连续玄武岩纤维改性方法的研究进展

连续玄武岩纤维(CBF纤维)具有良好的力学性能、热学性能,同时因价格便宜、环保无污染而被广泛应用,但纤维表面光滑、粘结性差、表面呈现化学惰性,不利于与其他材料的复合应用。主要介绍了连续玄武岩纤维的五种改性方法:等离子体改性法、偶联剂改性法、表面涂层法、酸碱刻蚀法,以及在纤维生产中对浸润剂的改性以达到改性连续玄武岩纤维的方法。     

表面处理对玄武岩纤维活性粉末混凝土力学性能的影响及断裂特性

使用偶联剂KH-550和盐酸对玄武岩纤维进行表面处理,研究改性条件对玄武岩纤维活性粉末混凝土力学性能和工作性能指标的影响,并分别优选出最佳改性条件:偶联剂质量分数为0.75%,盐酸浓度为3 mol/L,刻蚀时间为60 min,刻蚀温度为20℃。采用声发射技术对比改性前、后玄武岩纤维活性粉末混凝土的损伤特征,确定试样在抗折试验中的断裂阶段和断裂模式。结果表明:声发射参数中,累计声发射(AE)命中、累计能量和振幅与玄武岩纤维活性粉末混凝土的损伤阶段有关,纤维改性对混凝土损伤的最后阶段有所影响。另外,在加载过程中,上升角(RA)和平均频率(AF)有相反的趋势,均随着断裂模式的变化而变化。     

SF/SA/HBG纤维支架材料的构建及体外生物矿化

由静电纺丝技术纺制的纤维支架材料能够提供大的比表面积及较高的孔隙率。以甲酸为溶剂,丝素蛋白(Silk fibroin,SF)和海藻酸钠(Sodium alginate,SA)为基体材料,并加入中空生物活性玻璃(Hollow bioactive glass,HBG),复合成体外生物活性较好的生物支架材料;通过体外生物矿化可以加速羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAp)的沉积及生长。经过一系列测试分析,结果显示:通过静电纺丝制备出SF/SA/HBG纤维复合膜,其平均直径分布在200～300 nm;经过乙醇处理后,纤维表面发生溶胀,直径变粗,平均直径分布在230～380 nm;进行体外生物矿化后,在纤维表面形成HAp,SF/SA/HBG纤维复合支架材料具有良好的生物活性。     

硅炭黑改性玄武岩纤维增强聚酰胺6复合材料性能

采用多巴胺(DOPA)溶液将硅炭黑(SiCB)分散在玄武岩纤维表面实现改性处理,提高玄武岩纤维(BF)与聚酰胺6(PA6)的界面结合性能.探究了不同SiCB含量对玄武岩纤维/聚酰胺6(BF/PA6)复合材料性能的影响.采用傅里叶红外光谱、差式扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)对改性复合材料的微观形貌与结构进行表征,通过静力学测试对复合材料的断裂行为进行评估.SiCB的含量为2.0 g/L时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了109.4％和89.3％.SEM结果表明,硅炭黑较好地均匀分散在BF表面,同时DCS结果表明,硅炭黑有效地降低了PA6的结晶焓,提高了PA6的结晶度.     

碳纳米纤维／镍管复合材料的制备

采用化学镀法在化学纤维布表面覆盖均匀镍层,通过热处理去除基体后获得中空镍纤维管;将其置于化学气相沉积装置中,通过调整合适的氢气和甲烷流量比及气压条件制备了以中空微米镍纤维管为主体结构、碳纳米纤维（CNF）以及金属管体结构为存储介质的碳纳米纤维／镍管复合纤维材料．运用扫描电子显微镜（SEM）分析中空镍纤维及复合纤维管表面形貌,x射线衍射（XRD）对复合纤维管晶相组成进行表征．结果表明,利用模版法制备出的中空镍纤维管孔径在10μm左右,管壁厚约0．5μm;化学气相沉积制备过程中,当微波功率500W,氢气和甲烷流量比100：6,气压4．0kPa,沉积时间5min时,复合纤维管外壁和端口内壁均匀沉积长径比较大且直径均匀分布的碳纳米纤维,碳纤维直径约50nm;复合纤维成分为碳纳米纤维、镍和三镍化磷合金相,其中碳纳米纤维表现为石墨相．表面覆盖有碳纳米纤维的镍管复合材料,增加了材料自身的吸附存储和导电性能,可应用于多相催化、电容存储和电极材料等领域．     

棉织物/氧化铜复合材料的制备及其抗菌和光催化性能

以棉织物(Cot)为基材,醋酸铜(CuAc)为前驱体,通过原位生长技术制备棉织物/氧化铜复合材料(Cot-CuO)。考察了CuAc浓度对CuO微观形貌、晶体结构、负载量的影响,并探究了Cot-CuO_(3.0)对水中微生物和可溶性染料去除能力。结果表明:CuO球形颗粒牢固地包覆在棉织物纤维表面,可以通过调控CuAc浓度实现棉织物表面CuO的沉积量;所得Cot-CuO_(3.0)复合材料用量为1.0 mg/mL时,2.0 h内对10~6 CFU/mL的大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)表现出100.0%的高抗菌性,且对自然水体中微生物的生长繁殖也呈现出完全杀灭效果。此外,Cot-CuO_(3.0)对亚甲基蓝展现出较好的可见光催化降解活性,其光催化降解率达62.7%,进一步扩展了Cot-CuO对有机染料的光催化降解应用潜能。     

民用科技成果

浙江石金玄武岩纤维有限公司 简介 浙江石金玄武岩纤维有限公司(简称“石金玄武岩公司”)由原横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司和浙江得邦高技术纤维有限公司合并而成,是一家专业从事连续玄武岩纤维产品研发、生产、营销及技术咨询服务等业务的高新技术企业.     

水热温度对玻璃纤维增强HAp-CS涂层的影响

为了制备出结合强度较好的生物涂层,采用水热电泳法在碳/碳复合材料表面成功制备了玻璃微纤维增强的羟基磷灰石——壳聚糖(g(f)/HAp-CS)复合涂层,用x-射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外傅里叶变换分析仪等测试手段对涂层进行了测试和表征,主要研究了水热沉积温度对复合涂层中HAp晶相和涂层显微结构的影响以及HAp涂层的沉积动力学.结果表明:采用玻璃微纤维增强的HAp-CS涂层,致密性和均匀性有了很大提高,显著减少了复合涂层表面的裂纹;随着水热温度的升高,涂层中HAp的衍射峰逐渐增强,表面形貌得到了有效改善,涂层的致密性和均匀性显著提高;涂层的沉积速率随水热温度的升高而加快,其沉积活化能为14.63kJ/mol.     

等离子体化学气相沉积制备氮化碳薄膜

以H2、N2和CH4气体为前驱气体,通过等离子体化学气相沉积技术制备氮化碳薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FS-EM)及其附带的能量分散电子谱(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对其结构、表面形貌、元素含量和成键状况进行了分析,并讨论了气体流量比和放电功率对薄膜制备的影响。实验结果表明:沉积的薄膜中含有晶态的C3N4,碳氮原子比接近于理论值0.75,样品中碳氮原子多以C N、C N的形式存在;样品中氮元素的含量随着反应气体中N2含量的增加而增加;放电功率的增大使薄膜的沉积速率增大。     

水热温度对碳/碳复合材料表面HAp/壳聚糖生物复合涂层的影响

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积HAp/CS生物复合涂层.重点研究水热温度对复合涂层晶相、形貌的影响及涂层的沉积动力学机理.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的涂层进行表征.结果表明:随着水热温度的升高,涂层表面由微晶疏松结合的多孔结构向紧密结合的多孔结构转变,涂层的内聚力增强;涂层的沉积速率随水热温度的升高而增加,涂层的沉积活化能为43.58 kJ/mol.     

水热法制备碳纳米纤维与二氧化钛复合材料及其光催化性质的研究

通过静电纺丝技术和水热方法的结合,制备碳纳米纤维(CNFs)与二氧化钛(TiO2)复合材料.通过扫描电镜检测,TiO2纳米粒子成功生长在碳纳米纤维的表面.制备的CNFs/TiO2复合材料在紫外光照射下降解罗丹明B,其降解效率高于用同样水热方法制备的单纯的TiO2纳米粒子的光催化效果.复合材料光催化活性被增强主要归因于碳纳米纤维好的导电性,将光生电子及时转移,延长了TiO2电子——空穴对的分离时间.复合材料可以通过沉降被简单的回收再利用,且其光催化活性没有明显降低.     

硅烷偶联剂处理对玄武岩单丝拉伸性能的影响

用硅烷偶联剂KH-550对不同品种的玄武岩纤维进行表面改性处理,采用单丝拉伸试验,结合扫描电镜和SPSS统计分析的方法,研究了硅烷偶联剂处理对玄武岩单丝拉伸性能的影响.结果表明:表面处理前后,玄武岩纤维品种2和3的拉伸强度和断裂伸长率均没有显著变化;玄武岩纤维品种1的拉伸强度和断裂伸长率明显增大,其拉伸强度提高32.8%,断裂伸长率增大31.79%.这证明用硅烷偶联剂KH-550对玄武岩纤维进行表面改性处理,可以达到表面处理的目的且不损伤玄武岩单丝的拉伸性能,一定程度上可以弥补玄武岩纤维生产工艺的不足.     

上海微系统所在层数可控石墨烯薄膜制备方面获进展

<正>中国科学院上海微系统与信息技术研究所在层数可控石墨烯薄膜制备方面取得新进展。研究人员设计了Ni/Cu体系,并利用离子注入技术引入碳源,通过精确控制注入碳的剂量,成功实现了对石墨烯层数的调控。研究人员围绕石墨烯层数的控制问题,结合Ni和Cu在化学气相沉积(CVD)法中制备石墨烯     

一种碳纳米纤维的大面积连续制备方法

为了实现碳纳米材料的大面积连续制备,采用卷对卷化学气相沉积法,通过等离子体催化乙炔在Cu箔表面裂解,制备均匀连续的碳纳米纤维(CNFs)。结果表明:当等离子体功率为40 W时,合成的CNFs直径约为50～60 nm,且纯度较高;随着合成温度从550℃增加到700℃时,碳纳米产物由直壁状CNFs逐渐向单螺旋状CNFs转变,且直径不断增加;随着通入乙炔的气流量从5 m L/min增加到40 mL/min时,碳纳米产物由不均匀直壁状CNFs逐渐转变为均匀直壁CNFs,并在高的乙炔气流量下转变为单螺旋CNFs,且CNFs的直径及螺旋角呈逐渐增大的趋势。     

弯曲荷载下玄武岩纤维混凝土疲劳寿命与韧性分析

为研究弯曲荷载下的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)的疲劳寿命方程和疲劳韧性,以不同玄武岩纤维体积百分比掺量(0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)设计5组棱柱体混凝土小梁,对该批混凝土小梁试件进行不同应力水平下(0.6,0.7和0.8)的三点弯曲加载疲劳试验。结果表明,不同掺量的玄武岩纤维混凝土弯曲疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。同一应力水平下,玄武岩纤维混凝土的弯曲疲劳寿命远高于素混凝土的,其弯曲疲劳寿命随玄武岩纤维掺量增加逐渐提高。通过威布尔分布的参数分析,得到不同可靠性概率要求的玄武岩纤维混凝土双对数弯曲疲劳寿命方程。随着混凝土试件可靠性概率要求的提高,其相应的疲劳寿命方程曲线逐渐向左侧偏移,表示其疲劳寿命在减小。从荷载做功的原理对玄武岩纤维混凝土的疲劳韧性进行分析,结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的疲劳韧性,纤维掺量越高,其相对疲劳韧性越大。     

玄武岩纤维加固混凝土梁式结构的研究综述

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型的加固材料,成为了代替碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等传统加固材料的新一代复合加固材料.与碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等相比,玄武岩纤维有耐高温、耐腐蚀、成本低廉、生产方便等优点.本文重点总结玄武岩纤维最近5年在国内的研究方向与成果,并分析玄武岩纤维在钢筋混凝土梁式结构中的应用与前景展望.     

CVD条件对金刚石薄膜/钼基体界面层的影响

用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Mo基片上沉积金刚石薄膜时,界面层钼的碳化程度与初始沉积条件有关.利用XRD,SEM,EDS对界面层进行的研究表明:在化学气相沉积的开始阶段,较低的甲烷浓度有利于碳向基体内的扩散从而让表面的Mo充分碳化,形成富含Mo2C的界面层.甲烷浓度过高时有利于金刚石的形核而不利于碳向基体内的扩散.在金刚石薄膜的生长过程中,碳向基体内的扩散很少,界面层的组成结构保持不变.     

水热法制备碳纳米纤维与氧化锌复合材料

将静电纺丝技术制备的碳纳米纤维（CNFs）作为衬底材料,利用水热方法,通过改变水热反应温度和反应溶液浓度进行对比实验,得到制备碳纳米纤维（CNFs）与氧化锌（ZnO）复合材料的最佳方法.将获得的产物通过场发射电子扫描显微镜（FE-SEM）和X射线粉末衍射（XRD）检测,结果显示,ZnO纳米粒子成功的生长在CNFs表面上,而没有聚集在一起,生长在CNFs表面上的氧化锌纳米粒子的密度可通过反应溶液的浓度控制.     

盐-干湿循环作用下低温养护纤维水泥土的力学性能试验研究

为探明玄武岩纤维水泥土在盐溶液(Na2SO4)和干湿循环耦合作用下的力学特性,将玄武岩纤维按一定比例掺入水泥土中,试块分批分次放入不同浓度的盐溶液中浸泡,而后放入烘干箱中烘干,如此实现若干次干湿循环,并基于无侧限抗压强度试验,研究低温和常温养护条件下纤维水泥土的强度变化规律,在此基础上,探讨盐溶液浓度和干湿循环次数对试...     

醇热法制备氧化铜-多孔氮化硼纳米纤维复合物

以多孔氮化硼(p-BN)纳米纤维为基底,通过醇热法在其表面原位生长氧化铜(CuO)纳米晶体,最终制得p-BN@CuO纳米复合材料,并对其光催化性质进行测试.研究结果表明,簇芽状CuO负载在直径约50 nm的一维p-BN纳米纤维基底的表面,此结构一方面利用p-BN纳米纤维作为载体分散氧化铜纳米晶体;另一方面,簇芽状CuO纳米晶体拓宽了p-BN纳米纤维的性质.CuO纳米晶体在p-BN纳米纤维表面的均匀负载,使得p-BN@CuO纳米复合材料对可见光有响应并对有机染料具有良好的催化降解性能.