1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
基于温轮胶(WG)和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)这两种增稠剂的特点, 将二者复掺以解决严酷环境下薄层施工用水泥基大流态砂浆易开裂的问题。研究中通过对比WG、HPMC及复合增稠剂的作用效果, 明晰了复合增稠剂对大流态砂浆工作性能、力学性能及抗裂性能的影响规律, 并结合冷冻扫描电镜对复合增稠剂抗裂作用机理进行了剖析。结果表明: 单掺WG、HPMC均无法解决严酷环境下砂浆开裂的问题; 复合增稠剂在保水性和抗裂性能上表现更优, 且砂浆弹性模量降低, 柔韧性提升, 夏季在室外暴晒也不会开裂。砂浆抗裂机理在于复合增稠剂融合了WG和HPMC各自优势特点, 在体系浆液空间形成三维网状结构与膜状结构的叠加, 三维网状结构可大幅增强浆料稳定性, 而膜状结构在再次增强浆料稳定性的同时大幅提升砂浆的保水性, 进而减弱水分扩散蒸发, 达到砂浆抗裂的目的。
温轮胶 羟丙基甲基纤维素醚 大流态砂浆 抗裂性能 流动性 力学性能 welan gum hydroxypropyl methyl cellulose large-flow mortar anti-cracking fluidity mechanical property
深圳大学土木与交通工程学院, 滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
水化硅酸钙(C?傆bS?傆bH)作为水泥基胶凝材料的基因, 其结构变化对混凝土宏观性能发展至关重要。为了明确纤维素纳米晶(CNCs)在水泥中的改性机理, 采用共沉淀法制备C?傆bS?傆bH凝胶, 探讨了CNCs的形态效应及成核效应对C?傆bS?傆bH凝胶结构的影响。基于X射线衍射、透射电子显微镜、纳米压痕以及核磁共振等测试, 结果显示CNCs表面携带的羟基(-OH)可络合Ca2+, 随后与溶液中的SiO42-反应形成C?傆bS?傆bH凝胶, 包裹在CNCs周围形成致密的网络结构。CNCs为C?傆bS?傆bH凝胶的沉淀和生长提供了额外的成核位点, 促进了C?傆bS?傆bH凝胶聚合度的降低以及链长的缩短, 并且显著提升了高密度C?傆bS?傆bH凝胶的含量。
纤维素纳米晶 水化硅酸钙 晶核效应 微观结构 聚合度 cellulose nanocrystals calcium silicate hydrate nucleation effect microstructure polymerization degree
1 湖南省农业科学院 湖南省核农学与航天育种研究所/湖南省农业生物辐照工程技术研究中心 长沙 410125
2 湖南大学隆平分院 长沙 410125
以不同含水量的芦苇木质纤维素（以下简称芦苇）为试验材料，采用5 MeV电子束辐照处理，研究了电子束辐照对不同含水量芦苇化学组分、超分子结构、粉碎粒径及酶解性能的影响。结果表明：不同含水量的芦苇经电子束辐照后均发生降解，超分子结构受到破坏，粉碎后小粒径颗粒显著增加，酶解转化率大幅度提高；当吸收剂量相同时，不同含水量芦苇的表观形貌、超分子结构及粉碎粒径分布没有明显区别，但酶解转化率与含水量呈负相关，含水量5%、10%和50%的芦苇经过500 kGy 电子束辐照后，纤维素酶解转化率分别22.24%、19.76%和18.57%，半纤维素酶解转化率分别为25.04%、23.84%和19.56%，经过1 000 kGy电子束辐照后，含水量5%、10%和50%的芦苇纤维素酶解转化率分别为54.09%、47.27%和49.24%，半纤维素酶解转化率分别62.30%、53.25%和47.83%；当吸收剂量为500 kGy时，含水量为5%的芦苇纤维素、半纤维素较含水量10%和50%芦苇降解严重，而当吸收剂量为1 000 kGy时，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素则较含水量5%和10%的芦苇降解严重，并且较含水量5%和10%的芦苇，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素更多地被降解为非糖类物质。
电子束 辐照 含水量 芦苇 木质纤维素 结构 酶解 Electron beam Irradiation Moisture content Phragmites australis Lignocelluloses Structure Enzymatic hydrolysis 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020401
1 辽宁工业大学土木建筑工程学院, 锦州 121001
2 中交路桥建设有限公司,北京 100024
3 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院, 宁波 315100
为研究高温对混杂纤维混凝土(HFRC)残余强度与微观结构演变规律的影响, 测试了HFRC在不同温度作用后的基本力学性能, 借助扫描电子显微镜研究了纤维-水泥浆体界面的微观结构, 并利用BP神经网络对HFRC在不同温度作用后的抗压强度进行了预测。结果表明: 纤维的混杂效应显著改善了混凝土的耐高温性能, 高温后HFRC的抗压强度和劈裂抗拉强度均高于素混凝土; 当纤维素纤维和玄武岩纤维体积掺量均为0.15%时, HFRC的抗压强度和劈裂抗拉强度均达到最大值; HFRC内部结构密实, 玄武岩纤维填充在孔隙处且与基体的黏结较好, 有效抑制了裂缝的扩展; 基于神经网络的预测数据与试验数据吻合, BP神经网络较好地预测了高温后HFRC的抗压强度。
混杂纤维混凝土 玄武岩纤维 纤维素纤维 力学性能 微观结构 BP神经网络 强度预测 hybrid fiber reinforced concrete basalt fiber cellulose fiber mechanical property microstructure BP neural network strength prediction
与传统注浆料相比, 防漏高强注浆料具有防漏和高强两大特性, 但其过快的凝结速度严重影响施工质量。为了解决凝结速度过快以及泌水问题, 研究了羟丙基甲基纤维素(HPMC)和硼砂对防漏高强注浆料凝结温度、凝结时间、保水率、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明: 当HPMC掺量在0.20%~0.30%(以下掺量均为质量分数)时, 硼砂掺量的增加会导致最高凝结温度上升以及恒温时间缩短; 掺入HPMC不仅可以提高浆料的保水率, 且对注浆料具有一定的缓凝效果, 与硼砂同时使用时能增强注浆料的缓凝效果; 随着硼砂掺量的增加, 浆液结石体的抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的变化趋势, HPMC可以减弱硼砂对浆液结石体强度的影响, 但是, 随着HPMC掺量的增加, 浆液结石体强度逐渐降低。当硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时, 防漏高强注浆料能够在保证良好力学性能条件下获得更好的工作性能, 此时, 初凝时间达到1 h以上, 3 d抗压强度达到36.58 MPa。增加HPMC掺量会导致钙矾石(AFt)晶体由柱状向针状转变, 片状单硫型水化硫铝酸钙(AFm)逐渐减少, 使结构松散, 硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时, AFt晶体呈柱状且分布均匀, 相互之间具有较多的搭接点, 结构更为致密。
硼砂 羟丙基甲基纤维素 防漏高强注浆料 凝结时间 保水率 抗压强度 微观测试 borax HPMC leak-proof and high-strength grouting material setting time water retention rate compressive strength microscopic test
1 宁夏大学食品与葡萄酒学院, 宁夏 银川 750021
2 宁夏大学物理与电子电气工程学院, 宁夏 银川 750021
利用高光谱成像技术与二维相关光谱（2D-COS）结合化学计量学检测灵武长枣半纤维素含量。 采用定量瘀伤装置获得0, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ级瘀伤长枣模型, 通过高光谱和分光光度计分别获得样品高光谱图像和半纤维素含量。 蒙特卡洛异常值检测法剔除异常样本后, 分别用随机划分法（RS）, Kennard-Stone法（KS）、 光谱-理化值共生距离法（SPXY）和3∶1比例法对样本集划分校正预测。 采用基线校准（Baseline）、 去趋势（De-trending）和标准化（Normalize）对长枣原始光谱预处理后建立偏最小二乘回归模型（PLSR）, 优选最佳样本集划分及预处理方法。 利用2D-COS将光谱信号扩展到第2维, 在全光谱范围内寻找与半纤维素含量相关的敏感波段区间。 采用竞争性自适应加权算法（CARS）、 引导软收缩（BOSS）、 区间变量迭代空间收缩方法（iVISSA）、 变量组合集群分析法（VCPA）以及iVISSA+BOSS, iVISSA+CARS和iVISSA+VCPA方法在2D-COS敏感波段区间进行特征波长提取, 并建立基于特征波长的PLSR模型。 结果表明, 样本集经3∶1划分和Baseline预处理后建立的基于全波段的PLSR模型最优, 故最佳样本集划分方法为3∶1, 预处理方法为Baseline, 用于后续特征波长提取。 通过2D-COS分析发现3个与半纤维素相关的自相关峰（401, 641和752 nm）; 在2D-COS敏感区域（401～752 nm范围内）, 采用BOSS, CARS, iVISSA, VCPA, iVISS+BOSS, iVISS+CARS, iVISS+VCPA分别提取了14, 26, 39, 12, 15, 22和11个对应的特征波长, 占总波长的18.9%, 35.1%, 52.7%, 16.2%, 20.2%, 29.7%和14.8%。 对比2D-COS和特征波建立的PLSR模型, 2D-COS+iVISSA-PLSR模型效果较好, 其R2C=0.747 9, R2P=0.604 7, RMSEC=0.043 8, RMSEP=0.060 3。 研究表明, 利用高光谱成像技术结合2D-COS可实现灵武长枣半纤维素含量的快速检测。
灵武长枣 半纤维素 高光谱 二维相关光谱 化学计量学 Lingwu long jujube Hemicellulose Hyperspectral Two-dimensional correlation spectroscopy Chemometrics approaches 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3935
纤维素是丰富的可再生聚合物资源，通过强酸水解可得到结晶度较高的纤维素纳米晶（CNCs）。在合适的浓度下，CNCs悬浮液能够进行蒸发自组装，干燥后形成CNCs胆甾相液晶薄膜。CNCs手性液晶膜具有优异的圆偏振光性能，因此在光电子技术等领域十分重要。本文概述了CNCs的液晶性质和制备方法；着重探讨了CNCs手性液晶膜的结构色特性，以及通过物理和化学手段对CNCs膜的螺距进行调控的方法。同时，综述CNCs手性液晶膜的圆偏振光性能，对其圆偏振光反射性能和圆偏振荧光发射性能的研究进展和应用技术进行了总结和展望。CNCs手性液晶膜左旋和右旋圆偏振光性能的差异，使其在液晶显示器、光学防伪、传感器件等领域具有广阔的应用前景。此外，通过多种方法（添加荧光分子或金属等）制备的具有圆偏振荧光性能的CNCs膜材料，可作为检测激发态的手性探针，在一系列光学应用中具有潜在的应用价值和发展空间。
纤维素纳米晶 结构色 螺距 圆偏振光 cellulose nanocrystals structural color pitch circularly polarized light
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院，南京 210023
将银纳米线与不同浓度的羟丙基甲基纤维素以一步混合的方法制备导电银浆，旋涂并热压制备具有嵌入式结构的复合透明电极。分别改变银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合比例，研究其比例对电极光电性能、粗糙度和稳定性的影响。结果表明，一步法得到的导电银浆可以有效制备嵌入式结构透明电极，显著改善银纳米线电极的平整性和稳定性。电极中羟丙基甲基纤维素的增加对电极的光电性能影响较小，但是极大降低了电极的粗糙度。最优化电极的平均表面均方根粗糙度仅为4.6 nm。羟丙基甲基纤维素对银纳米线的保护使透明电极在强氧化环境和胶带测试下均可保持良好的稳定性。
银纳米线 羟丙基甲基纤维素 透明导电薄膜 低粗糙度 高稳定性 Silver nanowires HPMC Transparent conductive film Low roughness High stability
1 1.上海电力大学 环境与化学工程学院, 上海200090
2 2.上海交通大学 化学化工学院, 上海200240
3 3.郑州大学 化学系, 郑州 450001
硫化聚丙烯腈(S@pPAN)作为锂硫电池正极材料实现了固-固转化反应机制, 没有多硫离子溶解现象, 但电化学循环过程中出现明显的体积变化, 其表界面特性对电化学性能具有重要影响。本研究以单壁碳纳米管(SWCNT)与羧甲基纤维素钠(CMC)复配作为S@pPAN正极黏结剂, 调控S@pPAN表界面并缓解充放电过程中的体积变化。在2C(1C=1672 mA∙g-1)电流密度下, 电池循环140圈后容量保持率为84.7%, 在7C的大电流密度下仍能维持 1147 mAh∙g-1的高比容量。加入SWCNT后复配黏结剂薄膜的极限拉伸强度提升了41倍, 并且复配黏结剂能在循环中维持更加稳定的正极界面, 有效提升了锂硫电池的循环稳定性。
锂硫电池 S@pPAN正极 羧甲基纤维素钠 黏结剂 界面稳定 lithium-sulfur battery S@pPAN cathode sodium carboxymethyl cellulose binder stable interface
