2026年 02期
新型聚酰胺酰亚胺纤维的制备及其力学性能增强
李玉瑶;崔旺;杨彬;刘雍;为有效提升聚酰胺酰亚胺（PAI）纤维的力学性能，促进其在阻燃防护领域的应用，采用湿法纺丝制备PAI纤维。首先探究PAI浓度、针头规格对PAI初生纤维力学性能的影响，其次通过改变热处理工艺和采用“循环湿法纺丝法”，实现了PAI纤维力学性能的显著提升。结果表明：当PAI质量分数为24%并且针头规格为26G时，PAI初生纤维的力学性能最佳，其应力和应变分别为21.20 MPa和20.62%；对PAI初生纤维进行高温处理引发其热亚胺化反应，随着温度的升高，热亚胺化反应愈发剧烈，PAI纤维的力学性能越优异，最佳热亚胺化反应温度为340℃，此时PAI-340纤维的应力和应变分别为86.16 MPa和19.12%；以340℃为终止温度，通过阶梯式升温对PAI初生纤维进行高温处理，设置的温度越多，阶梯式升温所提供的热量越少，热亚胺化反应程度越低，PAI纤维的力学性能提升程度越低；“循环湿法纺丝法”采用经220℃预加热后的PAI纤维为原料，再次通过湿法纺丝-热处理制备高强PAI纤维，所获得的PAI@220-340纤维的应力和应变分别为92.15 MPa和20.76%；该高强PAI纤维离火自熄，在阻燃防护领域具有巨大应用潜力。
高质子传导/低甲醇渗透型氨基酸固载磺化聚苯硫醚质子交换膜
张马亮;罗胜寒;张萌恩;隰奇洋;李振环;为优化及构建高速质子传输孔道，解决高质子传导率和低甲醇渗透率难以兼具的难题，以规模化生产的熔喷聚苯硫醚(PPS)非织造材料为基材，将氨基酸(酪氨酸、赖氨酸、甘氨酸、半胱氨酸)固载到磺化聚苯硫醚(SPPS)纤维膜上，用Nafion溶液浸渍涂覆及功能化改性后得到高导低渗质子交换膜(PEM)。结果表明：氨基酸上的大量极性基团诱导水分子形成SPPS三维网络连通结构，赋予复合膜良好的尺寸稳定性；通过氨基酸上氨基和羧基的功能化改性，改善了基体/基质界面作用，质子传输通道得到优化；复合膜的电导率在很大程度上取决于所固载氨基酸的质子转移能力，质子转移能力的顺序为—SH >—OH >—NH2；与Nafion膜相比，固载氨基酸的复合膜的吸水率均显著提高，溶胀率均显著下降，质子传导率均提高，而甲醇渗透率均降低；80℃条件下负载半胱氨酸的SPPS-Cys/Nafion复合膜的质子传导率最高为0.297 S/cm，其甲醇渗透率为7.6×10-7 cm2/s，在60℃和100%相对湿度(RH)条件下SPPS-Cys/Nafion复合膜单电池密度可达104.8 mW/cm2。
不同离子交联海藻酸盐水凝胶膜活化过硫酸盐对染料的快速去除
赵孔银;蒋俊;王明林;王文爽;陈敏;为解决传统高级氧化技术中非均相催化体系传质效率低导致其对污染物的催化效果降低的问题，以海藻酸钠(NaAlg)为膜材料，制备了不同过渡金属离子(Co2+、Ni2+、Cu2+和Zn2+)交联的海藻酸盐(MAlg)水凝胶膜。结合膜分离技术和过硫酸盐高级氧化技术，利用错流过滤的运行模式加快传质过程，考察了膜对染料橙黄G(OG)的降解性能；并通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)鉴定催化体系中的自由基种类。结果表明：催化性能最好的是海藻酸钴(CoAlg)水凝胶膜，1 min内对染料的去除率接近100%，说明膜分离技术的应用显著提高了催化降解性能；催化体系中起主导作用的是硫酸根自由基(~-)和羟基自由基(·OH)。
PAN/PDMS-GO混合基质膜用于大豆油生产中丙酮的回收
孟建强;余波;王超;张琛琛;刘志慧;董清朔;为了从大豆油/丙酮混合油中回收丙酮，采用聚丙烯腈(PAN)膜作为基膜，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层并掺入多层氧化石墨烯(GO)，制备了PAN/PDMS-GO混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)，并探究GO掺入量对复合膜的物理化学性质及溶剂回收性能的影响。结果表明：GO表面存在大量的羟基和羧基，在铂金(Pt)催化剂的作用下与PDMS交联剂的硅氢键发生反应，GO的掺入不仅可以降低膜的水接触角，提高对丙酮的溶解度，还增大了PDMS的交联密度；掺入适量GO后，PDMS层的力学性能和热稳定性均有所提升，表明GO与PDMS具有非常好的相容性；随着GO掺入量的增加，MMMs对丙酮的渗透通量下降，而油截留率提高，当GO质量分数为0.07%时，在1.8 MPa的工作压力下，PAN/PDMS-GO MMMs具有最佳的分离性能，对丙酮的渗透通量为3.87 kg/(m2·h)，油截留率高达100%，展现出在工业生产大豆油中溶剂回收方面的应用潜力。
基于声音激励的涤纶纱线固有频率分析
张美玲;吴培铭;陶落雁;刘霖轩;叶健青;杨耀林;为了研究纱线的固有频率，采用光谱仪及声源等设备搭建纱线振动检测装置，通过声音非接触式激励纱线振动，分析3种具有不同杨氏模量的涤纶纱线在不同纱线长度和拉伸力条件下受到声音激励后的共振现象，使用快速傅里叶变换法（FFT）得出纱线的固有频率。结果表明：纱线长度、拉伸力和杨氏模量对纱线的固有频率存在显著影响；纱线越长，固有频率越小；拉伸力越大，固有频率越大；纱线模量越大，固有频率越大；本文实验条件下，杨氏模量为2.3 GPa的涤纶纱线长度为30 cm时在9.8 cN条件下固有频率最大，为135 Hz。
蚕丝纤维的光老化降解机理分析
范杰;安硕;路海清;张蕊;方小济;为探究蚕丝纤维的光老化降解规律，评估蚕丝纤维的劣化情况，以生丝、熟丝、姜黄染色熟丝、靛蓝染色熟丝为研究对象，采用紫外线发生器对蚕丝进行光老化实验，结合单纤维强力机、纳米压痕仪、ATR-FTIR红外光谱、X射线衍射（XRD）技术，系统分析了不同时间光老化后蚕丝纤维的宏观/微纳米力学性能、分子二级结构及聚集态结构的演变特征。结果表明：生丝中的丝胶对丝素具有显著保护作用，其力学性能劣化速率显著慢于熟丝及染色熟丝；蚕丝纤维在光老化初期非晶区大分子链断裂，少量产物规整排列使蚕丝中β折叠结构占比和结晶度升高，纤维的模量和硬度提高，而断裂强度和断裂伸长率快速下降；而后，光老化破坏延伸至纤维的结晶区，β折叠结构占比降低，纤维结晶度、模量和硬度均下降，断裂强度和伸长率持续下降，纤维拉伸曲线的屈服区消失，纤维呈现脆性断裂特征。蚕丝结晶度与β折叠结构含量的变化趋势一致，二者均可指示蚕丝的最大割线模量及微观力学层面纤维截面模量和硬度的变化。此外，蚕丝非晶区酪氨酸（芳香族氨基酸）含量与纤维断裂伸长率具有高相关性，可作为评估蚕丝断裂伸长率劣化的有效表征指标。本研究明确了蚕丝纤维光老化的结构-性能演变机制及蚕丝光老化结构表征指标与其力学性能劣化的关系，为丝绸文物的老化程度评估、保护材料匹配及保护方案制定提供了科学参考。
Ni@d-Cu_2O抗菌材料的制备及其抗菌性能
张宝忠;韩煦;针对氧化亚铜(Cu_2O)易于被氧气氧化导致稳定性不足及抗菌时效较短的问题，通过液相还原法制备出一种Ni@d-Cu_2O-3抗菌材料，考察其抗菌性能，并分析抗菌机理。结果表明：该材料仅10 min内对大肠杆菌的杀灭对数值便可以达到2.95(即抗菌率99.89%)；同时，Ni@d-Cu_2O-3还拥有优秀的抗菌稳定性，即使在生理盐水中浸泡20 d后，Ni@d-Cu_2O-3仍然能够保持在10 min内对大肠杆菌57.63%的抗菌率；在抗菌过程中Ni@d-Cu_2O-3通过离子抗菌和氧化抗菌2种机制共同作用，实现对大肠杆菌的高效杀灭。
Cu-Fe-Mn层状氧化物钠离子电池正极材料前驱体的共沉淀制备及其电化学性能
艾常春;张弓;王梓涵;李芳欣;杨之胺;薛永萍;为克服传统固相合成法缺点，采用氨碱法和草酸盐共沉淀法分别制备了Cu-Fe-Mn系钠离子电池正极材料前驱体，并采用不同前驱体制备O3型Na0.9[Cu0.22Fe0.30Mn0.48]O2正极材料，对不同方法制备的前驱体及其正极材料的形貌结构和电化学性能进行分析。结果表明：2种不同方法制备的前驱体一次颗粒粒径均为100～200 nm，且分布均匀；以2种前驱体为原料制备的层状氧化物材料均为片状结晶，其中氨碱法制备所得层状氧化物粒径约为2μm，草酸盐沉淀法所得正极材料粒径约为5～6μm；二者晶体结构均为O3型层状结构，钠层间距分别为0.333 29 nm和0.327 34 nm；在0.1 C倍率下，氨碱法和草酸盐沉淀法所得氧化物的首圈放电比容量分别为90.50、90.04 mA·h/g,50圈后的比容量分别为89.26和80.92 mA·h/g，容量保持率分别为98.63%和89.87%。
基于单原子催化PMS产生单线态氧在水净化中的研究进展
王骏;毕思梦;褚梦旭;林雅洁;张阳;谭小耀;单线态氧(~1O2)是一种具有温和氧化电势的活性氧物种，可以通过单原子催化剂(SACs)活化过氧单硫酸盐(PMS)产生，对水中富电子污染物具有优异的反应活性和选择性。本文综述了SACs/PMS体系产生~1O2去除水中污染物的研究进展，从SACs的活性中心、~1O2的反应路径以及污染阻控效能等方面系统总结了单原子催化中~1O2的重要作用，详细分析了当前~1O2的检测方法和存在的问题，并展望未来的研究方向，旨在为开发绿色高效的单原子催化剂及发挥~1O2的选择性氧化优势提供参考。
基于改进CycleGAN网络的电磁层析成像算法
李秀艳;虞坤;王琦;张荣华;为解决电磁层析成像（electromagnetic tomography,EMT）图像重建中由于逆问题的高度非线性、不适定导致重建图像容易产生伪影的问题，提出了一种用于EMT图像重建的深度学习网络——带注意机制的循环生成对抗网络（CycleGAN-AM）。该网络由2个GAN网络构成，通过双生成器、双鉴别器可以捕捉更多的非线性特征；在生成器中使用全局注意力（GAM）来学习信道依赖关系，提高了CycleGAN-AM的准确性和可解释性。通过仿真和金属检测实验评估了本文所提出算法的性能。成像结果表明：CycleGAN-AM能够准确地恢复被测对象的边界，并且可对新的电导率分布（尺寸/数量变化的被测对象）和噪声干扰下的被测对象进行有效的重建；与传统的智能学习方法相比，CycleGAN-AM可使成像精度提升10%以上。