最新刊期
      2023 年 第 36 卷 4 期

        综述

      • 马倩倩,刘捷,万纪强,邱建华,汤克勇,张军,郑学晶
        2023, 36(4): 395-409. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.001
        摘要：丝素蛋白具有良好的生物相容性、生物降解性和体内低炎症反应，在生物医用领域具有广阔的应用前景。但是，再生丝素材料的力学性能和生物活性有待于进一步提高以满足不同组织工程的需要。纤维素来源广泛，成本低，具有良好的机械性能，以纤维素及其衍生物为原料制备的增强复合材料引起了广泛关注。以纤维素和丝素蛋白为原料，采用不同溶剂体系，制备高性能复合材料近年来已成为天然高分子领域有趣的工作。本文介绍了丝素蛋白和纤维素的结构、性能及相关应用，对纤维素与丝素蛋白的溶剂体系进行了分类，综述了不同纤维素/丝素蛋白复合材料形式（膜、凝胶、纤维等）的最新进展。  
        关键词：纤维素;丝素蛋白;复合材料;生物医学   
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        发布时间：2023-02-18
      • 左杏薇,张文枭,曲丽君,张学记,苗锦雷
        2023, 36(4): 410-429. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.002
        摘要：随着可穿戴电子产品和智能纺织品的出现，人们对节能和有效个人体温调节的强烈需求引起了研究人员的广泛关注。为了实现人体热舒适，个人热管理成为调节和平衡人体与周围环境热交换的重要策略。织物作为人体与环境之间物质和能量交换的界面，在控制人体皮肤周围的微气候方面起着不可或缺的重要作用。智能纤维和纺织品具有重量轻、良好的机械柔性、多响应性以及优异的温度调节能力，是个人热管理应用中迫切需要的。本文介绍了用于个人热管理的新兴材料和策略，并根据其热功能进行了分类，包括根据具体应用领域和个人需求进行个人制冷、取暖和恒温的分类。最后，还对用于个人热管理应用的智能纤维和纺织品的机遇和挑战进行了批判性思考。  
        关键词：智能纤维和纺织品;个人热管理;冷却/加热;热辐射;自我体温调节   
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        发布时间：2023-02-18
      • 郑博文,姬峰,邓呈维,赵建伟,王东
        2023, 36(4): 430-445. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.003
        摘要：高温质子交换膜燃料电池 （HT-PEMFCs） 因耐 CO 能力强，可用重整气直接进料，水热管理简单等，可有效解决氢源问题，助力双碳目标的实现。作为HT-PEMFCs的核心部件，高温质子交换膜 （HT-PEM）近些年来备受关注，特别是最具应用前景的磷酸掺杂聚苯并咪唑（PA-PBI）电解质膜。本文综述了PA-PBI电解质膜的种类、制备工艺、质子传输机制以及性能、寿命方面的研究进展;着重总结了PA-PBI电解质膜在性能、寿命方面面临的挑战如高质子电导率与高机械性能的矛盾、成膜性差、磷酸流失过快、机械稳定性与抗氧化稳定性差等;重点探讨了提升PA-PBI电解质膜的手段如分子结构改性、接枝、交联、有机无机复合掺杂等;展望了PAPBI电解质膜的未来发展方向。  
        关键词：聚苯并咪唑;高温质子交换膜燃料电池;高温质子交换膜;高分子改性   
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        发布时间：2023-02-18
      • 姜纯强,闫嘉倩,冯继芳,高建平,许国贺
        2023, 36(4): 446-458. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.004
        摘要：高分子水凝胶是一类在医学、制药、软骨组织工程、人工肌肉、仿生制动器和吸附剂等领域具有广泛应用前景的高分子材料，但是由于高分子水凝胶的机械强度较低，很大程度上限制了其应用。近年来，高分子增强水凝胶受到许多国内外科学家的广泛关注。研究证明，增强后的高分子水凝胶具有抗溶胀性、较强的韧性、超高机械强度的特点，具有显著的应用价值。本文介绍了高分子水凝胶的概念、高分子水凝胶增强的机理，并详细归纳了高分子增强水凝胶的制备策略，主要包括浸泡在电解质溶液中制备水凝胶、纳米复合水凝胶、多网络水凝胶，总结了最新的研究进展。最后，基于目前高分子水凝胶存在的一些问题（如部分水凝胶生物相容性差、水凝胶在人体内无法降解、导电性差等），对未来高分子增强水凝胶发展以及可用于扩大天然材料应用领域、生物领域、环境修复领域做出了展望。  
        关键词：高分子水凝胶;增强;制备策略;机理   
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        发布时间：2023-02-18

        研究论文

      • 温亮,尹甜,薛亚奇,马建功
        2023, 36(4): 459-465. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.005
        摘要：乙交酯是聚羟基乙酸的单体，乙交酯的合成直接影响聚羟基乙酸的合成。一般用羟基乙酸（酯）制备乙交酯，但是，制备乙交酯的缩聚过程需要真空高温的条件，消耗大量的能量。共沸缩聚-解聚法制备乙交酯的缩聚过程，具有条件温和、无催化剂、溶剂可回收的优点。羟基乙酸通过共沸缩聚-解聚法得到乙交酯。用X-射线粉末衍射、红外分析、差热分析等方法对聚羟基乙酸低聚物进行了表征。结果表明:羟基乙酸制备的聚羟基乙酸低聚物是一种半结晶聚合物，聚羟基乙酸低聚物解聚得到产率为81.26%和纯度为89.29%的乙交酯，并且解聚反应残渣可以重复利用来制备乙交酯。  
        关键词：羟基乙酸;聚羟基乙酸低聚物;乙交酯;缩聚;解聚   
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        发布时间：2023-02-18
      • 范正明,杨洋,郭荣鑫,刘兴姚,刘荟,闫宏远
        2023, 36(4): 466-480. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.006
        摘要：通过多壁碳纳米管（MWCNT）共混改性氯丁橡胶（CR），得到了具有电阻-应变响应特性的复合材料。随着碳纳米管含量增加，材料的强度和刚度显著提升。MWCNT 含量的导电渗流阈值为4.75 wt%，含量超过该值，MWCNT在橡胶基体内部形成隧穿导电网络，材料具有导电能力。静态和循环载荷下材料的电阻-应变响应测试分析表明，当MWCNT含量为8 wt%时，材料的电阻-应变响应灵敏系数GF>418，体现出良好的应变感知特性。随着MWCNT含量增加，GF值逐渐减小，同时电阻-应变响应的稳定性下降，并出现肩峰效应，证明过高的碳纳米管含量对导电网络随变形发生的破坏与重构产生不利影响。最终通过数字图像相关法（DIC）和电子遂穿效应理论模型，对上述电阻-应变响应机理进行了分析。  
        关键词：多壁碳纳米管;氯丁橡胶;电阻-应变响应;大应变监测;隧道效应   
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        发布时间：2023-02-18
      • 李德龙,康继航,田双飞,张洪,许诗琪,熊璐璐,崔旭东,王锋,黄炎昊
        2023, 36(4): 481-494. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.007
        摘要：本文对端羟基聚丁二烯丙烯腈液态橡胶（丁腈羟，HTBN）进行端基化改性，合成带不同光活性端官能团的遥爪型丁腈羟（HTBN）预聚物，并最终通过光固化制备了不同分子链结构的丁腈羟型聚氨酯（BNPU）介电弹性体。研究表明，随着前驱体HTBN分子链长度的增加，固化交联后BNPU 弹性体的线性链缠结网络密度增加，使得弹性体的模量（Y）和断裂伸长率（EB）分别最高增加到1.89 MPa与112.26%，同时使弹性体的玻璃化转变温度（Tg）降低。根据活性封端基团的不同，采用季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）封端的HTBN 预聚物，光固化后的BNPU 弹性体内部形成较大体积位阻的局部交联区域，可使BNPU 弹性体的Tg升高，热分解速率降低，同时相分离导致的界面极化增强，从而进一步提升弹性体介电性能:使BNPU 弹性体样品在103 Hz频率下介电常数（ε'）最高达到807，介电损耗保持在1以下。最终局部大位阻交联结构和一定量的氰基结构可协同赋予BNPU 弹性体优异的综合电机械性能，克服了纯聚氨酯和高交联度丁腈橡胶模量大、易击穿的问题。  
        关键词：丁腈羟;聚氨酯弹性体;分子结构;局部交联;介电性能   
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        发布时间：2023-02-18
      • 谢锋历,杨帅,熊巧巧,古卓玮,彭承俊,肖哲,龚林林,袁煜艳,梁智英,佘振银,夏金魁,蔡江伟,李安,刘坤
        2023, 36(4): 495-504. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.008
        摘要：聚共轭二烯烃微观结构直接影响产品弹性、结晶性、耐热性、加氢、阻尼等性能。为系统探索四氢呋喃基胺-醚类调节剂（PA）对共轭二烯烃阴离子聚合微观结构的影响，本文选取N，N-二甲基四氢糠胺（DMTHFA）、N-四氢糠基吗啉（THFM）、N-四氢糠基哌啶（THFHP）和N-四氢糠基吡咯（THFP）四种高效调节剂对正丁基锂（n-BuLi）引发丁二烯（BD）、异戊二烯（IP）和间戊二烯（PD）阴离子聚合的影响，同时与工业常用的四氢呋喃（THF）进行对比。通过核磁共振氢谱（1H-NMR）数据分析表明:（1）四氢呋喃基胺-醚类调节剂都具有微量高效调节作用，可用于生产中高支化度聚丁二烯橡胶（10%~88%）及聚异戊二烯橡胶（10%~89%），但聚间戊二烯1，2-结构含量仅能在20%~38%范围内调控摩尔比（PA/Li≤4.0）;（2）在DMTHFA 和THFM 调节剂作用下，聚丁二烯和聚异戊二烯支化结构随着温度升高而降低，聚间戊二烯支化结构却略有增加，且DMTHFA 调节剂对温度不敏感;（3）反应釜放大SEBS实验表明该类型调节剂能显著提升聚合速率，调节能力及加氢性能均优于现有工业装置醚类调节剂，具有工业化前景。  
        关键词：胺-醚类调节剂;共轭二烯烃;阴离子聚合;微观结构;支化结构   
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        发布时间：2023-02-18
      • 易锦华,王玲,商波,何建新,雷惊雷
        2023, 36(4): 505-513. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.009
        摘要：采用分子动力学方法构建了不同交联程度的二乙醇胺/双酚A缩水甘油醚环氧树脂体系（DEA/DGEBA）及氧化断裂损伤的交联DEA/DGEBA 模型。在此基础上，分析了交联程度和氧化程度对DEA/DGEBA 体系的玻璃态转变温度和模量的影响，并对交联度、氧化程度耦合的DEA/DGEBA 环氧树脂的玻璃态转变温度和力学性能进行了正交模拟和极差分析。结果表明在较高的交联度下，氧化程度对DEA/DGEBA 体系力学性能影响强于交联度，而对于玻璃态转变温度的影响则与之相反。该模拟结果能准确匹配DEA/DGEBA 环氧树脂固化实验的测量结果，并对热氧老化实验起到较好的支撑。  
        关键词：环氧树脂;热氧损伤;分子动力学模拟;交联   
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        发布时间：2023-02-18

        知识介绍

      • 郭晓杰,朱丹,沈健
        2023, 36(4): 514-520. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.010
        摘要：凝血是常见的生理和病理现象。凝血的发生是一系列级联的化学反应，首先是凝血因子在内在或外来因素的触发下产生凝血酶原的激活物，使得凝血酶原转化为凝血酶，纤维蛋白原在凝血酶的作用下，脱去多肽链段转化为纤维蛋白单体，与相邻单体聚合形成纤维蛋白聚合物，最终与血液环境中的血小板、红细胞和内皮细胞等形成网络结构血凝块。本文从大分子化学和物理角度，分析了凝血过程中凝血酶、纤维蛋白的大分子反应和结构变化。  
        关键词：凝血;生物大分子;凝血酶;纤维蛋白;高分子化学   
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        发布时间：2023-02-18

        教学

      • 孙璐璐,万雨卓,高明星,肖明月,李相元,冯岸超,张立群
        2023, 36(4): 521-528. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.011
        摘要：可自修复、可重复利用的热固性材料的设计与开发，是近年高分子材料的研究热点之一。本着为高分子教学实验探索更多可能性的初衷，本工作采用对苯二甲醛、双官能度聚醚胺和三官能度聚醚胺为原料，构建了席夫碱型的交联网络结构，成功制备了一种可自修复、可重塑的热固性材料。由于材料中含有大量的亚胺键（—C=N—），在中温（80~100 ℃）下发生快速且可逆的亚胺网络重排反应，材料表现出良好的自修复和重塑行为。实验条件温和且操作简便，适合作为材料类教学实验和中学生科普实验进行推广。  
        关键词：动态共价键;席夫碱键;交联;自修复;重塑;实验教学   
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      • 沙野,赵呈孝,曹绪芝,雷文,罗振扬
        2023, 36(4): 529-534. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.012
        摘要：在工科专业工程教育认证的要求下，通过专业课培养学生解决复杂工程问题的能力成为落实毕业要求达成的关键，但如何提炼与专业相关的复杂工程问题，并渗透教学过程，成为当前专业课教学的普遍难题。《高分子物理》是高分子材料与工程专业的核心基础课程之一，本文以《高分子物理》为例，围绕毕业要求设置了面向产出的课程目标，并通过对复杂工程活动的真实场景进行提炼与模拟，形成了复杂工程问题案例库，建立了高分子物理复杂工程问题案例式课堂教学模式。教学改革实践表明，案例式课堂教学在培养学生解决复杂工程问题的能力方面取得了良好的效果。  
        关键词：高分子物理;工程教育认证;案例式教学;复杂工程问题   
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        发布时间：2023-02-18
      • 吴锦荣,靳必强,郑静
        2023, 36(4): 535-538. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2023.04.013
        摘要：在新工科建设中，部分工科核心课程的教学面临学生普遍认为下车间是低级工作的想法而导致的学习抵触情绪，以及课程内容抽象性强、知识发散、内容枯燥、工艺陈旧等问题。本文以高分子材料与工程专业的核心课程《聚合物合成原理及工艺学》为例，分析了该课程的“痛点”，并针对性地提出了有效解决办法，使得该课程总体目标达成度、学生工程意识和解决工程问题的能力得到明显提高，为培养“下得去、上得来、懂技术、懂管理”的新型工科人才提供了借鉴。  
        关键词：新工科人才;聚合工艺;工艺仿真;教学改革   
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