SiO2气凝胶@聚合物复合材料的制备方法及性能研究进展

SiO₂气凝胶@聚合物复合材料融合了SiO₂气凝胶纳米多孔、低热导、耐高温特性及聚合物柔韧、高强特性，可在微观尺度形成独特的有机无机互渗透结构，既克服了SiO₂气凝胶脆性大、强度低的固有缺陷，也增强了聚合物的隔热、耐高温、阻燃、疏水等功能，从而可用于需求高强、高韧、高效绝热、耐高温、阻燃、防火、超疏水等多种复合功能的应用场景，是当前气凝胶新材料领域的研究热点。本文从SiO₂气凝胶@聚合物复合材料的制备方法、组成与微观结构、物理化学性能三个角度综述了当前领域最新研究进展，涵盖了环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚苯乙烯等常见聚合物体系，归纳总结了“共混法”“共前驱体法”“气凝胶或聚合物原位生长法”三种典型制备途径，分别从组成与结构、力学性能、热学性能、阻燃性能、疏水性能等方面，阐述了气凝胶@聚合物复合材料的结构与性能特点，分析了制备方法及气凝胶掺量等因素对复合材料体系结构与性能的影响规律。在此基础上，梳理了SiO₂气凝胶@聚合物复合材料当前研究存在的问题及未来可能的发展方向。     

纳米结构聚苯胺及其复合气敏材料研究进展

综述了近十年来聚苯胺导电高分子及其复合物气敏材料的研究进展。重点介绍了纳米结构聚苯胺、聚苯胺与有机高分子复合材料、聚苯胺与纳米结构无机半导体或金属等复合材料的气敏响应特性及敏感机理。讨论了影响聚苯胺基纳米复合材料气敏性能的主要因素,包括复合材料的纳米结构、制备工艺,以及有机高分子,无机半导体及金属等复合材料和检测气体的性质等,提出这类高分子复合气敏材料今后发展的趋势与前景。     

导热高分子材料研究进展

讨论了提高聚合物导热性能的途径－合成高导热系数的结构聚合物，用高导热无机填料对聚合物进行填充复合。综述了导热高分子材料的研究成果：聚合物导热的基本概念和影响其导热性能的因素及导热系数的预测理论；聚合物基导热复合材料的选材、复合技术及其应用。指出了导热高分子材料的研究方向－－纳米导热填料的研究和开发；聚合物树脂基体的物理化学改性；聚合物基体与导热填料复合新技术的研究和开发；复合材料导热模型的建立、导热机理（特别是聚合物基体与导热填料界面的结构与性能对材料导热性能的影响）及导热通路的形成等；探索高导热本体聚合物材料的制备方法和途径等。对导热高分子材料的研究和开发有重要意义。     

无机纤维毡／SiO2气凝胶隔热材料的制备及性能

以无机纤维毡为增强材料,正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶一凝胶技术制备了无机纤维毡／Si02气凝胶隔热材料。研究了无机纤维毡的类型、密度等因素对复合材料的影响。结果表明：无机纤维毡／siO2气凝胶复合材料的隔热性能优,导热系数仅略高于纯Si02气凝胶,强度则有显著提高。     

溶胶-凝胶法制备高分子/无机复合材料

溶胶－凝胶法不仅具有可在低温、溶液中进行制备达到分子级的分散水平的特点,而且为有机／无机复合纳米复合材料的制备开辟了新途径,本文在概述了溶胶一凝胶法基本原理的基础上,着重评述了该方法在制备高分子／无机复合材料方面的特殊应用。     

溶胶法原位复合聚乙烯醇/羟基磷灰石水凝胶的结构与性能研究

研究了制备聚乙烯醇(PVA)/羟基磷灰石(HA)复合水凝胶的溶胶法原位复合技术,将无机纳米粉体的溶胶-凝胶合成反应引入高分子基体。对该法制备的复合水凝胶的相结构、微观形貌和拉伸强度进行了分析,并与物理共混法复合水凝胶加以比较。结果表明,溶胶法原位复合可以在富水基体中制备晶相的HA粉体,且粉体粒径小于200nm,分散良好,复合材料的力学性能也有进一步改善。     

多糖/金属有机框架(MOFs)复合气凝胶的制备及应用进展

气凝胶材料是一类具有三维纳米结构的多孔材料,在航空航天、石油化工、环保工程、建筑工程、化学催化、医药卫生等领域表现出广泛的应用价值,自问世以来一直深受人们的关注.由纤维素、壳聚糖、海藻酸等多糖制备得到的气凝胶材料不仅能够保持传统气凝胶高孔隙率、大比表面积、低密度的特点,还具备了天然高分子可再生、可降解、生物兼容性好的优点,成为了当前的热门材料之一.金属有机框架(MOFs)是一类由金属节点以及有机配体通过配位作用组装形成的多孔框架材料,在吸附、催化、传感、载药等领域都表现出巨大的应用潜力.随着对材料应用功能、加工性能、循环使用性能等要求的提升,近年来人们对多糖/MOFs复合气凝胶材料的研究兴趣逐渐高涨.自2016年第一例纤维素纳米晶/MOFs复合气凝胶材料被报道以来,研究人员尝试了多种不同的多糖以及MOFs组合,制备了不同类型的多糖/MOFs复合气凝胶材料,并探索了它们在不同领域的应用.本文首先总结了多糖/MOFs复合气凝胶材料的三种常见制备策略:(1)将预先制备好的MOFs与多糖直接混合制备复合气凝胶;(2)在多糖分子表面原位生成MOFs之后再制备复合气凝胶;(3)在已制备好的多糖气凝胶中原位生成MOFs再制备复合气凝胶.通过相应的实例详细介绍了这些制备方法的特点,然后分别介绍了多糖/MOFs复合气凝胶材料在不同领域中的应用情况,最后针对当前该领域研究存在的不足以及面临的问题提出了解决方法并展望了未来可能的发展方向.     

三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。     

定向导热的石墨烯气凝胶相变复合材料的研究

有机相变材料具有较高的储热性能,但是较低的热导率限制了它的应用领域。鉴于此,本工作采用液氮冷冻法制备了石墨烯气凝胶,通过改变氧化石墨浓度来调整其结构,并用真空浸渍法将气凝胶与石蜡制备成相变复合材料,最后以实验测试与数值模拟相结合的方式研究气凝胶结构对相变复合材料热学性能的影响。结果表明：液氮冷冻法制备的气凝胶具有定向导热骨架,其优异的导热性能大幅提升了相变复合材料的热导率。同时,气凝胶以提升材料中石蜡相变焓的方式提升了材料的储热性能。该发现有望解决导热填料不能同时提升材料的导热性能和储热性能的问题,为热能工程的发展提供帮助。     

核壳结构有机/无机复合微球的制备与应用进展

根据核、壳的组成,核壳结构有机/无机复合微球可以分为2类:A类是核为无机材料,壳为高分子材料的核壳式结构;B类是核为高分子材料,无机材料作为壳层的核壳式结构.综述了B类复合微球的研究进展,详细讨论了复合微球的制备方法,如原位化学沉积法、溶胶-凝胶法、化学镀法、自组装法,并对各种制备方法的优缺点进行了总结,介绍了复合微球在轻质雷达吸波材料、光子晶体、生物医药载体材料、化妆品等领域的应用.最后指出了该研究领域未来的发展方向.     

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

金属有机框架材料载体系统在食品抗菌包装中的应用

目的 综述金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)作为载体系统在食品抗菌包装领域的研究现状和应用进展,以期为MOFs类抗菌包装材料的研发和应用提供参考。方法 介绍MOFs的基本概念及分类,概述MOFs的制备方法(加热法、机械法和电化学法等),总结归纳近年来MOFs作为载体系统在无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂领域的应用,并讨论MOFs作为载体系统的机遇和挑战。结论 MOFs作为一种有机与无机相结合的多孔性复合材料,不仅可有效封装抗菌剂,实现缓释和控释,且将MOFs复合材料作为高分子填料可提高其抗菌性能、力学性能和抗紫外线性能等,因此在制备高效、安全的食品抗菌包装方面具有巨大潜力。     

耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化铝气凝胶是一种高孔隙率、低密度、高比表面积、耐高温和低热导的纳米多孔材料, 在高温隔热领域(如航天飞行器热防护系统、工业窑炉保温材料等)具有广阔的应用前景。但是, 纯氧化铝气凝胶因耐温性(1000 ℃以上)、力学性能和高温隔热性能相对较差难以直接应用, 需要引入增强相和遮光组分制备成气凝胶复合材料以进行改善。本文对耐高温氧化铝气凝胶的制备、氧化铝气凝胶隔热复合材料的制备及性能等方面的最新研究进展进行了综述。研究人员通过原位掺杂改性、沉积改性、有机链和炭涂层改性等方法提高了氧化铝气凝胶的热稳定性。在氧化铝气凝胶中引入晶须、颗粒、多孔骨架和纤维等增强相, 能够大幅提高其力学性能; 纤维和遮光剂的协同作用, 能够提高氧化铝气凝胶抑制红外辐射的能力, 显著降低高温热导率。本文还提出了后续的研究方向：对氧化铝气凝胶的密度、微观结构进行精细调控, 再引入合适的异质元素和遮光剂,以进一步提高气凝胶的热稳定性和复合材料的隔热性能;深入研究复合材料在高温下结构和性能的演化, 以及氧化铝气凝胶和增强相之间的相互作用。作为一种新型的隔热材料, 氧化铝气凝胶复合材料将在高温隔热领域发挥其优势并逐步实现广泛应用。     

无机成核剂改善聚乳酸结晶性能的研究进展

聚乳酸(PLA)是一种半结晶聚合物,结晶速率非常慢,在实际成型加工过程中几乎不结晶,这在很大程度上影响了聚乳酸的耐热性等性能,故可通过改善结晶性能来改善聚乳酸耐热性等性能。添加无机填料是改善聚乳酸结晶性能行之有效的途径。本文主要介绍了以无机填料为成核剂,将其与PLA共混制备结晶性能优良的复合材料。无机成核剂分散在聚乳酸基体中,成为成核位点,增加成核密度;分子间作用力、分子链较高的取向程度以及较高的结晶度使材料的熔融焓增大、熔融熵减小,从而改善PLA的耐热性。     

Ice‐Templated Assembly Strategy to Construct 3D Boron Nitride Nanosheet Networks in Polymer Composites for Thermal Conductivity Improvement

Owing to the growing heat removal issue of modern electronic devices, polymer composites with high thermal conductivity have drawn much attention in the past few years. However, a traditional method to enhance the thermal conductivity of the polymers by addition of inorganic fillers usually creates composite with not only limited thermal conductivity but also other detrimental effects due to large amount of fillers required. Here, novel polymer composites are reported by first constructing 3D boron nitride nanosheets (3D‐BNNS) network using ice‐templated approach and then infiltrating them with epoxy matrix. The obtained polymer composites exhibit a high thermal conductivity (2.85 W m⁻¹ K⁻¹), a low thermal expansion coefficient (24–32 ppm K⁻¹), and an increased glass transition temperature (T_g) at relatively low BNNSs loading (9.29 vol%). These results demonstrate that this approach opens a new avenue for design and preparation of polymer composites with high thermal conductivity. The polymer composites are potentially useful in advanced electronic packaging techniques, namely, thermal interface materials, underfill materials, molding compounds, and organic substrates.     

聚N-异丙基丙烯酰胺复合材料的研究进展

聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)具有独特的温敏性,与其他无机填料如碳纳米管、Fe3O4、SiO2、TiO2等进行复合,可改善PNIPAM的力学性能和敏感性,制备出具有特殊性能的新型复合材料。综述了无机填料/PNI-PAM复合材料的研究进展,从制备方法、性能特点、应用等方面进行了分析与讨论。     

Preparation,properties and thermal control applications of silica aerogel infiltrated with solid–liquid phase change materials

In this study, silica aerogel saturated with erythritol as phase change materials (PCMs) was prepared by melt infiltration. The properties of the composite were determined by scanning electronic microscope (SEM), Fourier transformation-infrared spectroscope (FT-IR) and differential scanning calorimeter (DSC). In the novel composite, erythritol with high latent heat of fusion was used as PCM for thermal control, whereas nanoporous silica aerogel was prepared as the phase change matrix to provide structural strength and prevent leakage of the melted erythritol. Nitrogen gas adsorption curves and SEM analysis indicate that the pore structure of silica aerogel was porous and connected with each other. FT-IR analysis showed that the composite formation of silica aerogel and erythritol were physical, whereas DSC analysis showed that the melting point and heat storage capacity of the composite were 123.8°C and 289.92?kJ/kg, respectively. The thermal protection properties of phase change composites were designed under laboratory conditions using a thermal measurement setup of a simulated thermal environment of an aircraft. The phase change composite produced by the study can be used for thermal protection applications. Compared with the paraffin–silica aerogel composite, the erythritol–silica aerogel composite could rapidly control the rising temperature by absorbing heat under high thermal environments.     

聚乳酸类复合材料研究进展

综述了近年来聚乳酸类生物可降解高分子复合材料的研究进展，骨修复作为其主要应用领域，未来聚乳酸类复合材料的研究有两方面值得关注：一方面需要通过无机增强材料（尤其是磷酸盐类无机钙质陶瓷成分）的粒径微细化和有机成分进行“内增强”，提高复合材料的强度，另一方面，需要通过填料的加入，使复合材料进一步功能化，特别是利用填料的碱性或药物作用，减少聚乳酸类基体降解引起的炎症。     

Preparation,characterization and mechanical properties of the polylactide/perlite and the polylactide/montmorillonite composites

In this study polylactide (PLA)/perlite and PLA/montmorillonite (MMT) composites were prepared by melt extrusion and solvent dissolution methods. The effects of organic/inorganic ratios and the kind of inorganic compounds on the characterization of the composite materials were investigated. The thermal stability of the organic–inorganic composite materials was evaluated by TGA and DSC, and the morphology of these composites was measured as SEM images. The modulus of elasticity was evaluated by Dynamic mechanical analysis (DMA). The PLA/inorganic composites exhibited remarkable improvement of mechanical and thermal properties when compared with those of the pure PLA.