仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料制備關(guān)鍵技術(shù)
仿生智能生物質(zhì)材料是利用仿生原理，以自然界生物質(zhì)資源為原料，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的具備特殊優(yōu)異性能的功能和智能材料，屬于材料科學(xué)最先進(jìn)的發(fā)展方向之一。全書(shū)共7章，包括仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的研究與發(fā)展、仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的常用表征與分析方法、多功能特殊潤(rùn)濕性木質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)、多功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)、多功能特殊潤(rùn)濕性納米纖維素復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)、智能生物質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)等，在內(nèi)容上緊密聯(lián)系先進(jìn)材料的發(fā)展前沿。受自然界具有特殊優(yōu)異性能的生物材料的啟發(fā)，本書(shū)從生物質(zhì)特征、生物質(zhì)資源結(jié)構(gòu)與組成出發(fā)，以生物質(zhì)的高值化利用為目的，對(duì)仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、智能響應(yīng)機(jī)理及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。
本書(shū)可供木材科學(xué)、林產(chǎn)化工、生物質(zhì)資源化學(xué)、新能源材料、高分子材料、環(huán)境工程、碳素材料、納米材料等專業(yè)的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和管理人員閱讀參考。
張明，女，副教授，東北林業(yè)大學(xué)與美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士，北華大學(xué)仿生材料研究室負(fù)責(zé)人，碩士生導(dǎo)師，主要從事生物質(zhì)復(fù)合材料仿生智能化研究。在Carbohyd Polym., Appl SurfSci.,Ind Crop Prod., Chem Eng J., ACS Appl Mater Inter:, JEnviron Chem Eng., Adv Mater Inter:等期刊發(fā)表論文近50篇(二區(qū)以上SCI論文近30篇，H-index 20)，出版學(xué)術(shù)專著2部。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)，美國(guó)發(fā)明專利1項(xiàng)�，F(xiàn)任新加坡Viser專家?guī)觳牧蠈＜椅瘑T會(huì)委員，JInd Eng Chem., JEnviron ChemEng.等期刊審稿人。主持省優(yōu)秀青年人才項(xiàng)目、省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、省教育廳科研項(xiàng)目、市杰出青年人才項(xiàng)目等8項(xiàng)。參與國(guó)家林業(yè)公益性科研專項(xiàng)重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目等10余項(xiàng);參與獲得省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
第1章概論1
1.1仿生材料的概念1
1.2仿生材料的特殊潤(rùn)濕性1
1.2.1固體表面潤(rùn)濕性機(jī)理與模型2
1.2.2特殊潤(rùn)濕性材料簡(jiǎn)介11
1.3仿生材料的智能性15
1.3.1pH響應(yīng)性16
1.3.2溫度響應(yīng)性18
1.3.3磁場(chǎng)響應(yīng)性19
1.3.4光響應(yīng)性21
1.3.5電場(chǎng)響應(yīng)性21
1.3.6雙(多)重響應(yīng)性23
第2章仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的研究與發(fā)展25
2.1生物質(zhì)資源的特征25
2.1.1生物質(zhì)的特征25
2.1.2生物質(zhì)資源的結(jié)構(gòu)與組成26
2.2生物質(zhì)資源的高值化利用27
2.2.1人造板30
2.2.2木質(zhì)復(fù)合材料30
2.2.3木質(zhì)活性炭30
2.2.4纖維素氣凝膠31
2.2.5再生纖維素纖維31
2.2.6生物質(zhì)基熒光碳材料32
2.2.7磁性木材32
2.2.8能量?jī)?chǔ)存木材33
2.2.9智能變色木材33
2.2.10生物質(zhì)基柔性應(yīng)變傳感器34
2.3仿生智能木質(zhì)復(fù)合材料的水體凈化研究進(jìn)展34
2.3.1重金屬離子吸附35
2.3.2消毒殺菌37
2.3.3有機(jī)染料去除39
2.3.4油水分離42
2.3.5結(jié)語(yǔ)與展望44
2.4仿生智能木質(zhì)復(fù)合材料的海水淡化研究進(jìn)展45
2.4.1直接炭化木材46
2.4.2碳納米材料與木材復(fù)合47
2.4.3半導(dǎo)體材料與木材復(fù)合50
2.4.4高分子聚合物與木材復(fù)合51
2.4.5貴金屬材料與木材復(fù)合53
2.4.6結(jié)語(yǔ)與展望55
2.5仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的藥物遞送研究進(jìn)展56
2.5.1蛋白質(zhì)類高分子材料56
2.5.2多糖類高分子材料58
2.5.3生物質(zhì)復(fù)合氣凝膠的藥物遞送應(yīng)用61
2.5.4其他生物質(zhì)復(fù)合材料的藥物遞送應(yīng)用63
2.5.5結(jié)語(yǔ)與展望64
第3章仿生智能生物質(zhì)復(fù)合材料的常用表征與分析方法66
3.1微觀形貌66
3.1.1掃描電子顯微鏡66
3.1.2透射電子顯微鏡68
3.2化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)70
3.2.1紅外光譜70
3.2.2拉曼光譜73
3.2.3X射線衍射分析75
3.2.4X射線光電子能譜77
3.3比表面積及孔隙率分析79
3.3.1氣體吸附法80
3.3.2壓汞法81
第4章多功能特殊潤(rùn)濕性木質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)84
4.1特殊潤(rùn)濕性生物質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備方法84
4.1.1滴涂法84
4.1.2自組裝法89
4.1.3溶膠-凝膠法95
4.1.4化學(xué)沉積法101
4.1.5水熱法106
4.1.6真空-高壓浸漬法118
4.1.7磁控濺射法123
4.1.8靜電紡絲法130
4.2多功能特殊潤(rùn)濕性木質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備方法136
4.2.1防腐抗菌功能136
4.2.2彈性導(dǎo)電功能144
4.2.3磁響應(yīng)功能153
4.2.4光催化功能169
4.2.5水體凈化功能191
4.2.6抗紫外熒光功能201
4.2.7光熱轉(zhuǎn)化功能209
4.2.8海水淡化功能220
第5章多功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)231
5.1油水分離功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料231
5.1.1水體油污染危害232
5.1.2油水混合物類型234
5.1.3油水混合物處理方法234
5.1.4特殊潤(rùn)濕性油水分離棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法238
5.2阻燃功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料244
5.2.1阻燃劑及阻燃機(jī)理244
5.2.2阻燃功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法246
5.3抗菌功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料257
5.3.1抗菌劑及抗菌機(jī)理257
5.3.2抗菌功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法258
5.4導(dǎo)電功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料269
5.4.1導(dǎo)電高分子材料簡(jiǎn)介269
5.4.2導(dǎo)電功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法270
5.5抗紫外線功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料277
5.5.1紫外線屏蔽劑簡(jiǎn)介277
5.5.2抗紫外線功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法278
5.6其他多功能特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料287
5.6.1特殊潤(rùn)濕性PDMS/SiO2復(fù)合棉纖維材料的仿生制備方法287
5.6.2濕固化聚氨酯構(gòu)筑特殊潤(rùn)濕性棉纖維復(fù)合材料的仿生制備方法303
5.6.3特殊潤(rùn)濕性自驅(qū)動(dòng)集油器的仿生制備方法314
第6章多功能特殊潤(rùn)濕性納米纖維素復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)326
6.1納米纖維素簡(jiǎn)介326
6.1.1纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)327
6.1.2纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)327
6.2納米纖維素的制備方法328
6.2.1化學(xué)法328
6.2.2物理法329
6.2.3物理化學(xué)法330
6.2.4酶解法330
6.2.5靜電紡絲法331
6.2.6微生物法332
6.3納米纖維素的改性方法332
6.3.1物理吸附改性332
6.3.2表面化學(xué)改性333
6.4納米纖維素的組裝方法336
6.4.1納米纖維素基復(fù)合膜336
6.4.2納米纖維素水凝膠336
6.4.3納米纖維素氣凝膠337
6.4.4納米纖維素基炭氣凝膠340
6.5多功能特殊潤(rùn)濕性納米纖維素復(fù)合材料的制備341
6.5.1超親水性細(xì)菌纖維素/鈀復(fù)合膜的制備341
6.5.2超親水性玉米秸稈粉/尼龍復(fù)合膜的制備351
6.5.3超親水性PAA/納米纖維素/BF復(fù)合纖維膜的制備363
6.5.4抑菌型特殊潤(rùn)濕性Ag@TiO2/PVA/納米纖維素復(fù)合薄膜的制備369
6.5.5多功能特殊潤(rùn)濕性Ag@TiO2/PVA/納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備379
6.5.6抑菌光催化功能特殊潤(rùn)濕性Ag@TiO2/CS/納米纖維素復(fù)合薄膜的制備387
第7章智能生物質(zhì)復(fù)合材料的仿生制備關(guān)鍵技術(shù)400
7.1pH響應(yīng)智能變色納米纖維素復(fù)合紗線400
7.1.1智能纖維材料的研究目的與應(yīng)用400
7.1.2pH響應(yīng)智能材料簡(jiǎn)介401
7.1.3靜電紡絲設(shè)備簡(jiǎn)介403
7.1.4pH響應(yīng)智能變色紗線的制備方法404
7.1.5智能變色紗線的測(cè)試與檢測(cè)方法406
7.1.6智能變色紗線的微觀形貌分析407
7.1.7智能變色紗線的拉伸強(qiáng)度分析409
7.1.8智能變色紗線的膨脹性能分析410
7.1.9智能變色紗線的pH響應(yīng)性分析414
7.1.10智能變色紗線的紅外光譜分析415
7.1.11智能變色紗線的顏色響應(yīng)機(jī)理分析417
7.1.12智能變色紗線的耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性能分析419
7.2Janus特殊潤(rùn)濕性PVDF/MTMS/納米纖維素復(fù)合薄膜421
7.2.1Janus特殊潤(rùn)濕性薄膜及其液體智能單向傳輸性421
7.2.2Janus特殊潤(rùn)濕性薄膜材料的經(jīng)典制備方法421
7.2.3Janus特殊潤(rùn)濕性PVDF/MTMS/納米纖維素復(fù)合薄膜的制備422
7.2.4Janus特殊潤(rùn)濕性復(fù)合薄膜兩側(cè)的微觀形貌分析423
7.2.5Janus特殊潤(rùn)濕性復(fù)合薄膜的化學(xué)組成分析424
7.2.6Janus特殊潤(rùn)濕性復(fù)合薄膜兩側(cè)的潤(rùn)濕性分析426
7.2.7Janus薄膜的油水乳化液分離、液體單向傳輸與作用原理分析427
7.2.8Janus特殊潤(rùn)濕性復(fù)合薄膜的化學(xué)與力學(xué)穩(wěn)定性分析431
7.3重金屬離子響應(yīng)智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠432
7.3.1熒光傳感器簡(jiǎn)介432
7.3.2內(nèi)酰胺化羅丹明6G/納米纖維素復(fù)合氣凝膠的設(shè)計(jì)思路433
7.3.3內(nèi)酰胺化羅丹明6G/納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備434
7.3.4內(nèi)酰胺化羅丹明6G/納米纖維素/殼聚糖復(fù)合氣凝膠的制備435
7.3.5智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠的工藝優(yōu)化研究435
7.3.6智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠的微觀形貌分析436
7.3.7智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠的特殊潤(rùn)濕性能評(píng)價(jià)437
7.3.8智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠的pH響應(yīng)性能分析439
7.3.9智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠的抗壓縮性與可回彈性分析440
7.3.10智能變色納米纖維素復(fù)合氣凝膠對(duì)不同重金屬離子的識(shí)別441
參考文獻(xiàn)444
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