【摘 要】
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仿生材料是近二十年里材料科学研究的热点。主要思想和方法是:发现和研究自然物质特殊或者有意义的结构和功能,然后通过各种制备手段获得类似结构的材料,进而得到类似的功能。几丁质/壳聚糖作为重要的天然高分子资源,可在建设资源节约型和环境友好型社会中发挥巨大作用。本论文以虾壳中提取的几丁质为模板原材料,通过自组装原理,在溶胶凝-胶体系下制备出具有仿生结构的几丁质/氧化硅有机无机杂化材料。实验结果证明,通过溶
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仿生材料是近二十年里材料科学研究的热点。主要思想和方法是:发现和研究自然物质特殊或者有意义的结构和功能,然后通过各种制备手段获得类似结构的材料,进而得到类似的功能。几丁质/壳聚糖作为重要的天然高分子资源,可在建设资源节约型和环境友好型社会中发挥巨大作用。本论文以虾壳中提取的几丁质为模板原材料,通过自组装原理,在溶胶凝-胶体系下制备出具有仿生结构的几丁质/氧化硅有机无机杂化材料。实验结果证明,通过溶胶-凝胶法所制备得到的几丁质/氧化硅有机无机杂化材料在自组装原理下能形成与美洲龙虾爪壳结构十分相似的层状结构。由于几丁质自身已经包含了大量的有机质,因此能够在惰性气氛中提供碳源。在高温热处理的碳化过程中,有机质能够在氧化硅颗粒表面形成碳的包覆层,因此能够避免加入第二相碳源的繁琐步骤。经过高温碳化处理后可以制备得到Si OC纳米复合材料,通过显微结构分析和氮吸附测试可观察出该纳米复合材料中存在大量有序的介孔通道,再次证明了几丁质模板的指导作用。所获得的Si OC纳米服材料具有良好的染料吸附性能(最高可达93%吸附率)。本论文还以几丁质/氧化硅有机无机杂化材料为前驱体,在其溶胶凝胶制备过程中,添加了金属钛粉、碳化硅陶瓷粉和硼化锆陶瓷粉,再经过高温碳化反应制备了三种不同化学组分的复合粉末,进行了直接激光烧结,初探以几丁质为模版获得的Si OC纳米复合材料在激光作用下的原位反应和烧结成形之间的耦合机制。由于Si OC纳米复合材料本身由于其化学组分在纳米尺度上的均匀性,可以在高能激光的作用下,在镍超级合金表面进行原位碳还原反应和激光快速烧结,从而获得了致密度相当高的烧结样品。以几丁质为模版合成Si OC纳米复合材料,既可以在微观尺度上对材料的纳米结构进行仿生构筑,也可以在纳米尺度上对材料的化学组分进行调控,是一个简单且易控的合成工艺,并能获得具有良好染料吸附性能或者适用于直接激光烧结的纳米复合材料。
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