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  • ISSN 1008-9357
  • CN 31-1633/O6

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2020年  33卷  第2期

研究亮点
基于配位聚合物框架的微超级电容器
陈彧
2020, 33(2): 105-107. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20191212001
摘要:
硅基微型超级电容器(MSCs)是小型电子产品中重要的硅基兼容电源备份。尽管具有巨大的优势,但MSCs需要苛刻的处理条件,当过滤交流电的波纹时,通常表现得像电阻一样。上海交通大学介熵物质研究室庄小东教授和冯新亮教授等报道了一种简便的基于薁基桥联的配位聚合物框架(PiCBA)的MSCs。此类MSCs表现出优异的交流线路滤波性能(120 Hz时的阻抗相位角为−73°),电阻电容时间常数较小,约为0.83 ms。PiCBA 具有良好的载流子迁移率(5×10−3 cm2/(V·s))、薁基骨架的永久偶极矩和PiCBA的低带隙,由这种材料制备的MSCs可在50 mV/s下实现34.1 F/cm3的高比电容和1 323 W/cm3的高体积功率密度。
中国科学院青年创新促进会专栏
有机二阶非线性光学聚合物的研究进展
霍福杨, 陈卓, 薄淑晖
2020, 33(2): 108-124. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190507001
摘要:
非线性光学材料在激光、光通信、光处理、高频电光器件及太赫兹等方面具有重要的应用。相比传统无机非线性光学材料,有机二阶非线性光学材料具有电光系数高、响应速率快、易加工等优点。近年来,基于有机非线性光学材料的研究成为热门领域,高频电光器件、太赫兹器件等都受到了业内广泛关注。本文综述了不同种类的有机二阶非线性光学材料的研究进展和未来的发展方向。此类材料的电光性能和取向稳定性可以通过分子设计策略和化学合成、发色团与聚合物的结构关系及掺杂技术等进行有效的调控,但是研发满足实际应用且综合性能优异的有机非线性光学材料仍面临诸多挑战。
生物黏合水凝胶研究进展
林柏仲, 赵丽, 王宏伟, 朱浩鹏, 盖广清, 王立艳, 丁建勋
2020, 33(2): 125-140. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190711001
摘要:
近年来,水凝胶在组织工程支架、伤口敷料和药物递送系统等生物医学领域得到广泛应用。其中,生物黏合水凝胶因具有良好的黏合强度和优异的生物相容性,并且可以替代传统的手术缝合用于止血及伤口处理而备受关注。本文在已有工作的基础上系统地概述了生物黏合水凝胶的制备方法,并详细地讨论了各种水凝胶的黏合机理。此外,总结了生物黏合水凝胶在生物医学中的应用,并展望了性能优异的生物黏合水凝胶的开发思路。
低并发症医用涂层构建策略研究进展
石恒冲, 车超越, 栾世方, 殷敬华
2020, 33(2): 141-147. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190514001
摘要:
医用材料的功能性主要通过医用材料表面与生物环境接触而表现出来,需要对医用材料表面进行功能化改性,否则在植入/介入过程中会吸附侵入的细菌引发感染或产生凝血引发血栓等并发症,导致器械服役时间缩短及应用失败。基于上述问题在材料表面调控结构组成、构建功能表面、实现低并发症和生物相容性一直是该领域亟需解决的重要科学问题。目前低并发症医用涂层构建方法主要有表面化学接枝改性、单分子层自组装、层层自组装、多巴胺涂层等,结合本课题组近年来在低并发症医用高分子材料及医疗器械的医用涂层研究成果,简单介绍了国内外医用涂层表面构建的研究进展。
基于硫杂萘二酰亚胺的席夫碱型聚合物电子传输材料
李建高, 李晶, 高希珂
2020, 33(2): 148-156. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190523001
摘要:
将苯甲醛基团引入到硫杂萘二酰亚胺共轭骨架中,与不同共轭程度和刚性的芳香二胺进行缩合反应,构筑了一类基于硫杂萘二酰亚胺的席夫碱型聚合物P1P2P3。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、循环伏安等研究了材料的基本物理化学性质。这类聚合物具有良好的成膜性和较低的最低未占分子轨道能级(−4.07~−4.19 eV)。聚合物P3含有刚性萘单元,其UV-Vis的最大吸收波长(λmax)为754 nm,比P1P2分别红移了约76 nm和75 nm。X射线衍射(XRD)表明,聚合物P1、P2、P3的薄膜均呈现无定形的特征。以溶液甩膜法制备了此类聚合物的有机场效应晶体管(OFET)器件,其中聚合物P3的薄膜经300 ℃热退火,其OFET器件的电子迁移率可达2.47×10−3 cm2/(V·s),开关比为105,表明聚合物P3是一种可耐高温处理的n-型半导体材料。在聚合物共轭骨架中引入刚性的结构单元,可以有效调控吸收光谱、能级结构和薄膜形貌,进而提升OFET器件性能。
研究论文
聚丙烯酸钠/十水合硫酸钠复合相变材料
卢铁梅, 朱紫璇, 胡湖, 杨睿
2020, 33(2): 157-164. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190301002
摘要:
以聚丙烯酸钠(PAA)为基体,通过吸收熔融的十水合硫酸钠(Na2SO4·10H2O),制备了PAA/Na2SO4·10H2O复合相变材料。通过差示扫描量热分析、热重分析、偏光显微镜及扫描电子显微镜,对复合相变材料的形貌结构、相变行为、热稳定性及循环稳定性进行了研究。结果表明:PAA水凝胶的三维网络结构能够有效地抑制Na2SO4·10H2O的相分离,形成均匀稳定的复合相变材料;复合相变材料具有较高的潜热及热稳定性,45次冷热循环证明了其良好的稳定性;加入Na2SO4·10H2O 质量5%的硼砂可显著改善复合相变材料的过冷现象,其过冷度降低至1.0 ℃;复合相变材料在Na2SO4·10H2O加热熔融时不发生泄漏。
PEI改性磁性壳聚糖微球的制备及其对布洛芬的吸附性能
高琦, 黄海龙, 韩卢, 徐敏
2020, 33(2): 165-171. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190402001
摘要:
采用共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子,然后在乳化体系中,以戊二醛为交联剂,通过席夫碱反应制备了改性磁性壳聚糖微球(Fe3O4@CS)以及聚乙烯亚胺(PEI)改性磁性壳聚糖微球(Fe3O4@CS/PEI)。采用红外光谱、X射线粉末衍射、磁滞回线测定、扫描电子显微镜和动态光散射对微球的结构、粒径以及磁性进行了表征,通过紫外-可见分光光度计研究了微球对布洛芬的吸附能力和重复利用率。结果表明,在微球制备过程中发生的席夫碱反应不会对纳米Fe3O4的晶型产生影响。微球均呈现出规整的球形,分布较窄,且具有一定的磁响应性,对布洛芬的吸附模型符合Langmuir吸附等温模型和二级动力学模型。随着PEI用量的增加,微球对布洛芬的吸附能力增强,经Langmuir吸附方程拟合的最大吸附量为138.63 mg/g。同时,微球具有良好的重复使用效率,重复5次后仍能达到初始吸附量的90%以上。
酪蛋白热解制备多孔碳及其超级电容器性能
肖建伟, 肖谷雨
2020, 33(2): 172-179. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190422001
摘要:
采用天然高分子酪蛋白为碳前驱体,在酸性条件下与植酸混合,植酸与前驱体中的酪蛋白形成了酸碱交联,经低温预碳化,再用KOH高温活化,制备了高比表面积的多孔碳材料(HPC)。将HPC作为活性物质构建了水系超级电容器,分别采用三电极超级电容器和对称两电极超级电容器体系对其电化学性能进行了表征。结果表明,所得多孔碳材料的比表面积高达3 567 m2/g。在三电极体系中,1 A/g电流密度下,HPC的比电容高达411 F/g。在两电极体系中,1 A/g电流密度下,HPC的比电容达235 F/g;在5 A/g电流密度下,8 000次充放电循环后,HPC的比电容仍达231 F/g。
基于配位键交联的自修复弹性体的合成及表征
柏至伟, 张治斌, 张雅娟, 汪济奎
2020, 33(2): 180-186. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190227002
摘要:
通过八甲基环四硅氧烷(D4)的开环平衡反应合成了端氨基聚二甲基硅氧烷(APT-PDMS),随后将APT-PDMS与二异氰酸酯反应生成预聚体,以2,6-二氨基吡啶(2,6-DAP)为扩链剂,合成得到有机硅弹性体(PDMS-PU),最后以Fe3+进行配位交联,制备了一系列自修复有机硅弹性体(PDMS-PU/M)。通过核磁共振、红外和紫外-可见光谱 、万能试验机、激光共聚焦显微镜分析表征了产物结构和材料的力学性能、自修复性能。结果表明:PDMS-PU/M具有优异的力学和自修复性能,拉伸强度可达1.96 MPa,自修复效率可达82.7%;通过控制Fe3+的含量,改变交联密度,可以实现材料强度和柔性之间的调节。
聚乙二醇型超支化聚酯胺的制备及表征
高翔, 罗静, 钱佳怡, 梁雪, 张一帆, 李小杰, 陈明清
2020, 33(2): 187-193. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190225002
摘要:
Mn=250的聚乙二醇二丙烯酸酯为A2单体(含有两个A基因的单体,其余类推),N-乙基乙二胺为B'B2单体,利用丙烯酸酯基和胺基的迈克尔加成聚合反应,一锅法合成了表面含丙烯酸酯键、骨架含聚乙二醇(PEG)、内部含叔胺的具有三维椭球状结构的超支化聚酯胺,并研究了其聚合动力学。利用咪唑对超支化聚酯胺进行改性,并初步研究了咪唑改性的超支化聚酯胺的pH响应性和水溶性。利用核磁共振氢谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、GPC-MALLS多角度激光散射系统表征了超支化聚酯胺的分子结构和化学组成。结果表明:聚乙二醇链段的引入能够赋予超支化聚酯胺水溶性;咪唑的引入有利于提高超支化聚酯胺的pH响应性。
可降解聚氨酯骨胶黏剂的研究
朱祺, 雷昆, 郑震, 王新灵, 肖海军
2020, 33(2): 194-199. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190226001
摘要:
ε-己内酯、乙交酯和DL-丙交酯为单体,丙三醇为起始剂,辛酸亚锡为催化剂,合成了不同分子量的聚酯三元醇。随后将合成的聚酯三元醇引入到聚氨酯(PU)体系中,得到聚氨酯骨胶黏剂。利用核磁共振氢谱和红外光谱表征了聚酯三元醇和聚氨酯胶黏剂的结构。用扫描电子显微镜、万能拉力试验机、差示扫描量热分析仪及恒温震荡箱等研究了不同分子量聚酯三元醇及填料的加入对胶黏剂表面形貌、压缩性能、玻璃化转变温度(Tg)、黏接强度及降解性能的影响。结果表明:含有理论数均分子量为400的聚酯三元醇并添加填料的聚氨酯胶黏剂(PU-6C400-F)显示出较好的综合性能,黏接强度为0.93 MPa,压缩强度与模量分别为12.5 MPa与128.0 MPa,该体系有望取代聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为骨胶黏剂使用。
CNC/角蛋白复合膜的制备及其染料吸附性能
钱迅南, 朱笑吉, 朱卫明, 余志成, 宋凯利
2020, 33(2): 200-206. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20190221001
摘要:
采用硫酸水解纤维素的方法制备纤维素纳米微晶(CNC),并将其与角蛋白溶液共混浇筑制备染料吸附膜。通过拉伸以及耐水性能测试等表征了其物理性能,并评价了其作为吸附剂对染料活性艳蓝KN-R的吸附能力。对比了CNC/角蛋白复合膜与纯角蛋白膜对活性艳蓝KN-R的吸附性能。研究表明,与纯角蛋白膜相比,CNC/角蛋白复合膜的耐水性能、力学性能及对染料的去除效率和吸附容量均大于纯角蛋白膜的相应值。此外,CNC/角蛋白复合膜对活性艳蓝KN-R的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型。