书籍详情
仿生智能生物质复合材料制备关键技术
作者：张明、王成毓 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2022-10-01
ISBN：9787122419439
定价：¥198.00
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内容简介
仿生智能生物质材料是利用仿生原理，以自然界生物质资源为原料，设计开发的具备特殊优异性能的功能和智能材料，属于材料科学的发展方向之一。全书共7章，包括仿生智能生物质复合材料的研究与发展、仿生智能生物质复合材料的常用表征与分析方法、多功能特殊润湿性木质复合材料的仿生制备关键技术、多功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备关键技术、多功能特殊润湿性纳米纤维素复合材料的仿生制备关键技术、智能生物质复合材料的仿生制备关键技术等，在内容上紧密联系先进材料的发展前沿。受自然界具有特殊优异性能的生物材料的启发，本书从生物质特征、生物质资源结构与组成出发，以生物质的高值化利用为目的，对仿生智能生物质复合材料的设计理念、结构与功能关系、智能响应机理及在不同领域的应用进行了系统介绍。本书可供木材科学、林产化工、生物质资源化学、新能源材料、高分子材料、环境工程、碳素材料、纳米材料等专业的研究、开发、生产和管理人员阅读参考。
作者简介
张明，女，副教授，东北林业大学与美国宾夕法尼亚大学联合培养博士，北华大学仿生材料研究室负责人，硕士生导师，主要从事生物质复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：等期刊发表论文近50篇（二区以上SCI论文近30篇，H-index 20），出版学术专著2部。申请国家发明专利10项，美国发明专利1项。现任新加坡Viser专家库材料专家委员会委员，JInd Eng Chem.， JEnviron ChemEng.等期刊审稿人。主持省优秀青年人才项目、省自然科学基金项目、国家重点实验室开放基金、省教育厅科研项目、市杰出青年人才项目等8项。参与国家林业公益性科研专项重大项目、国家自然科学基金、省科技发展计划项目等10余项;参与获得省科技进步二等奖2项。
目录
第1章概论1
1.1仿生材料的概念1
1.2仿生材料的特殊润湿性1
1.2.1固体表面润湿性机理与模型2
1.2.2特殊润湿性材料简介11
1.3仿生材料的智能性15
1.3.1pH响应性16
1.3.2温度响应性18
1.3.3磁场响应性19
1.3.4光响应性21
1.3.5电场响应性21
1.3.6双(多)重响应性23
第2章仿生智能生物质复合材料的研究与发展25
2.1生物质资源的特征25
2.1.1生物质的特征25
2.1.2生物质资源的结构与组成26
2.2生物质资源的高值化利用27
2.2.1人造板30
2.2.2木质复合材料30
2.2.3木质活性炭30
2.2.4纤维素气凝胶31
2.2.5再生纤维素纤维31
2.2.6生物质基荧光碳材料32
2.2.7磁性木材32
2.2.8能量储存木材33
2.2.9智能变色木材33
2.2.10生物质基柔性应变传感器34
2.3仿生智能木质复合材料的水体净化研究进展34
2.3.1重金属离子吸附35
2.3.2消毒杀菌37
2.3.3有机染料去除39
2.3.4油水分离42
2.3.5结语与展望44
2.4仿生智能木质复合材料的海水淡化研究进展45
2.4.1直接炭化木材46
2.4.2碳纳米材料与木材复合47
2.4.3半导体材料与木材复合50
2.4.4高分子聚合物与木材复合51
2.4.5贵金属材料与木材复合53
2.4.6结语与展望55
2.5仿生智能生物质复合材料的药物递送研究进展56
2.5.1蛋白质类高分子材料56
2.5.2多糖类高分子材料58
2.5.3生物质复合气凝胶的药物递送应用61
2.5.4其他生物质复合材料的药物递送应用63
2.5.5结语与展望64
第3章仿生智能生物质复合材料的常用表征与分析方法66
3.1微观形貌66
3.1.1扫描电子显微镜66
3.1.2透射电子显微镜68
3.2化学组成与晶体结构70
3.2.1红外光谱70
3.2.2拉曼光谱73
3.2.3X射线衍射分析75
3.2.4X射线光电子能谱77
3.3比表面积及孔隙率分析79
3.3.1气体吸附法80
3.3.2压汞法81
第4章多功能特殊润湿性木质复合材料的仿生制备关键技术84
4.1特殊润湿性生物质复合材料的仿生制备方法84
4.1.1滴涂法84
4.1.2自组装法89
4.1.3溶胶-凝胶法95
4.1.4化学沉积法101
4.1.5水热法106
4.1.6真空-高压浸渍法118
4.1.7磁控溅射法123
4.1.8静电纺丝法130
4.2多功能特殊润湿性木质复合材料的仿生制备方法136
4.2.1防腐抗菌功能136
4.2.2弹性导电功能144
4.2.3磁响应功能153
4.2.4光催化功能169
4.2.5水体净化功能191
4.2.6抗紫外荧光功能201
4.2.7光热转化功能209
4.2.8海水淡化功能220
第5章多功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备关键技术231
5.1油水分离功能特殊润湿性棉纤维复合材料231
5.1.1水体油污染危害232
5.1.2油水混合物类型234
5.1.3油水混合物处理方法234
5.1.4特殊润湿性油水分离棉纤维复合材料的仿生制备方法238
5.2阻燃功能特殊润湿性棉纤维复合材料244
5.2.1阻燃剂及阻燃机理244
5.2.2阻燃功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法246
5.3抗菌功能特殊润湿性棉纤维复合材料257
5.3.1抗菌剂及抗菌机理257
5.3.2抗菌功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法258
5.4导电功能特殊润湿性棉纤维复合材料269
5.4.1导电高分子材料简介269
5.4.2导电功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法270
5.5抗紫外线功能特殊润湿性棉纤维复合材料277
5.5.1紫外线屏蔽剂简介277
5.5.2抗紫外线功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法278
5.6其他多功能特殊润湿性棉纤维复合材料287
5.6.1特殊润湿性PDMS/SiO2复合棉纤维材料的仿生制备方法287
5.6.2湿固化聚氨酯构筑特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法303
5.6.3特殊润湿性自驱动集油器的仿生制备方法314
第6章多功能特殊润湿性纳米纤维素复合材料的仿生制备关键技术326
6.1纳米纤维素简介326
6.1.1纤维素的化学结构327
6.1.2纤维素的聚集态结构327
6.2纳米纤维素的制备方法328
6.2.1化学法328
6.2.2物理法329
6.2.3物理化学法330
6.2.4酶解法330
6.2.5静电纺丝法331
6.2.6微生物法332
6.3纳米纤维素的改性方法332
6.3.1物理吸附改性332
6.3.2表面化学改性333
6.4纳米纤维素的组装方法336
6.4.1纳米纤维素基复合膜336
6.4.2纳米纤维素水凝胶336
6.4.3纳米纤维素气凝胶337
6.4.4纳米纤维素基炭气凝胶340
6.5多功能特殊润湿性纳米纤维素复合材料的制备341
6.5.1超亲水性细菌纤维素/钯复合膜的制备341
6.5.2超亲水性玉米秸秆粉/尼龙复合膜的制备351
6.5.3超亲水性PAA/纳米纤维素/BF复合纤维膜的制备363
6.5.4抑菌型特殊润湿性Ag@TiO2/PVA/纳米纤维素复合薄膜的制备369
6.5.5多功能特殊润湿性Ag@TiO2/PVA/纳米纤维素复合气凝胶的制备379
6.5.6抑菌光催化功能特殊润湿性Ag@TiO2/CS/纳米纤维素复合薄膜的制备387
第7章智能生物质复合材料的仿生制备关键技术400
7.1pH响应智能变色纳米纤维素复合纱线400
7.1.1智能纤维材料的研究目的与应用400
7.1.2pH响应智能材料简介401
7.1.3静电纺丝设备简介403
7.1.4pH响应智能变色纱线的制备方法404
7.1.5智能变色纱线的测试与检测方法406
7.1.6智能变色纱线的微观形貌分析407
7.1.7智能变色纱线的拉伸强度分析409
7.1.8智能变色纱线的膨胀性能分析410
7.1.9智能变色纱线的pH响应性分析414
7.1.10智能变色纱线的红外光谱分析415
7.1.11智能变色纱线的颜色响应机理分析417
7.1.12智能变色纱线的耐强酸强碱性能分析419
7.2Janus特殊润湿性PVDF/MTMS/纳米纤维素复合薄膜421
7.2.1Janus特殊润湿性薄膜及其液体智能单向传输性421
7.2.2Janus特殊润湿性薄膜材料的经典制备方法421
7.2.3Janus特殊润湿性PVDF/MTMS/纳米纤维素复合薄膜的制备422
7.2.4Janus特殊润湿性复合薄膜两侧的微观形貌分析423
7.2.5Janus特殊润湿性复合薄膜的化学组成分析424
7.2.6Janus特殊润湿性复合薄膜两侧的润湿性分析426
7.2.7Janus薄膜的油水乳化液分离、液体单向传输与作用原理分析427
7.2.8Janus特殊润湿性复合薄膜的化学与力学稳定性分析431
7.3重金属离子响应智能变色纳米纤维素复合气凝胶432
7.3.1荧光传感器简介432
7.3.2内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素复合气凝胶的设计思路433
7.3.3内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素复合气凝胶的制备434
7.3.4内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素/壳聚糖复合气凝胶的制备435
7.3.5智能变色纳米纤维素复合气凝胶的工艺优化研究435
7.3.6智能变色纳米纤维素复合气凝胶的微观形貌分析436
7.3.7智能变色纳米纤维素复合气凝胶的特殊润湿性能评价437
7.3.8智能变色纳米纤维素复合气凝胶的pH响应性能分析439
7.3.9智能变色纳米纤维素复合气凝胶的抗压缩性与可回弹性分析440
7.3.10智能变色纳米纤维素复合气凝胶对不同重金属离子的识别441
参考文献444
1.1仿生材料的概念1
1.2仿生材料的特殊润湿性1
1.2.1固体表面润湿性机理与模型2
1.2.2特殊润湿性材料简介11
1.3仿生材料的智能性15
1.3.1pH响应性16
1.3.2温度响应性18
1.3.3磁场响应性19
1.3.4光响应性21
1.3.5电场响应性21
1.3.6双(多)重响应性23
第2章仿生智能生物质复合材料的研究与发展25
2.1生物质资源的特征25
2.1.1生物质的特征25
2.1.2生物质资源的结构与组成26
2.2生物质资源的高值化利用27
2.2.1人造板30
2.2.2木质复合材料30
2.2.3木质活性炭30
2.2.4纤维素气凝胶31
2.2.5再生纤维素纤维31
2.2.6生物质基荧光碳材料32
2.2.7磁性木材32
2.2.8能量储存木材33
2.2.9智能变色木材33
2.2.10生物质基柔性应变传感器34
2.3仿生智能木质复合材料的水体净化研究进展34
2.3.1重金属离子吸附35
2.3.2消毒杀菌37
2.3.3有机染料去除39
2.3.4油水分离42
2.3.5结语与展望44
2.4仿生智能木质复合材料的海水淡化研究进展45
2.4.1直接炭化木材46
2.4.2碳纳米材料与木材复合47
2.4.3半导体材料与木材复合50
2.4.4高分子聚合物与木材复合51
2.4.5贵金属材料与木材复合53
2.4.6结语与展望55
2.5仿生智能生物质复合材料的药物递送研究进展56
2.5.1蛋白质类高分子材料56
2.5.2多糖类高分子材料58
2.5.3生物质复合气凝胶的药物递送应用61
2.5.4其他生物质复合材料的药物递送应用63
2.5.5结语与展望64
第3章仿生智能生物质复合材料的常用表征与分析方法66
3.1微观形貌66
3.1.1扫描电子显微镜66
3.1.2透射电子显微镜68
3.2化学组成与晶体结构70
3.2.1红外光谱70
3.2.2拉曼光谱73
3.2.3X射线衍射分析75
3.2.4X射线光电子能谱77
3.3比表面积及孔隙率分析79
3.3.1气体吸附法80
3.3.2压汞法81
第4章多功能特殊润湿性木质复合材料的仿生制备关键技术84
4.1特殊润湿性生物质复合材料的仿生制备方法84
4.1.1滴涂法84
4.1.2自组装法89
4.1.3溶胶-凝胶法95
4.1.4化学沉积法101
4.1.5水热法106
4.1.6真空-高压浸渍法118
4.1.7磁控溅射法123
4.1.8静电纺丝法130
4.2多功能特殊润湿性木质复合材料的仿生制备方法136
4.2.1防腐抗菌功能136
4.2.2弹性导电功能144
4.2.3磁响应功能153
4.2.4光催化功能169
4.2.5水体净化功能191
4.2.6抗紫外荧光功能201
4.2.7光热转化功能209
4.2.8海水淡化功能220
第5章多功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备关键技术231
5.1油水分离功能特殊润湿性棉纤维复合材料231
5.1.1水体油污染危害232
5.1.2油水混合物类型234
5.1.3油水混合物处理方法234
5.1.4特殊润湿性油水分离棉纤维复合材料的仿生制备方法238
5.2阻燃功能特殊润湿性棉纤维复合材料244
5.2.1阻燃剂及阻燃机理244
5.2.2阻燃功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法246
5.3抗菌功能特殊润湿性棉纤维复合材料257
5.3.1抗菌剂及抗菌机理257
5.3.2抗菌功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法258
5.4导电功能特殊润湿性棉纤维复合材料269
5.4.1导电高分子材料简介269
5.4.2导电功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法270
5.5抗紫外线功能特殊润湿性棉纤维复合材料277
5.5.1紫外线屏蔽剂简介277
5.5.2抗紫外线功能特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法278
5.6其他多功能特殊润湿性棉纤维复合材料287
5.6.1特殊润湿性PDMS/SiO2复合棉纤维材料的仿生制备方法287
5.6.2湿固化聚氨酯构筑特殊润湿性棉纤维复合材料的仿生制备方法303
5.6.3特殊润湿性自驱动集油器的仿生制备方法314
第6章多功能特殊润湿性纳米纤维素复合材料的仿生制备关键技术326
6.1纳米纤维素简介326
6.1.1纤维素的化学结构327
6.1.2纤维素的聚集态结构327
6.2纳米纤维素的制备方法328
6.2.1化学法328
6.2.2物理法329
6.2.3物理化学法330
6.2.4酶解法330
6.2.5静电纺丝法331
6.2.6微生物法332
6.3纳米纤维素的改性方法332
6.3.1物理吸附改性332
6.3.2表面化学改性333
6.4纳米纤维素的组装方法336
6.4.1纳米纤维素基复合膜336
6.4.2纳米纤维素水凝胶336
6.4.3纳米纤维素气凝胶337
6.4.4纳米纤维素基炭气凝胶340
6.5多功能特殊润湿性纳米纤维素复合材料的制备341
6.5.1超亲水性细菌纤维素/钯复合膜的制备341
6.5.2超亲水性玉米秸秆粉/尼龙复合膜的制备351
6.5.3超亲水性PAA/纳米纤维素/BF复合纤维膜的制备363
6.5.4抑菌型特殊润湿性Ag@TiO2/PVA/纳米纤维素复合薄膜的制备369
6.5.5多功能特殊润湿性Ag@TiO2/PVA/纳米纤维素复合气凝胶的制备379
6.5.6抑菌光催化功能特殊润湿性Ag@TiO2/CS/纳米纤维素复合薄膜的制备387
第7章智能生物质复合材料的仿生制备关键技术400
7.1pH响应智能变色纳米纤维素复合纱线400
7.1.1智能纤维材料的研究目的与应用400
7.1.2pH响应智能材料简介401
7.1.3静电纺丝设备简介403
7.1.4pH响应智能变色纱线的制备方法404
7.1.5智能变色纱线的测试与检测方法406
7.1.6智能变色纱线的微观形貌分析407
7.1.7智能变色纱线的拉伸强度分析409
7.1.8智能变色纱线的膨胀性能分析410
7.1.9智能变色纱线的pH响应性分析414
7.1.10智能变色纱线的红外光谱分析415
7.1.11智能变色纱线的颜色响应机理分析417
7.1.12智能变色纱线的耐强酸强碱性能分析419
7.2Janus特殊润湿性PVDF/MTMS/纳米纤维素复合薄膜421
7.2.1Janus特殊润湿性薄膜及其液体智能单向传输性421
7.2.2Janus特殊润湿性薄膜材料的经典制备方法421
7.2.3Janus特殊润湿性PVDF/MTMS/纳米纤维素复合薄膜的制备422
7.2.4Janus特殊润湿性复合薄膜两侧的微观形貌分析423
7.2.5Janus特殊润湿性复合薄膜的化学组成分析424
7.2.6Janus特殊润湿性复合薄膜两侧的润湿性分析426
7.2.7Janus薄膜的油水乳化液分离、液体单向传输与作用原理分析427
7.2.8Janus特殊润湿性复合薄膜的化学与力学稳定性分析431
7.3重金属离子响应智能变色纳米纤维素复合气凝胶432
7.3.1荧光传感器简介432
7.3.2内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素复合气凝胶的设计思路433
7.3.3内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素复合气凝胶的制备434
7.3.4内酰胺化罗丹明6G/纳米纤维素/壳聚糖复合气凝胶的制备435
7.3.5智能变色纳米纤维素复合气凝胶的工艺优化研究435
7.3.6智能变色纳米纤维素复合气凝胶的微观形貌分析436
7.3.7智能变色纳米纤维素复合气凝胶的特殊润湿性能评价437
7.3.8智能变色纳米纤维素复合气凝胶的pH响应性能分析439
7.3.9智能变色纳米纤维素复合气凝胶的抗压缩性与可回弹性分析440
7.3.10智能变色纳米纤维素复合气凝胶对不同重金属离子的识别441
参考文献444
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