新颖服装一瞥

一件衣服，用可以调控温度的“超级开关”材料制作，夏天吸汗降温，冬天防寒保暖。据悉，中国科学院化学研究所成功地通过调节“光”和“温度”，实现了纳米结构表面材料超疏水与超亲水之间的可逆转变，制备出了超疏水／超亲水“开关”材料，在功能纳米界面材料研究领域取得了重要进展。[第一段]     

纤维素基材料表面浸润控制技术的研究进展

纤维素基材料具有原料来源广泛、可生物降解和优异的生物相容性等特点,且其本身的粗糙结构对其表面浸润性的改性具有一定的优势。基于浸润性的概念和改性原理,总结了纤维素基材料在疏水、超疏水和亲水疏油三个改性方向上的表面浸润控制技术,重点阐述纤维素基材料的表面超疏水改性技术。     

纳米界面材料技术

代表当今世界领先水平的纳米界面材料技术，专家预测，该技术必将在许多领域引发一场材料革命。纳米界面材料技术，即超双亲性二元协同界面材料技术（既亲水又亲油）和超双疏型界面材料技术（既疏水又疏油）。由于此两项技术几乎可以在任何材质表面实现，必将在纺织、建材、化工、包装材料、金属加工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域引发一场材料革命。 据了解，为将上述纳米界面材料技术在各行业的全面推广应用，推进我国在功能纳米材料领域的产业化进程，由中国商品交易中心和中国科学院化学研究所共同组建了北京中商世纪纳米技术有限公司，该公司将以中国科学院化学研究所功能纳米界面材料研究组为技术依托，大力致力于功能纳米界面材料技术的开发与推广。纳米界面材料技术     

木材耐久性超疏水表面构建研究进展

木材作为一种天然可再生材料,富含亲水性基团且孔隙结构发达,因而具有很强的吸湿/水能力,易发生变形、开裂、腐朽等问题。基于“荷叶效应”原理,仿生构建木材超疏水表面是有效隔离木材与水分接触,赋予木材防水、防污、自清洁等优良特性的木材功能性改良新途径。然而超疏水木材在实际应用中不可避免地要受到刮擦磨损、阳光辐射、化学腐蚀等外界因素的影响,容易造成表面微/纳米粗糙结构的破坏或低表面能物质的降解,从而导致超疏水性能的降低或丧失,限制了超疏水木材的实际应用,因此设法提高木材表面超疏水涂层的机械稳定性和耐久性是亟待解决的关键问题。笔者首先分析了木材超疏水表面耐久性差的主要原因,介绍了木材超疏水表面耐久性能的测试方法,重点综述了木材耐久性超疏水表面的构建策略及其最新研究进展,最后对超疏水木材研究中存在的一些问题及发展趋势进行了总结和展望。     

不同硅烷偶联剂对木材润湿性的影响

木材含有大量亲水基团,为多孔性材料,极易受到水分的影响,再加上木材本身属于有机高分子材料,易受微生物侵染。为减少水分给木材带来的不利影响,提高木材利用率,需对木材进行特殊处理,从而阻止大量水分进入木材。将纳米SiO2和纳米TiO2复合,并利用不同硅烷偶联剂对复合后的纳米颗粒进行改性处理,通过分析表面形貌、化学结构、表面润湿性等,考察处理后木材的疏水性。结果表明：经硅烷偶联剂KH550处理后的木材,疏水效果最好。处理材横切面的接触角高达146.1°,其他两个切面也均达到疏水效果。     

基于玫瑰花瓣超疏水高/低黏附特性利用软印刷技术构筑超疏水高黏附性竹材表面的研究(英文)

基于天然遗态材料植物叶片表面特殊形态及功能特性的启发,如荷叶微纳米结构的超疏水自洁特性、玫瑰花瓣微纳米结构的超疏水粘附特性。研究采用软印刷技术,分别以新鲜和干燥的玫瑰花瓣作为模板,通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)成功地转印制备了类玫瑰状超疏水竹材表面。扫描电镜(SEM)表明,类玫瑰花瓣表面形貌在制备超疏水竹材中起着非常重要的作用。玫瑰花瓣的干燥或潮湿可能使玫瑰表面具有不同的微/纳米结构,具有不同的间距值,表现出不同的高粘附性或低粘附性。新鲜的玫瑰花瓣乳突结构具有超疏水和高粘附性表面;然而,干燥的玫瑰花瓣的乳突结构中具有超疏水和低粘性表面。类玫瑰状竹材的成功制备,可有效防止水分侵入竹材,延长竹子在不同领域的使用寿命。针对玫瑰花瓣的超疏水特性,可有效提高竹材的附加值,也将为竹/木材的疏水改性提供了一个新的研究方向。     

硬脂酸/TiO_2/CNF超疏水复合材料的制备与表征

研究了一种利用硬脂酸对纳米二氧化钛(Nano-TiO_2)和纤维素纳米纤维(CNF)复合物进行有机表面修饰的新方法,主要包括纳米二氧化钛、纤维素纳米纤维的制备和利用硬脂酸对Nano-TiO_2/CNF复合体系进行有机表面修饰制得超疏水材料三个工艺过程。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电子镜(SEM)等对所得的样品进行表征,得出硬脂酸中的—COOH基团与TiO_2/CNF复合体系表面的—OH基团发生脱水反应,并将疏水性—CH_3基团引入复合体系中,复合体系表面构建的纳米级粗糙结构协同体系内引入的疏水基团使最终产物具有超疏水性。     

光控润湿性转换的抑菌性木材基银钛复合薄膜

以水热法和银镜法在木材表面制备出Ag-Ti O2复合微纳米结构薄膜,并通过有机物氟硅烷修饰使木材表面具有超疏水性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试等方法对木材表面进行了分析和表征。研究结果显示,经氟硅烷修饰后的Ag-Ti O2负载的木材表面具有良好的紫外光驱动润湿性转换的特性,即光照前为超疏水性(152.8°)和亲油性(25°),光照一段时间后转变为超疏油性(150.2°)和亲水性(26.2°)。这是由于氟硅烷受到紫外光照射后会光致分解破坏一部分的烷基链,并在紫外光的激发下产生亲水基团所致。同时,与单纯Ti O2负载的木材相比,Ag-Ti O2复合薄膜中银纳米颗粒赋予了木材良好的抑菌性能,可提高木材的生物耐久性。以上研究为木材润湿性转换的智能化设计和多功能化设计开辟了新的途径。     

木材表面遗态仿生构建类荷叶自清洁超疏水微/纳米结构

受荷叶效应启发,使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板二次转印复型技术,在负载聚乙烯醇缩丁醛(PVB)涂层的白蜡木素材表面遗态仿生制备了类荷叶微/纳米结构形貌,并赋予木材表面自清洁超疏水特性。通过扫描电子显微镜、能谱元素分析仪、X射线衍射光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪以及静态水接触角仪对白蜡木素材和遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材试样的微观形貌、化学元素组成、表面化学状态以及润湿性进行表征。结果表明,遗态仿生制备的类荷叶自清洁超疏水木材表面具有与荷叶表面微/纳米乳突结构类似的微观形貌。遗态仿生类荷叶自清洁超疏水木材没有改变白蜡木素材原有的色彩纹理,其表面静态水接触角约为151°,滚动角为6°,接近于遗态材料荷叶表面的接触角与滚动角,表现出超疏水能力;同时,表面的石墨粉能被水滴轻松冲洗掉,具有自清洁特性。这主要是由于木材表面沉积的PVB混合涂层中羟基与木材表面的羟基相结合,使其表面羟基数量有所减少,此外,含氟长链烷基聚合物的存在也增强了木材表面的疏水性能。     

两种改性方法对桉木单板/聚乙烯膜复合材料力学性能影响

为提高塑料疏水表面与单板亲水表面之间的界面相容性,以聚乙烯薄膜为无甲醛胶黏剂制备复合材料。分析了热处理、碱处理对界面性能影响,确定了制备此类材料的优化工艺:热处理温度140 ℃,处理时间1 h,碱浓度3%时,复合材料力学性能较佳;热处理、碱处理可以增强复合材料的界面性能。     

木质素微纳米球的制备与应用研究现状

在植物纤维原料中,木质素是仅次于纤维素的天然可再生资源,但由于结构复杂且不同类型木质素结构性能差异,其通常被认为是一种废料或低价值副产品。微纳米木质素是近年来兴起的新发展方向,可为木质素产品高值化利用提供一种新途径。木质素微纳米球是一种具有规整结构的微纳米木质素,其自组装制备方法主要有溶剂-反溶剂法、气溶胶的流式反应器法和界面细乳液聚合法。利用四氢呋喃、二氧六环和乙醇等溶剂对木质素或化学修饰木质素进行溶解,然后滴加反溶剂去离子水可获得木质素微纳米球,然而溶剂-反溶剂法获得的木质素微纳米球悬浮液在干燥过程中存在微纳米球团聚问题;气溶胶的流式反应器法能将木质素溶液直接雾化自组装成气溶胶;界面细乳液聚合法可使木质素分子在非共价自组装形成微纳米球基础上实现共价键结合。相比实心微纳米球,中空微纳米球拥有较高的比表面积。木质素微纳米球当前主要应用于药物载体、紫外防护和纳米填料等方面。采用木质素包载疏水药物,能提高药物在水溶液中的溶解性能,实现可控释放,延长作用时间,降低毒副作用;将木质素微纳米球用于光敏性农药的包载,能使其具有可控释放和抗光降解功效;将木质素微纳米球对酶进行包载,能使其具有较好的稳定性和催化活性。通过调控木质素自组装过程,可使其微纳米球具有相对亲水或疏水外表面,使微纳米球与相应亲水或疏水高分子聚合物共混时具有较强的分子间作用。此外,木质素微纳米球亦可用于吸附材料、聚集诱导发光纳米材料和锂离子电池电极材料等方面。目前,木质素微纳米球研究还处于起步阶段,其简单可行的可控构筑方法及其高值化应用领域需要进一步探索。界面细乳液聚合法能使木质素分子自组装过程中实现非共价键和共价键协同作用,且通过该方法可获得中空木质素微纳米球,为新型中空结构木质素微纳米球的开发提供了新方向;木质素具有自发荧光特性,且自组装制备微纳米球过程中木质素分子会产生J-聚集增强其荧光强度,为新型木质素基发光材料的开发提供了新思路。     

化学交联贻贝仿生超疏水木材的构建与性能表征北大核心

聚多巴胺(PDA)修饰的木材表面具有较强粘附特性和表面化学反应活性,通过引入氨基改性纳米二氧化硅(SiO;)粒子构建木材粗糙表面,采用乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,提高纳米SiO2粒子在木材表面的稳固性,采用十八烷基三甲氧基氯硅烷为低功能化改性剂制备表面稳固的超疏水木材。研究表明:当纳米SiO;粒子浓度为2%时,接触角最大为156.6°,滚动角为4.7°,超疏水木材表面经过超声波震荡、模拟下雨冲刷、加热、酸碱腐蚀及有机溶剂浸泡等处理后,仍具有较强的超疏水稳固特性。     

一步溶胶凝胶法制备木基超疏水层的研究

为简化超疏水木材的制备工艺,以正硅酸乙酯为前驱体,氨丙基三乙氧基硅烷为修饰剂,采用一步溶胶凝胶法构建超疏水木材,并研究了其表面形貌和疏水性能。结果表明:表面类荷叶的微纳米分级结构协同低表面能物质,使杉木转变为超疏水性,表面接触角达151.5°,动态接触角低于8°;试样在大气中放置1年,经强酸、强碱溶液分别浸泡及超声波清洗25 min后,接触角仍高于140°,保持了较好的疏水性能。     

纳米TiO_2/硬脂酸超疏水材料的制备与表征

为探究适合工业化生产的纳米TiO_2疏水修饰工艺,以便宜无毒的钛酸四丁酯、硬脂酸、无水乙醇等为原料进行了研究。通过对光学接触角测量仪的数据分析,得出水接触角最优的纳米TiO_2疏水材料制备工艺为:将0.2 g TiO_2放入70 mL无水乙醇中超声1 h,再加入1 g硬脂酸,继续超声30 min;接着将超声后的混合液70℃磁力搅拌12 h,然后常温磁力搅拌使得混合溶液稳定6 h,再加入等体积无水乙醇后离心去除上清液,120℃鼓风干燥,最终得到超疏水材料,水接触角166°。该工艺操作简单方便,成本低、疏水性好,适应工业化生产,极具商业价值。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(SEM)等对内部机理进行探究,得出表面修饰物硬脂酸以化学方式吸附于材料表面。     

松香及其衍生物在无机功能材料中的应用研究进展

松香是我国重要的生物质资源,其主要成分树脂酸含有三环菲骨架强疏水刚性基团和羧基弱亲水基团,可用于无机纳米材料的分散,降低无机纳米材料的聚集.通过对松香树脂酸双键和羧基等位点进行化学改性,增强亲水性能,可获得亲水亲油性能优异的表面活性剂,与无机材料具有更好的"融合性",作为模板剂和分散剂,可控辅助制备多种无机功能材料.而...     

纳米纤维素疏水改性的研究进展

纳米纤维素是从天然纤维素中提取的一种纳米级纤维素,它不仅具有纤维素的基本特征,还具有因纳米尺寸带来的大的比表面积和独特的强度以及光学性能,但纤维素中存在的游离羟基具有亲水性,使纳米纤维素材料在潮湿环境中的挺度下降,这限制了它的应用领域,因此,对纳米纤维素进行疏水改性可扩大其适用范围.本文综述了近年来对纳米纤维素进行疏水...     

竹材液化树脂发泡墙体材料的疏水改性研究

为提高竹材液化产物制备高轻发泡墙体材料的防水性能,分别采用添加疏水剂和表面涂布疏水涂料的方式进行疏水处理,并评价疏水剂种类及其添加量对发泡材料性能的影响。结果表明,在试样制备过程中添加疏水剂,材料的压缩强度和疏水性能均可得到改善,添加3%的KH-550或5%的KH-560时,材料的疏水性达到疏水水平,压缩强度达到LY/T 2484—2015的要求;表面涂布疏水涂料对材料压缩强度无影响,其疏水性接近超疏水水平。     

纤维素基超疏水材料的研究进展

纤维素是一种可再生的生物材料,具有良好的力学性能、柔韧性和透气性。通过对纤维素表面进行物理和化学改性,可实现纤维素表面超疏水化,从而扩大纤维素的应用范围。本文概述了纤维素基超疏水材料的研究成果和现状,重点介绍了浸渍法、喷涂法、接枝聚合法、气相沉积法、水热法等方法在滤纸、棉纤维、微球等纤维素基材上构建纤维素基超疏水材料。     

超性能高分子自组装纳米材料

高分子纳米结构材料,在分离科学、涂料工业、微电子器件、药物控释以及生物体分子识别功能研究等方面具有重要理论意义和广阔应用前景。这一领域最重要的进展之一是在制备中成功地利用分子在一定条件下,通过弱相互作用自发形成纳米有序结构,进而运用化学处理,得到各种“永久”高分子纳米结构材料。本项目经多年基础研究,先后得到国家海外杰出青年合作基金、国家自然科学基金、天津市自然科学基金和教育部基金的资助。目前有两项重要成果可就其在某方面的应用,进行合作研究开发,以促进产业化进程。1.超高效纳米吸附树脂超高效纳米吸附树脂是…     

金属氧化物-聚合物复合膜

本项目是将强亲水性的纳米金属氧化物粉末通过协同分散技术均匀地分散到聚砜聚合物材料中,从而制备出耐污染能力强和强亲水的复合膜.