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化材学院傅深渊教授领衔团队在国际学术期刊发表多篇高水平研究论文
【发布日期: 2021-09-22】 【来源:化学与材料工程学院 】 【作者:化学与材料工程学院】 【编辑:】 【点击量:】

日前,化材学院林业工程学科傅深渊教授带领胶黏剂与复合材料课题师生团队,攻坚克难,在国际知名学术期刊连续发表多篇高影响因子学术论文,研究成果基于绿色环保理念解决了材料行业的关键难题,受到业界广泛关注。

“A Fully Biobased Surface-Functionalized Microcrystalline Cellulose via Green Self-Assembly toward Fire-Retardant, Strong and Tough Epoxy Biocomposites”于2021年9月16日发表在化学领域期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(IF=8.198)上,第一作者为本校博士研究生楼高波,指导老师为yd12301云顶傅深渊教授、戴进峰博士和南昆士兰大学宋平安教授。

该研究以天然纤维素为原料,引入磷酸基团,壳聚糖以及植酸钠,通过磷酸化和层层自组装,合成一种“芯鞘”结构的全生物基阻燃剂。在环氧树脂中可显著提高阻燃性能,15wt%添加量时,环氧树脂的热释放速率峰值(pHRR),总热释放(THR),烟释放速率峰值(pSPR)以及总烟释放(TSP)分别下降了50.2%,25.7%,38.5%和38.6%;极限氧指数从20.4%提升至26.2%。此外,该纤维素基阻燃基与环氧树脂具有良好的相容,在同样的添加量下,其拉伸强度,弯曲强度和冲击强度分别提高了30.7%,34.2%和40.3%。该项研究工作为多功能生物基阻燃剂的绿色制备提供了一种创新思路。

“A nano-TiO2/regenerated cellulose biohybrid enables simultaneously improved strength and toughness of solid epoxy resins”于2021年5月29日发表于复合材料领域国际期刊《Composites Science and Technology》(IF=8.525)上。第一作者为本校博士研究生杨佳瑶,指导老师为yd12301云顶傅深渊教授、刘晓欢博士和南昆士兰大学宋平安教授。

该研究为充分改善固态环氧树脂的强度与韧性,采用微波法在再生纤维素的表面原位生长出球形纳米二氧化钛,制备出纳米二氧化钛杂化粒子/再生纤维素复合增强相。发挥纤维素高强、高模量以及刚性纳米二氧化钛粒子的增韧效应,与固态环氧树脂基体的相容性。研究结果表明,固态环氧树脂中添加10 phr这种杂化粒子/纤维素增强相,拉伸强度和断裂韧性与纯固体环氧树脂体系相比,分别提高了38%和40%。此外,还发现了固态环氧树脂热稳定性,其耐热指数最高可达186.3℃。该研究通过绿色、经济、便捷的方法制备的多功能二元纳米增强材料,对提高固态环氧树脂的综合性能具有显著效果。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2021.108884

“Functionalizing MXene towards highly stretchable, ultratough, fatigue-and fire-resistant polymer nanocomposites”于2021年5月11日发表于工程技术领域国际期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=13.273)上,第一作者为本校博士后刘磊,论文指导老师为yd12301云顶傅深渊教授和南昆士兰大学宋平安教授。

该研究通过原位法制备一种新型功能化MXene纳米二维材料,将纳米Zr-AMP负载其表面,制得具有阻燃性能的杂化物Zr-MXene。通过溶剂法和熔融共混法将Zr-MXene均匀分散于热塑性聚氨酯TPU基体中。研究结果表明,与TPU纯样相比,添加1 wt% Zr-MXene的TPU/1Zr-MXene,其延展性提高了33%,韧性提高了88%,达到了TPU迄今为止的最高延展性和韧性。同时,拉伸强度和抗疲劳性能也有一定的提高。这种同时提高强度、延展性和韧性的材料远优于从前,因为MXene纳米片层良好的界面和H-键相互作用和机械增强。此外,对TPU的热释放和烟释放显著降低,是由于MXene的阻隔效应与Zr-AMP的催化碳化和稀释效应协同作用的结果。本工作中的阻燃设计表明Zr-MXene改性的TPU纳米复合材料具有良好的拉伸性能、韧性、抗疲劳和阻燃性能,有望在交通运输、电气和织物等领域得到广泛应用。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130338

此外,在固态环氧树脂复合材料领域,该团队在国际期刊上已连续发表了多篇应用研究论文成果,填补了国内研究空缺,为高性能环保新材料应用开发奠定了基础。

(化学与材料工程学院 傅深渊)

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