理方法对于芳纶等易原纤化的纤维耐磨性能具有一定的参考价值。
2025年04期 v.51;No.278 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2558K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 吴珏;喻英;吴丰芳;
秋冬季低温低湿，会降低体感温度，增加细菌滋生风险，影响人体的舒适与健康，因此纺织面料需兼具保暖、热保留及抗菌性能。探索了具有明确原子结构、类分子特性以及表面等离子共振效应的银簇(Ag_(25))在聚酰胺面料中的应用，以实现光热调控与抗菌性能的协同提升。Ag_(25)簇的表面等离子共振效应可通过局域光场增强和高能热电子等途径，增强热转换率。研究结果表明，经Ag_(25)簇修饰的聚酰胺面料在300 W氙灯照射下，其表面温度在15 s内可迅速升至72.2℃,且对大肠埃希菌表现出接近100%的抗菌效果。该研究提出了一种基于精确结构的金属簇修饰策略，用于开发高性能光热抗菌纺织面料，展现了在智能纺织领域(如户外保暖服饰、医疗防护面料等)的广阔应用前景。
2025年04期 v.51;No.278 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 何志明;张雪乐;李茂;韩涵;江大志;
碳纤维复合材料格栅结构凭借其优异的承载能力和减重效果，在航空航天、汽车工业、建筑结构等多个领域展现出广阔的应用潜力。然而，由于其特殊的网格构型，连接结构的设计异常复杂且充满挑战，这些都成为制约其发挥承载性能和减重优势的关键因素。以Kagome格栅为具体案例，通过有限元模拟和试验验证，深入探究格栅端框连接结构设计及承载性能。采用铺层交替搭接工艺，整体制备格栅X型结构单元。在拉伸加载过程中，其破坏模式表现为上端横向肋条断裂及X交叉点处肋条基体的拉伸破坏。与试验研究结果相比，采用Hashing破坏准则和Camanho渐进损伤有限元模型预测时误差为13.3%。
2025年04期 v.51;No.278 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2710K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 吕梦婷;张绮月;孙伟;肖杨;郑佳;俞昊;孙宾;江晓泽;朱美芳;
针对环氧树脂在固化过程中存在的体积收缩大、内应力集中、韧性不足及阻燃性差等问题，设计合成了一种超支化聚氨酯分子(HID)。以1,1,1-三羟甲基丙烷为核单体，N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯为支化单体构建超支化骨架，并在其表面引入双键，与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)进行加成反应。通过核磁共振和红外光谱等手段明确其结构。结果显示，HID可有效提升环氧树脂复合材料的综合性能。在其质量分数为8%时，EP-HID复合材料的冲击韧性、拉伸强度和弯曲强度分别达58.41 kJ/m~2、59.5 MPa和102.24 MPa,相较纯环氧提高62.3%、24.1%、74.9%;固化收缩率从5.04%显著降低至3.39%;极限氧指数由19.2%提升至28.1%。高支化结构赋予材料优异的应力缓解能力，磷杂菲基团通过气相自由基抑制机制增强阻燃性，整体实现增强、增韧与阻燃性能的协同优化，展现出构建多功能环氧树脂新体系的设计潜力。
2025年04期 v.51;No.278 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2978K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ] - 赵勤勤;石琳;吴震宇;许福军;
相较于传统的层合板复合材料，三维复合材料具有更高的比强度和损伤容限，其抗冲击性能和整体性更优。然而在实际应用中，制品会受到多次低速冲击载荷的影响，导致内部损伤。因此，设计三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维(GF/PP)混纺纱织物增强环氧基复合材料多次冲击的试验，通过分析多次冲击响应和观察损伤形貌，揭示不同冲击载荷下复合材料的力学响应规律、主要损伤机制及损伤模式。对预先热处理试样的损伤机制和形貌进行了分析，得到聚丙烯(PP)纤维在复合材料冲击中的作用机制。研究表明：热处理使聚丙烯纤维熔化并重新结晶，改变了其体积和形态，从而提高了环氧基复合材料的韧性。随着冲击能量的增加，首次冲击峰值力增大。试样在连续三次25 J能量冲击后，峰值载荷显著下降，最大变形量大约增加至首次冲击的1.2倍。在9 J能量下，随着冲击次数的累积，复合材料的损伤模式种类增多，吸能能力也随之增强。
2025年04期 v.51;No.278 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 5205K] [下载次数：0 ] |[阅读次数：0 ] |[引用频次：0 ]