关键词： 艾灸   石墨烯   二氧化铈   纳米材料   抗菌   光热治疗   创面愈合  

摘要： 背景:皮肤创伤修复过程复杂且易受感染,易导致预后不良,是目前创面修复研究的难点与热点,并受到中医药及组织工程研究领域的广泛关注。目的:观察艾灸和还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料修复感染性创面的效果。方法:①采用水热法合成质量比分别为2∶1、1∶1和1∶2的还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料,所得复合材料分别记为G2C1、G1C1和G1C2,检测3种材料的光热性能、细胞毒性及抗菌性能。取艾条,设置3种施灸距离(3.0-3.5 cm,记为灸1;2.5-3.0 cm,记为灸2;2.0-2.5 cm,记为灸3)对人体皮肤表面施灸10 min,检测光热性能;检测3种距离区间下实施艾灸的抗菌性能。同时,检测不同质量浓度G1C1材料、艾灸(3种施灸距离)及灸2+G1C1材料的大鼠背部体表红外热成像。②取60只成年SD大鼠,建立金黄色葡萄球菌感染创面模型,48 h后随机分10组干预,每组6只:对照组(不进行任何处理)、莫匹罗星组、灸2+G1C1组、灸1组、灸2组、灸3组及60,80,100,120μg/mL G1C1组(G1C1组给予808 nm近红外激光照射,10 min/次,每次治疗前在创面负载G1C1悬浮液;艾灸各组行原位悬起灸,干预时间10 min/次;灸2+G1C1组每次治疗前在在创面负载80μg/mL G1C1悬浮液,并用艾条行原位悬起灸,干预时间10 min/次),治疗频率2 d一次。干预7 d后,检测创面愈合情况、创面菌落计数及修复情况。结果与结论:①3种还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料均具有良好的光热性能,复合材料质量浓度越高光热性能越好。灸2组施灸10 min温度能达到47.6℃,且不造成热损伤,更适合于动物实验。与NIH-3T3细胞共培养实验结果显示,60,80,100μg/mL G1C1具有良好的生物相容性。与金黄色葡萄球菌悬浮液共培养实验结果显示,G2C1、G1C1和G1C2均具有良好的抗菌作用,其中G1C1组表现出优异的抗菌性能,当其质量浓度为80μg/mL时抑菌率已达到100%。60-120μg/mL G1C1可有效清除金黄色葡萄球菌生物膜,材料质量浓度越高清除效果越好;艾灸也可有效清除金黄色葡萄球菌生物膜,且施灸距离越近清除效果越好。②莫匹罗星组、灸2组、灸2+G1C1组及80,100μg/mL G1C1组大鼠治疗第7天的创面面积相较于对照组明显减小,创面修复质量较好。莫匹罗星、G1C1、艾灸和灸2+G1C1均能有效清除创面细菌残留,且G1C1质量浓度越高细菌残留量越少,艾灸组施灸距离越近细菌残留量越少。其中80μg/mL G1C1组和灸2组的创面修复效率以及细菌残留量非常接近,且二者创面修复效率均优于莫匹罗星组。除此之外还观察到材料与艾灸联合后对创面细菌的清除能力要优于单独使用。③结果显示,艾灸、还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料及其结合具有良好的抗感染和促创面愈合效果。

关键词： 1-3型压电复合   PMNT陶瓷   高频超声换能器   软模板法  

摘要： 医用高频超声换能器广泛应用于人体及生物组织的精细结构成像。1-3型压电复合材料因具有较高的机电耦合系数和较低的声阻抗而成为高频超声换能器的核心材料。基于有限元计算和软模板法设计制备了高性能Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)陶瓷/环氧树脂压电复合材料,并对材料进行了系统的电学性能测试。结果显示该1-3型压电复合材料具有优异的声学综合性能,其厚度伸缩模式机电耦合系数k t达到70.1%,其声阻抗Z a达19.05 MRayl。利用该材料制备了高频超声换能器,其-6 dB带宽达85%,插入损耗为17.7 dB。结果表明使用软模板法制备的压电复合材料具有适合于超声成像的优异的综合性能,有望促进高频超声换能器的商业化应用。

关键词： 石墨烯   水泥基   压敏性能   破坏荷载   循环荷载   相对湿度  

摘要： 为监测水工混凝土结构的健康状况,制备了自感知石墨烯水泥基复合材料。通过SEM和XRD等对石墨烯水泥基复合材料进行了微观分析,并利用四电极法测量了不同石墨烯掺量复合材料在破坏荷载、循环荷载以及不同相对湿度下的压敏性能。结果表明,石墨烯在水泥基体中分散形成导电网络且石墨烯并不会参与水泥水化反应;复合材料电阻率的降低符合渗流理论;破坏荷载作用下,复合材料电阻率表现出“下降-平衡-剧增”的变化趋势;循环荷载作用下,石墨烯掺量为1.8%、2.0%和2.4%的复合材料表现出良好的压敏性能并在0、50%、70%和90%的相对湿度下具有稳定性和重复性。

关键词： 植物绝缘油   复合材料   ZIF-8   吸附   极性小分子  

摘要： 植物绝缘油在电气设备中易老化产生甲酸、乙酸和甲醛等极性小分子物质,降低绝缘油的理化性能和电气性能,影响设备运行安全。为解决绝缘油品质劣化的问题,可以采用吸附工艺对老化后植物绝缘油进行净化处理,减少老化产生的极性小分子杂质。本文采用原位生长法制备2-甲基咪唑锌盐(ZIF-8)/氧化铝(Al_(2)O_(3))复合材料,并将其作为吸附剂对老化植物绝缘油进行吸附净化,并对吸附净化后植物绝缘油的理化和电气性能进行测试。结果表明:经ZIF-8/Al_(2)O_(3)复合材料吸附净化后,植物绝缘油的酸值和介质损耗因数明显降低,体积电阻率和起始氧化温度显著提高,品质明显提升。此外,分子模拟结果也表明,ZIF-8/Al_(2)O_(3)复合材料对植物绝缘油中极性小分子的吸附能力优于Al_(2)O_(3)。

关键词： 聚对苯二甲酸乙二酯   相容剂   阻燃剂   热变形温度   炭层扫描电镜  

摘要： 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的玻纤(GF)增强复合材料(PET/GF)在新能源汽车、电子器件等领域得到了广泛应用,但是PET与GF之间的相容性较差,且易于燃烧,传统阻燃剂都含卤素,受热易分解出有毒有害物质,含卤阻燃剂的适用范围受到局限。本文研究了五种相容剂对PET/GF复合材料的影响;五种无卤阻燃剂及其用量对PET/GF复合材料的影响。研究结果表明,马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-PP)相容改性效果较好,在2%的添加量时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别增长了10.2%,10.7%和0.9%;阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)、二乙基次膦酸锌(ZDP)和磷硅(P-Si)添加量分别为15%,30%和12%时均能使复合材料达到UL-94测试V-0级;三聚氰胺聚磷酸(MPP)与三氧化二锑(Sb_(2)O_(3))的添加使复合材料热变形温度由75~85℃可以跃升到190~210℃。

关键词： 离子交换膜电解技术   湿法无氨工艺   复合材料   电解精炼   提质降耗  

摘要： 针对传统黄金电解精炼过程存在的高污染、高损耗、高能耗和高成本问题,引入绿色、环保的离子交换膜电解技术、粉末冶金技术、湿法无氨工艺和Ag-Ti双金属复合材料,实现了黄金电解精炼从铸板、造液、电解到废电解液净化、金阳极泥处理整个过程的提质降耗。该技术的成功应用使得总金回收率从99.85%提高到99.95%,银回收率从66%提高到99%,能耗降低了约30%,从源头上杜绝了氮氧化物的产生及氨水的使用,为企业带来了显著的经济效益和环境效益。

关键词： 水润滑轴承   摩擦学性能   纤维材质   UHMWPE   复合材料  

摘要： 超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤维材质的不同特性对于复合材料摩擦学性能的影响存在差异.通过热压模具分别制备剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚酯纤维(Polyester fiber,PETF)与UHMWPE混合的定向纤维复合材料,并与纯UHMWPE做对照试验.利用R-tec往复摩擦试验机模拟不同载荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下铜球与不同复合材料的摩擦过程,通过邵氏硬度和极限抗弯强度试验对复合材料力学性能进行表征测试,采用接触角测试复合材料的浸润性,试验结束后用扫描电子显微镜观察表面磨损形貌.结果表明:纤维的力学性能,尤其是硬度和抗弯强度是影响定向纤维复合材料摩擦学性能的关键因素,所添加纤维在复合材料中强有力的支撑作用使摩擦学性能显著提高,纤维的耐磨性和浸润性是次要因素.试验工况下,CF/UHMWPE摩擦系数最低,且在低速重载(载荷10 N,速度20 mm/s)时的摩擦系数与纯UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性强的PETF纤维后,复合材料磨损体积与纯UHMWPE相比降低了30.56%.

关键词： 超高分子量聚乙烯   氧化石墨烯   接枝改性   分子动力学   界面结合性能  

摘要： 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWP)表面光滑且由于特殊的分子结构使得表面化学活性较低,在与各种基体制备复合材料时难以得到理想的层间力学性能。为改善UHMWPE纤维与阻尼材料丁腈橡胶(NBR)之间的界面结合性能,首先使用酸性高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维液相进行氧化,在纤维表面引入极性含氧基团;然后以乙烯基三甲氧基硅烷(A171)作为中间偶联层在UHMWPE纤维上接枝氧化石墨烯(GO),制备出GO功能化UHMWPE纤维,使得纤维表面粗糙且极性显著提高,改善了UHMWPE纤维与NBR之间的层间性能。借助分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)构建各材料模型,从结合能、自由能等微观角度预测实验方案的可行性,并根据模拟结果制作实验试件,最后通过红外光谱分析、电子显微镜、H抽出、层间剪切实验来测试表征试件性能。模拟与实验结果表明,经改性处理的UHMWPE纤维分子短链与NBR分子间结合能提高了4.785kcal/mol;UHMWPE纤维从NBR中抽出的H抽出力提高了67.3%;使用改性后纤维制作的嵌入式共固化阻尼复合材料板阻尼层的层间剪切力提高了43.2%。

关键词： 碳纤维增强型复合材料(CFRP)   冲击损伤   K均值算法   TOF聚类分析  

摘要： 碳纤维增强型复合材料(CFRP)中的冲击损伤是威胁压力容器结构安全的重要隐患,有必要对CFRP中的冲击损伤进行层析研究,促成CFRP复合材料损伤定量化分析。提出基于K均值算法对超声C扫的飞行时间(TOF)图像进行聚类分析,并结合TOF值确定不同簇所在层,对CFRP冲击损伤进行逐层定量化分析。同时,分析了冲击损伤的TOF图像,验证了基于K均值算法-TOF聚类分析的冲击损伤层析方法,并进一步通过水浸超声C扫试验获得多组试验数据,指出K均值聚类中簇的总数K为铺层总数的1.25倍即可满足损伤逐层分析,实现了不同铺层总数CFRP层合板冲击损伤的层析研究。TOF聚类分析方法可以直接对CFRP层合板各铺层的冲击损伤进行定量化,具有一定的工程意义。

关键词： 气凝胶   SiO_(2)   3D打印   柔性   低热导率   疏水  

摘要： SiO_(2)气凝胶因特殊网络结构而存在优异的性质,如高比表面积、高孔隙率、低热导率和低密度,是优异的保温绝热材料。但SiO2气凝胶机械性能脆弱,导致传统制造方法难以制备复杂和微小型构件,极大地阻碍了SiO_(2)气凝胶在隔热领域的发展和应用。本文通过3D打印直写技术制备了柔性SiO_(2)气凝胶复合材料,通过研究不同聚乙烯醇(PVA)溶液和十八酸钠(C_(17)H_(35)COONa)的含量,找到最佳浆料配比,打印的柔性SiO_(2)气凝胶复合材料在100℃下的热导率低至0.026 W/(m·K),同时具有较好的压缩性能、弯曲性能和疏水性。这项研究为SiO_(2)气凝胶的规模化应用提供一种可能。