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木质仿生智能响应材料的研究进展 被引量:2
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作者 李坚 李莹莹 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期337-343,共7页
智能响应材料需具备3个基本要素,即感知、驱动和控制,在全球新材料研究领域中,仿生智能响应材料是目前世界各国技术战略发展中的竞争热点。木材是一种天然且可再生的生物质材料,具有良好的结构和功能特性。作为人类使用最早的材料,木材... 智能响应材料需具备3个基本要素,即感知、驱动和控制,在全球新材料研究领域中,仿生智能响应材料是目前世界各国技术战略发展中的竞争热点。木材是一种天然且可再生的生物质材料,具有良好的结构和功能特性。作为人类使用最早的材料,木材具有轻质、美观、生物调节等优良特性,是绿色环境人体健康的贡献者。木材的纤维素、半纤维素和木质素构成了木材精妙的微结构同时提供了许多官能团,为木材仿生智能材料的合成奠定了优良的基础。本文简要介绍了木质仿生智能响应材料的研究进展,综述了pH值、气体、光、机械力、湿度、温度和双重/多重刺激响应木质材料的制备、性能与潜在应用;重点介绍并总结了以木质材料为基材的仿生智能响应材料的发展现状。 展开更多
关键词 木质材料 仿生 智能材料 刺激-响应
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特殊润湿性油水分离材料的研究进展 被引量:10
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作者 李坚 张明 强添刚 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期257-265,共9页
近几年,石油和有机化学品泄漏对人们的生存环境乃至生态系统造成了极为严重的损害。油水分离手段及其材料的研发已成为一个全球性的,需要众人为之努力的重要任务。受到大自然的启发,许多具有特殊润湿性的材料得以合成与发展,尤其是超疏... 近几年,石油和有机化学品泄漏对人们的生存环境乃至生态系统造成了极为严重的损害。油水分离手段及其材料的研发已成为一个全球性的,需要众人为之努力的重要任务。受到大自然的启发,许多具有特殊润湿性的材料得以合成与发展,尤其是超疏水—超亲油、超亲水—超疏油材料已成功用于选择性油水分离,并显示出诱人的应用前景。这篇文章简要介绍了自然界的特殊浸润现象以及微—纳多级结构的制备方法;综述了以金属网、海绵、无机粉体为基材的新型油水分离材料;提出了该特殊材料存在的问题与拟解决办法;重点介绍并总结了以生物质材料如木粉、秸秆粉、滤纸、棉花、棉织物等作为基材,合成特殊润湿性油水分离生物质材料的优势与发展现状,并对该领域的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 油水分离 特殊润湿性 超疏水/超亲油性 超亲水/超疏油性 生物质材料
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光控润湿性转换的抑菌性木材基银钛复合薄膜 被引量:9
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作者 李坚 高丽坤 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期193-198,共6页
以水热法和银镜法在木材表面制备出Ag-Ti O2复合微纳米结构薄膜,并通过有机物氟硅烷修饰使木材表面具有超疏水性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试等方法对木材表面进... 以水热法和银镜法在木材表面制备出Ag-Ti O2复合微纳米结构薄膜,并通过有机物氟硅烷修饰使木材表面具有超疏水性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试等方法对木材表面进行了分析和表征。研究结果显示,经氟硅烷修饰后的Ag-Ti O2负载的木材表面具有良好的紫外光驱动润湿性转换的特性,即光照前为超疏水性(152.8°)和亲油性(25°),光照一段时间后转变为超疏油性(150.2°)和亲水性(26.2°)。这是由于氟硅烷受到紫外光照射后会光致分解破坏一部分的烷基链,并在紫外光的激发下产生亲水基团所致。同时,与单纯Ti O2负载的木材相比,Ag-Ti O2复合薄膜中银纳米颗粒赋予了木材良好的抑菌性能,可提高木材的生物耐久性。以上研究为木材润湿性转换的智能化设计和多功能化设计开辟了新的途径。 展开更多
关键词 木材 银钛复合薄膜 光控 润湿性 转换
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木质基新型能量存储与转换材料研究进展 被引量:4
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作者 李坚 焦月 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期337-346,共10页
木质资源是自然界中取之不尽、用之不竭的绿色资源,具有储量丰富、可再生、可生物降解和碳中性等特点。以木材为代表的各向异性木质资源可以直接作为基质材料来诱导微纳米功能单元的沉积和生长,进而发展各向异性的能量存储和转换材料。... 木质资源是自然界中取之不尽、用之不竭的绿色资源,具有储量丰富、可再生、可生物降解和碳中性等特点。以木材为代表的各向异性木质资源可以直接作为基质材料来诱导微纳米功能单元的沉积和生长,进而发展各向异性的能量存储和转换材料。此外,以木质资源为原料,通过拆解和重组可以得到具有大比表面积和高反应活性的一维纳米纤丝、二维纳米薄膜和三维凝胶等材料。这些重组材料也可以作为基质与微纳米功能单元复合,从而发展绿色新型的木质基能量存储和转换材料。分析近年来木质资源在超级电容器、锂离子电池、催化析氢和太阳能电池等能量存储与转换材料领域中的国内外研究进展,并展望其未来发展方向,旨在为木质资源的功能化和高值化利用提供新的思路。 展开更多
关键词 木质资源 可再生能源 能量存储与转换 超级电容器 锂离子电池 催化析氢
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新型木质基电催化析氧析氢材料的研究进展 被引量:3
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作者 李坚 高丽坤 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期337-342,共6页
随着全球对新能源需求的持续增加,高效、稳定、绿色、环保的能源生产方式受到越来越多的关注。木材是一种典型的来源广泛、绿色环保的可再生资源,且具有分级多孔结构和丰富的碳成分。近年来,木材被用作基底材料,经过高温碳化或活化处理... 随着全球对新能源需求的持续增加,高效、稳定、绿色、环保的能源生产方式受到越来越多的关注。木材是一种典型的来源广泛、绿色环保的可再生资源,且具有分级多孔结构和丰富的碳成分。近年来,木材被用作基底材料,经过高温碳化或活化处理后,作为新型电化学能源转换器件的3D自支撑电极引起研究学者们极大兴趣。在电化学能源转换器件的制备中,可充分利用木材独特的开放型垂直孔道和横向微纳孔隙结构,提高活性粒子的负载量、促进离子的传输,进而从两个方面实现催化性能的提高。文中总结了木质基电催化析氧析氢材料的研究进展,着重介绍了木材的种类、结构、组成对电催化性能的影响,探讨了木质基电催化材料今后的发展前景,为高性能、环境友好型的新型木质基电催化材料的设计提供新的思路,助推绿色低碳新能源的创生与发展。 展开更多
关键词 天然木材 分级多孔结构 电催化机理 电化学析氢 电化学析氧
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生物质基光学材料研究进展 被引量:12
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作者 陈志俊 高鹤 +3 位作者 李伟 李淑君 刘守新 李坚 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期1-12,共12页
近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生... 近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。 展开更多
关键词 生物质 荧光材料 光热材料 纳米纤维素光子晶体
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负载Ni(OH)_2/NiOOH微球碳气凝胶的水热合成与储能应用 被引量:1
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作者 李坚 焦月 万才超 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期257-264,共8页
为发展高性能的超级电容器电极材料和拓展碳气凝胶的应用领域,采用温和、快速的水热合成工艺将Ni(OH)_2/NiOOH微球(尺寸为2~4μm)嵌插入纤维素衍生的碳气凝胶(CDCA)的三维碳骨架结构中。通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到,三维的Ni(OH)... 为发展高性能的超级电容器电极材料和拓展碳气凝胶的应用领域,采用温和、快速的水热合成工艺将Ni(OH)_2/NiOOH微球(尺寸为2~4μm)嵌插入纤维素衍生的碳气凝胶(CDCA)的三维碳骨架结构中。通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到,三维的Ni(OH)_2/NiOOH微球是由众多的二维片状结构(宽度为300~800 nm)沿不同方向聚集、堆叠而形成的。将Ni(OH)_2/NiOOH/CDCA纳米复合材料与乙炔黑(导电剂)和聚四氟乙烯(黏结剂)混合,然后负载在泡沫镍上,制成薄片状的超级电容器电极材料。在三电极体系下,该电极的循环伏安(CV)曲线所围面积明显大于泡沫镍支撑的Ni(OH)_2/NiOOH电极的CV曲线所围的面积。此外,该电极的面电容值可达639 mF·cm^(-2)(电流密度设定为1 mA·cm^(-2)),且在经过5 000次连续充放电循环测试后(电流密度设定为20 mA·cm^(-2)),该电极的电容值仍保持初始电容值的92.37%。 展开更多
关键词 纤维素 碳气凝胶 氢氧化镍 微球 水热合成 超级电容器
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