仿生人工木材的研究进展

天然木材是地球上丰富的自然资源,具有优异的力学特性与美学特征,也是一种独特的工程材料;同时,由木材衍生出来的一些多功能复合材料,也被广泛地应用于各个领域。但是,天然木材这种生物质资源也有很多缺陷,其形貌以及性质易受环境等外在因素的影响而发生改变,并且由于生长周期过长,木材的供给量不能满足日益增长的需求量。受天然木材独特的分级多孔结构和化学成分的启发,研究人员通过利用先进的仿生合成技术进行自组装实验设计,研制出具有与天然木材分级多孔结构相似、力学性能更好的仿生人工木材。相比于天然木材,仿生人工木材在力学性能、功能性、智能性、防腐蚀、防火方面上优势明显。笔者从设计原理、制备方法、功能化设计等方面阐述了仿生人工木材的研究进展,为发展具有天然木材独特各向异性结构的高性能仿生工程材料提供参考,同时也分析了仿生人工木材现阶段发展所面临的问题、挑战以及进一步发展方向。     

分散均匀功能化石墨烯材料问世

近日,中科院等离子体所低温等离子体应用研究室研究员王祥科和中科院化学所研究员胡文平合作,成功制备出分散性均匀的功能化石墨烯材料,并对该材料进行磺酸化处理,实现了对持久性有机污染物的有效去除。相关研究论文日前在材料领域的顶级期刊《先进材料》发表。     

竹纤维素的制备及其功能化材料研究进展

我国竹子资源丰富,产量大,但竹产业整体加工水平不高,传统竹产品技术含量低,市场竞争力弱.从竹纤维素利用的角度,综述了竹子纤维素的分离技术,包括预水解技术、蒸煮技术、漂白技术、漂白化学竹浆选择性去除半纤维素升级制备溶解浆技术;溶解技术,包括CS2/NaOH溶剂体系、金属络合物溶剂体系、碱/尿素和碱/硫脲溶剂体系、NMMO...     

石墨烯在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质。有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一。本文仅就目前石墨烯的在化学领域中的应用作一综述,重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。     

磺烷基咪唑磷酸盐-氯乙酸复合催化体系在α-蒎烯水合反应中的应用

制备了一种酸功能化离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐((HSO3-pmim) H2 PO4),并用FT-IR、 1 H NMR、 13 C NMR对其进行了表征.将其同氯乙酸构成的复合催化体系磺烷基咪唑磷酸盐-氯乙酸((HSO3-pmim)H2 PO4-ClCH2 COOH)用于催化α-蒎烯水合反应,详细考察了水合反应的影响因素,得到了较佳的反应条件:n(α-蒎烯)∶ n((HSO3-pmim)H2 PO4)∶ n(氯乙酸)∶ n(水) 6∶ 1∶ 6∶ 30,反应温度 80 ℃,反应时间 8 h.在该条件下α-蒎烯转化率为 97%,松油醇选择性 47.1%.并对催化体系的重复使用性进行了考察,该催化体系不经处理直接重复使用5次时,α-蒎烯转化率仍达 83.7%,松油醇选择性 51.6%.     

聚光蒸发式太阳能苦咸水淡化系统水体光热性能分析

针对太阳能苦咸水淡化系统中太阳能集热系统在高温段时效率低,而苦咸水淡化系统在低温段时效率低的结构性不匹配问题,提出了聚光蒸发式太阳能苦咸水淡化系统。为了提高苦咸水对入射太阳光的吸收作用,对太阳能集热系统中的苦咸水进行功能化处理,并对功能化苦咸水的透射率进行了光学性能分析,在实际天气条件下,对功能化苦咸水的热能利用效率进行了试验研究。结果表明,功能化苦咸水的透射率随粒子丰度增加而减小,随粒径减小而降低;粒子丰度由6.25增加为50.0 mg/L时,含有粒径为0.72 mm粒子的功能化水体的热能利用效率增加了41.3%;功能化苦咸水热利用效率计算结果与光学性能测试结果变化趋势一致。该研究为提高太阳能苦咸水淡化系统热利用效率提供了参考。     

丝素蛋白水凝胶的凝胶机理及改性方法研究进展

水凝胶材料由于具备与人体软组织相似的特性而极具医用价值。以丝素蛋白为原料,采用有机溶剂诱导法可将丝素蛋白的凝胶时间由数天缩短到数小时;用碳化二亚胺(EDC)作活化交联剂制备的丝素/胶原复合水凝胶其储存模量可达10k Pa;通过酶催化作用交联形成的丝素蛋白水凝胶植入动物体内后,兼具良好的组织相容性与可生物降解性。本文首先阐述丝素蛋白水凝胶的凝胶机理,然后系统介绍了国内外多种丝素蛋白水凝胶的制备与改性方法及其基础原理,分析了丝素蛋白水凝胶作为新型生物材料在未来的临床医学应用中具有的巨大潜力,并提出了今后该领域需要攻克的基础理论问题与产品临床应用需要解决的技术问题。     

氨基功能化金属有机框架的染料吸附研究

金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs)因其比表面积较高在染料吸附方面有巨大潜力,试验通过溶剂热法分别合成了MOFs(Gd-BDC)和氨基化MOFs(Gd-NH2BDC)两种单晶材料,二者之间的差异在于辅助配体分别为对苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸;通过单因素试验设计,分析Gd-BDC和Gd-NH2BDC在20 min,40 min,1 h,2 h,3 h,4 h吸附时间序列,以及GdNH2BDC在不同pH条件(3.0,7.0,9.0,11.0)下对甲基橙和甲苯胺蓝染料的吸附情况。结果表明,Gd-NH2BDC和Gd-BDC对甲基橙染料的吸附量和吸附百分含量均随着吸附时间的延长波动增加,均于4 h时达到本试验的最大值,其吸附能力后者优于前者,而对甲苯胺蓝染料的吸附量和吸附百分含量分别在吸附40 min和3 h时达到最大值,其吸附能力前者优于后者;GdNH2BDC对甲基橙和甲苯胺蓝的吸附能力分别在p H值为5.0和11.0时最高,其吸附百分含量分别为0.977%和70.666%。综合而言,Gd-NH2BDC单晶材料更适宜应用于对甲苯胺蓝染料的吸附,其最佳吸附时间为40 min,最佳pH值为11.0,而Gd-BDC单晶材料在甲基橙染料的吸附中较Gd-NH2BDC有优势,但其吸附时间和pH有待于进一步优化。