最新刊期
      2024 年 第 37 卷 第 11 期

        综述

      • 张泽平,容敏智,章明秋
        2024, 37(11): 1503-1523. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.180
        摘要：含有特定官能团、分子结构或者功能填料的功能高分子材料在电子信息、能源、生物医用等高新技术领域有着广阔的应用前景。由于功能高分子材料在制造和使用过程中，不可避免地会遭受损伤，以及化学成分和分子结构的变化，从而导致功能的衰减甚至丧失。自修复功能高分子可以在一定的外场作用下，通过化学或物理作用，实现非结构功能的恢复，显著提高材料的服役寿命和耐久性。本文综述了机械力、电场、光、微波、磁场、直接加热、湿度/水和化学试剂等外场条件激发的自修复功能高分子的研究进展，并仔细分析了各类激发方法的基本原理、实施过程和特点。在此基础上，进一步讨论了该领域的挑战和发展趋势，希望能推动自修复功能高分子材料的实际应用发展。  
        关键词：自修复;外场作用;功能恢复;功能高分子;高分子复合材料   
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        发布时间：2024-11-20
      • 陈辉,汤冬梅,江乐杰,叶闰平,张荣斌,冯刚,孟帅
        2024, 37(11): 1524-1534. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.143
        摘要：以分子玻璃为成膜树脂制备的光刻胶是极紫外光刻胶领域的研究热点。本文介绍了分子玻璃光刻胶的主要结构，搜集整理分子玻璃的期刊文献与专利文献，根据分子拓扑结构将分子玻璃分为树枝状、环状、其他形状三大类，按照国别及公开时间列举代表性研究成果，分析了不同结构的分子玻璃的性能，总结了分子玻璃光刻胶应用现状并展望其未来发展趋势。  
        关键词：分子玻璃;光刻胶;专利   
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        发布时间：2024-11-20
      • 刘孟珂,颜春,祝颖丹,袁清鹏,陈刚,刘东,徐海兵,沈江南
        2024, 37(11): 1535-1549. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.130
        摘要：纤维增强热塑性树脂基复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、成型周期短、生产效率高且可回收再利用等优点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源、化工等领域。纤维增强热塑性树脂基复合材料通过与金属的连接可充分发挥两者各自的优越特性，同时减轻其重量而备受关注，实现两者之间的可靠性连接已成为研究的热点之一。本文综述了热塑性树脂基复合材料与金属采用激光焊接、热压、注塑成型、超声波焊接、摩擦焊接、电阻焊接等热熔连接技术的原理以及金属表面处理和连接工艺条件对界面粘结性能的影响，分析了各种连接技术的优缺点，进一步对热塑性树脂基复合材料与金属热熔连接技术的发展趋势进行了展望。  
        关键词：纤维增强热塑性树脂基复合材料;金属;连接技术;表面处理;粘结性能   
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        发布时间：2024-11-20
      • 祁鑫
        2024, 37(11): 1550-1569. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.166
        摘要：聚烯烃具备质轻、价廉、性能可调、易加工等优点，广泛应用于我们的日常生产生活中。但由于难降解、难回收，聚烯烃在给我们生活带来便利的同时也引起了严重的白色污染问题。将共价自适应网络引入聚烯烃不但有利于实现聚烯烃的回收利用，还可赋予聚烯烃高附加值，是解决白色污染问题的重要措施。本文详细介绍了聚烯烃共价自适应网络的设计策略，包括动态共价键的类型和网络的构建方式（化学改性法、直接聚合法和聚合后修饰法）,总结了聚烯烃共聚自适应网络在回收利用、自修复、焊接、形状记忆、增容等方面的应用，并对未来的发展进行了展望。  
        关键词：聚烯烃;共价自适应网络;回收;自修复   
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      • 刘美琴,赵玉梅,石红翠,马小龙
        2024, 37(11): 1570-1580. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.177
        摘要：近年来，非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)的研究重点已经不单是探索可靠的合成路线，功能性NIPU逐渐成为新的研究热点之一。本文首先总结了NIPU的4种合成方法，介绍了各方法的特点，其中环碳酸酯开环法以其高效、便利的特点，在生物基NIPU、功能性NIPU中被广泛采用。之后，文章重点探讨了NIPU在自修复、可再加工性、形状记忆和水性化等功能性研究方面的进展，这些功能性研究不仅提升了NIPU在可持续发展以及环境安全等方面的优势，也增加了NIPU技术落地的可能性。  
        关键词：非异氰酸酯聚氨酯;合成;功能性   
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        发布时间：2024-11-20

        研究论文

      • 樊嘉兴,陈栋祥,宋妍,李国良
        2024, 37(11): 1581-1588. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.190
        摘要：通过向聚氨酯分子链中引入多级氢键与酰腙键，制备了一种可回收的高强自修复聚氨酯。以聚四氢呋喃醚二醇为软段，以4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，含多级氢键和酰腙键的扩链剂为硬段，通过逐步聚合得到聚氨酯材料。一方面，合成的聚氨酯分子链中的多级氢键赋予材料自修复性能，并且可以调控其力学性能；另一方面，在酸性条件下动态共价键酰腙键可以断裂，进而实现聚氨酯材料的降解与再生资源化。结果表明，在35 ℃，24 h条件下，聚氨酯材料的修复效率可达到91.6%，通过原位变温红外对自修复机理进行了探究。进一步研究了自修复聚氨酯材料的降解性能，有助于实现聚合物的再生资源化与碳资源高效回收，推动高分子材料全生命周期减污降碳协同增效。  
        关键词：自修复;聚氨酯;回收   
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        发布时间：2024-11-20
      • 郑加刚,张学超,王浩志,张小珂,赵艳芳,廖小雪
        2024, 37(11): 1589-1596. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.202
        摘要：三叶天然橡胶因其卓越的物理机械性能而被广泛应用于社会生产生活中，其在需求量较大和应用广泛的同时，仍面临着种植地有限、病虫害和高成本等问题。蒲公英橡胶作为当前最具发展潜力的产胶植物之一，研究不同种植地的蒲公英橡胶组分和结构对于解决天然橡胶资源紧缺具有重要意义。本文采用溶剂法和酶解法提取蒲公英橡胶，分析其杂质含量、氮含量、灰分含量、凝胶含量，以及塑性初值和塑性保持率等理化性质。同时，利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)对三叶天然橡胶和蒲公英橡胶的结构进行表征。结果表明，用溶剂法提取的蒲公英橡胶中，新疆产的蒲公英橡胶杂质含量、灰分含量高于内蒙古产的，而氮含量、凝胶含量、塑性初值、塑性保持率则低于内蒙古产的。酶解法提取的橡胶中，新疆产的蒲公英橡胶灰分含量高于内蒙古产的，而杂质含量、氮含量、凝胶含量、塑性初值、塑性保持率均低于内蒙古产的；同种方法提取的不同产地的蒲公英橡胶分子量相差不大；不同提取方法和不同产地的蒲公英橡胶在结构上与天然橡胶相同，均为顺-1,4-聚异戊二烯。  
        关键词：蒲公英橡胶;产地;提取方法;理化性质;结构   
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        发布时间：2024-11-20
      • 边智宇,张芳,孟祥红,刘炳杰
        2024, 37(11): 1597-1607. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.174
        摘要：以明胶和N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)为原料，通过自由基共聚反应，成功合成了具有温度响应性的接枝共聚物明胶-g-聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(GPD)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、纳米粒度分析仪、分光光度法、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、旋转流变仪和细胞毒性试验对GPD进行表征和分析。结果表明，当DEAM的用量为0.25 mL时，合成的GPD具有快速且可逆的温度响应性，测得的相转变温度(LCST)为29.5 ℃。随着温度升至LCST以上，GPD水溶液会由无色透明变为白色不透明。进一步探究发现，在临近LCST时，小的温度变化便会引起溶液体系中GPD与水分子之间亲-疏水相互作用的改变，进而引发GPD分子链重排，出现“水合-脱水”现象，即发生相转变。  
        关键词：明胶;N,N-二乙基丙烯酰胺;纳米凝胶;温度响应性;相转变   
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        发布时间：2024-11-20
      • 蔡永祺,梅启林,姜端洋,徐建蓉,高琳沁,丁国民
        2024, 37(11): 1608-1619. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.100
        摘要：为了同时提高聚丙烯酸酯弹性体的强度和变形能力，通过光预聚工艺制备了不同黏度的液态丙烯酸酯树脂，使用过氧化苯甲酰(benzoyl peroxide，BPO)和N, N-二甲基苯胺(N, N-dimethylaniline，DMA)作为固化体系并提供配位原子与锌离子(Zn2+)产生金属配位键，增加分子链间的相互作用以提高聚合物的力学性能。研究发现在固化过程中树脂由淡黄色变为紫色，固化完全后最终变为绿色。深入探究了此体系颜色变化的原因，进而揭示Zn2+与聚合物分子链的配合机理：Zn2+同时与DMA中的N原子和BPO中的O原子产生配位键，当N、O上带有自由基时体系表现出紫色，无自由基时则表现为绿色。基于以上配位机理，Zn2+与分子链产生的配位键位于链端，极大地提高了弹性体的断裂伸长率，使制备的金属配位丙烯酸酯弹性体的断裂伸长率可从基体的630%提升至7400%。基于金属配位键的弱键特点，研究发现适当的热处理可调节配位键的数量，经过150 ℃加热处理后，相比于无配位体系，Zn2+配位丙烯酸酯弹性体的拉伸强度提高了28.6%，并且断裂伸长率提高了39.3%，即可同时提升弹性体的强度和变形能力。该研究为金属配位丙烯酸酯弹性体、高延伸丙烯酸酯弹性体的制备提供新思路，制备的弹性体可作为密封件、柔性传感器基体等在对材料的延展率有高要求的应用场景下使用。  
        关键词：光预聚;丙烯酸酯弹性体;金属配位机理;大变形能力   
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        发布时间：2024-11-20
      • 张世忠,贺丽娟,孔得力,刘圆圆,王孟,刘韬,张晚林,黄红岩,李文静
        2024, 37(11): 1620-1627. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.170
        摘要：酚醛气凝胶形成的关键之一在于溶液的聚合诱导相分离反应过程中溶胶凝胶的转变，反应溶剂极性对溶胶凝胶转变具有重要影响。为研究反应溶剂极性对酚醛溶胶凝胶过程及其气凝胶结构的影响，选取正戊醇、乙醇和乙二醇三种不同极性的醇类溶剂作为反应溶剂，采用常压干燥和超临界干燥两种方式，制备出不同孔结构的酚醛气凝胶，通过扫描电镜等详细研究了气凝胶结构。结果表明，以正戊醇为反应溶剂制备的酚醛湿凝胶，不受干燥方式的影响，可以得到理化性质和孔结构稳定的酚醛气凝胶，高温热解以后的碳气凝胶仍不受前期干燥方式的影响。本工作通过对比研究不同极性反应溶剂和干燥方式制备的酚醛气凝胶，明确了在正戊醇溶剂中酚醛可以有效进行溶胶凝胶过程，得到颗粒堆积紧密、骨架稳定的多孔结构，避免了后期干燥方式对酚醛气凝胶理化性质和孔结构的影响。这些结果为酚醛气凝胶的规模化生产和实际应用提供了技术支撑。  
        关键词：酚醛气凝胶;溶剂效应;溶胶凝胶;常压干燥;超临界干燥   
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        发布时间：2024-11-20
      • 李丽,林烁,张伟华,刘庆华
        2024, 37(11): 1628-1635. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.155
        摘要：本文通过静电纺丝法制备出了左旋聚乳酸(PLLA)、PLLA/聚吡咯(PPy)和PLLA/聚环氧乙烷(PEO)纤维膜，然后利用化学聚合法在上述薄膜表面制备导电PPy薄膜，并将上述样品制备成压阻式柔性压力传感器，研究其传感性能。研究发现，通过控制纤维的组成成分，可以调控PPy的沉积形貌及电导率，并影响传感器性能。其中，PLLA纤维膜具有强疏水性，PPy膜包覆在纤维四周或纤维间出现结膜现象，与PLLA纤维膜复合效果差，部分纤维表面上不能沉积PPy，四探针法测得其电导率仅为0.002 S/cm。PLLA/PPy纤维膜亲水性较好，可在其纤维周围形成表面光滑、连续致密的PPy膜，PPy与PLLA/PPy纤维膜的复合效果远高于PLLA纤维膜，电导率为0.51 S/cm。PLLA/PEO纤维膜亲水性最强，且PEO溶于水可增加纤维表面的粗糙度，利于吸附吡咯单体进行聚合，生成颗粒状的、连续的PPy膜，电导率为0.62 S/cm。这种表面形成的颗粒状微结构提高了形变能力，制备成压阻式柔性压力传感器时的传感性能最优异。  
        关键词：静电纺丝膜;聚吡咯;形貌;电导率;压阻式柔性压力传感器   
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        发布时间：2024-11-20
      • 张姗姗,张强,马兴飞
        2024, 37(11): 1636-1644. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.185
        摘要：高性能水凝胶具有优异的韧性、导电性和传感功能，被视为制备柔性可穿戴传感器理想的候选者。然而，水凝胶面临着机械性能与电化学性能之间的权衡，限制了其在柔性可穿戴传感器中的广泛应用。为了解决水凝胶机械性能与电化学性能之间难以兼容的矛盾，本文将NaCl引入聚乙烯醇/聚丙酰胺(PVA/PAM)双网络水凝胶中，采用一锅法制备了PVA/PAM/NaCl (PAN)导电水凝胶。NaCl的添加为PAN水凝胶引入了物理缠结，并提供了致密的三维网络结构。PAN水凝胶不仅具有优异的力学性能，包括1.06 MPa的拉伸强度、1550%的拉伸应变和2.79 MPa的压缩强度，同时表现出较高的电导率(2.25 S·m–1)。此外，PAN水凝胶应变传感器的灵敏度为1.089，且具有较高的线性相关性(R2=0.988)，能够精确可靠地检测人体运动。通过将PAN水凝胶传感器装配在人体的不同位置，能够精准地识别不同肌肉运动产生的信号。  
        关键词：聚乙烯醇;柔性可穿戴;水凝胶;离子导电   
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        发布时间：2024-11-20
      • 徐云慧,王仕峰,涂辉,Zaheer ul Haq,邓敏,徐顺康,丛后罗
        2024, 37(11): 1645-1653. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.172
        摘要：以导电石墨烯和导电炭黑为功能填料，以丁腈橡胶(NBR)为基胶，制备出导电性能较好的导电橡胶材料。以导电石墨烯为变量设计了6种不同的组分，开展了复合材料塑性、硫化性能、基本性能、力学性能、老化性能、高温性能性能、导电性能和电磁屏蔽效能实验，探究了加入导电石墨烯对导电炭黑/丁腈橡胶复合材料性能的影响规律。结果表明，在导电炭黑/丁腈橡胶复合材料中加入导电石墨烯，可提高复合材料的导电性，使之作为导电橡胶使用，如填充3份以上(质量份)石墨烯，材料具有一定的电磁屏蔽功能；也能降低复合材料的硫化时间，降低生产成本；导电石墨烯的添加对丁腈橡胶复合材料的热氧老化性能影响较大，但对高温性能影响较小；另外，导电石墨烯的添加会降低复合材料的力学性能，拉伸强度和撕裂强度降低率分别为7%和7.4%。在后续的研究中，将针对导电石墨烯在橡胶中的分散情况进行研究，改善其与橡胶材料的相容性。  
        关键词：导电石墨烯;乙炔炭黑;丁腈橡胶;导电性能;拉伸强度   
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        知识介绍

      • 陈敦奎,张驰,涂文艳,李诗玮
        2024, 37(11): 1654-1662. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.161
        摘要：熔融沉积成型(FDM)以其成本低、操作简易、适用性广、可靠性强等优点成为应用最为广泛的3D打印技术之一，在汽车、航空航天、医疗等多个领域受到广泛关注。对FDM领域专利申请情况进行统计和分析，重点从专利申请趋势、专利布局区域、专利申请人、专利技术主题等维度全面展示了该领域的专利布局情况。结果表明：我国FDM专利申请量自2011年开始快速增长，目前已成为该领域专利申请量最多的国家，但海外专利申请量相对于欧美国家偏少；FDM专利的各技术分类中，成型设备专利申请量自2015年开始快速增长，逐渐成为专利数量最多的技术分类，创新主要集中在喷头、送料机构、运动机构和加热原件等部件中；通过对比全球主要专利申请人的专利技术特点，建议我国FDM领域创新主体加大在数据处理和成型材料方面的研发投入，加强产学研合作和海外市场专利布局，构建具有行业领先优势的高价值专利组合。  
        关键词：增材制造;3D打印;熔融沉积成型;专利分析   
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        发布时间：2024-11-20

        教学

      • 犹阳,李云琦
        2024, 37(11): 1663-1669. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.139
        摘要：《高分子材料研究方法》是高分子材料与工程专业本科教育的必修课程，在发展新质生产力的时代背景下，针对现有课程限于表征方法及相关原理知识的碎片化问题，将材料共性的组成-工艺-结构-性质关系这个知识系统与聚氨酯材料制备、应用和回收利用的技术体系结合起来，构建了前沿与基础相结合的高分子材料表征方法的系统教学设计。在实际教学中，融合思政内容的辨证法、可持续发展和新质生产力等思想，采用探讨式教学引导学生参与翻转讨论，激发学生的自主学习积极性，使其熟练掌握高分子材料表征方法的核心知识和技能。该教改实践顺应发展新质生产力的时代需求，为高分子材料研究必需的系统知识和技能教学提供了参考。  
        关键词：新质生产力;材料表征方法;聚氨酯;系统教学   
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      • 木肖玉,徐源廷,刘丹,高雪芹,丁春梅,任世杰,冉蓉,赵长生
        2024, 37(11): 1670-1675. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.217
        摘要：新一轮的产业革新和科技革命带来了重要的发展机遇，高等教育作为引领时代发展的重要力量，也应成为推动时代变革的先驱。围绕人才培养的中心目标，培养具有较强工程实践能力、强烈创新意识以及宽广国际视野的拔尖创新人才，既是新时期高校人才培养的重要目标，也是满足新经济发展人才需求的主要途径。为培养一流的高分子材料类拔尖创新人才，四川大学(川大)结合高分子材料类专业特点和学校多学科优势，深化科教、产教融合，突出川大工科特色，创新教育模式，从培养方案、课程体系、师资队伍、培养过程和管理机制等方面进行了全面改革，构建了“科教融汇、产教融合”的高分子材料类“本硕博”贯通式拔尖创新人才培养模式。本研究对于高校“本硕博”贯通式人才培养具有一定的借鉴意义和推广价值。  
        关键词：“本硕博”贯通;科教融汇;产教融合;高分子材料类;人才培养模式   
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        发布时间：2024-11-20
      • 曹金星,汤兵,张敦谱,张辉
        2024, 37(11): 1676-1682. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.160
        摘要：《高分子物理》是南京晓庄学院复合材料与工程专业的核心课程，涵盖了从微观结构到材料表征技术的广泛知识。然而，传统的讲授方式无法充分挖掘学生对深层次知识的渴望，也不足以激发学生的学习热情与创新潜能。针对这一现状，本研究对课程内容进行整合和优化，融入熔融沉积建模(FDM) 3D打印鞋垫开发案例，课程内容涵盖了理论教学与实践教学的结合以及跨学科知识整合和创新能力培养，采用项目式学习等教学方法，增强了学生的综合能力和创新思维。教学效果评估显示，整合优化后的课程有助于学生深入理解高分子物理知识，提升解决实际问题的能力，并提高了学生满意度，为学生未来在学术或职业方面发展奠定了良好基础。  
        关键词：高分子物理;课程整合;教学优化;3D打印   
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        发布时间：2024-11-20
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