Materials：“高分子材料” 栏目 2021 年高引文章精选 | MDPI 编辑荐读
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本期编辑荐读为您精选了 2021 年发表在 Materials 期刊 ”Polymeric Materials (高分子材料)” 栏目上的 6 篇高引文章。内容涉及聚合物复合材料的改性剂、光固化环氧丙烯酸酯涂料、复合材料裂纹的量化方法、低密度聚乙烯的杀菌和抑制真菌性能、有机硅复合材料抑菌性、用于 3D 打印的聚合物长丝等热门话题。希望能为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。
谢续明 教授
清华大学
Materials 栏目主编
研究领域：超韧水凝胶、纳米材料及纳米复合材料、高分子共混、塑料回收及高值再利用。
闫寿科 教授
北京化工大学
Materials 栏目主编
研究领域：高分子材料的多尺度结构、取向诱导聚合物结晶、表面诱导聚合物结晶、受限聚合物结晶、高分子共混。
01
Propolis and Organosilanes as Innovative Hybrid Modifiers in Wood-Based Polymer Composites
蜂胶和有机硅烷作为木质聚合物复合材料中的创新混合改性剂
Majka Odalanowska et al.
https://www.mdpi.com/966180
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本文详细介绍了木材/聚丙烯复合材料的特性、用于木材处理的蜂胶提取物 (Propolis Extract, EEP) 和新型的蜂胶硅烷配方。蜂胶硅烷配方 EEP-TEOS/VTMOS 由 EEP、原硅酸四乙酯 (Tetraethyl Orthosilicate, TEOS) 和乙烯基三甲氧基硅烷 (Vinyltrimethoxysilane, VTMOS) 组成；EEP-TEOS/OTEOS 配方则包含 EEP、原硅酸四乙酯 (TEOS) 和辛基三乙氧基硅烷 (Octyltriethoxysilane, OTEOS)。本研究采用了傅里叶变换红外光谱、原子吸收光谱和 X 射线衍射对处理后的木材填料进行表征，并采用差示扫描量热法、X 射线衍射和光学显微镜对复合材料进行了研究。结果表明：处理后的木材对霉菌具有一定的抵抗力，且木材结构中存在硅烷和蜂胶成分；蜂胶硅烷配方导致木材在聚丙烯基质中的成核能力改变，与未处理的基质相比，结晶温度和晶体转化率提高，结晶半衰期降低；在所有复合材料中都观察到了跨晶层的形成，其中用 EEP-TEOS/OTEOS 处理的复合材料的合成速率最高；用蜂胶硅烷配方浸渍木材可显著提高材料的强度。本文发现了聚丙烯基体多晶型结构的变化与复合材料的强度之间存在相关性，并且首次报道了使用双功能改性剂对木材填料的影响。
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原文出自 Materials 期刊
Odalanowska, M.; Woźniak, M.; Ratajczak, I.; Zielińska, D.; Cofta, G.; Borysiak, S. Propolis and Organosilanes as Innovative Hybrid Modifiers in Wood-Based Polymer Composites. Materials 2021, 14, 464.
02
Photocurable Epoxy Acrylate Coatings Preparation by Dual Cationic and Radical Photocrosslinking
双阳离子和自由基光交联制备光固化环氧丙烯酸酯涂料
Paulina Bednarczyk et al.
https://www.mdpi.com/1203178
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本研究以工业级双酚基环氧树脂和丙烯酸为基础合成了环氧丙烯酸酯树脂 (Epoxy Acrylate Resin, EA)，进而研制出环氧基和末端不饱和活性树脂的杂化树脂。制备得到的环氧丙烯酸酯预聚物可用于制备光固化涂料组合物，该材料中含有 EA 粘合剂、阳离子或自由基光引发剂。因此当使用阳离子光引发剂时，会形成带有丙烯酸酯基团的聚醚型聚合物链。在自由基聚合的情况下，环氧丙烯酸酯与环氧基团形成了聚丙烯酸酯骨架。由于环氧和双碳碳基团的存在，反应产物将通过两种不同的机理进行光交联：(i) 阳离子开环聚合和 (ii) 自由基聚合，因此本研究采用了光差示扫描量热法和实时红外光谱法对不同引发剂合成的杂化树脂的光聚合行为、固化涂料的性能进行了研究；在阳离子光聚合中测试了部分类型光引发剂的性能，并使用了 α-羟基酮、酰基膦氧化物及其混合物等光引发剂诱导自由基光聚合；对固化涂料的基本物理力学性能，如无粘时间、硬度、附着力、光泽度和黄度指数进行了分析。此外，本文详细讨论了影响环氧丙烯酸酯杂化涂料性能的阳离子和自由基光引发剂的结构因素、参数以及光聚合机理。
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原文出自 Materials 期刊
Bednarczyk, P.; Mozelewska, K.; Nowak, M.; Czech, Z. Photocurable Epoxy Acrylate Coatings Preparation by Dual Cationic and Radical Photocrosslinking. Materials 2021, 14, 4150.
03
Quantification Approaches for Fatigue Crack Resistance of Thermoplastic Tape Layered Composites with Multiple Delaminations
具有多重分层的热塑性带层状复合材料的抗疲劳裂纹的量化方法
Anastasiia Khudiakova et al.
https://www.mdpi.com/1038554
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带原位固结 (Automated Tape Placement with In-situ Consolidation, ATPisc) 的自动化带放置是一种分层制造工艺，而实现适当的层间粘结是此过程中最具挑战性的难点之一。本研究采用 ATPisc 工艺以及不同的制造工艺制备了单向碳纤维增强热塑性层压板，还采用双悬臂梁 (Double Cantilever Beam, DCB) 试样进行了 I 型疲劳断裂试验，以表征层合板的层间结合程度。在 DCB 测试中层合板多次开裂，该现象不能简单按照传统的标准方法进行评估，因此作者团队基于文献报导的多种数据分析方法，实现了对层合板断裂行为的定量评估。试验过程中还针对损伤参数 φ 和有效弯曲模量的演化进行了研究，解释了损伤累积的形成原因。研究结果表明：基于 Hartman-Schijve 的方法可用于高效地绘制多层/分层层合板疲劳裂纹扩展曲线，并且采用“零纤维桥接”方法将导致局部出现大规模的纤维桥接，进而实现消除额外损伤过程对疲劳裂纹扩展的影响。
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原文出自 Materials 期刊
Khudiakova, A.; Brunner, A.J.; Wolfahrt, M.; Pinter, G. Quantification Approaches for Fatigue Crack Resistance of Thermoplastic Tape Layered Composites with Multiple Delaminations. Materials 2021, 14, 1476.
04
Bactericidal and Fungistatic Properties of LDPE Modified with a Biocide Containing Metal Nanoparticles
含金属纳米生物杀菌剂修饰 LDPE 的杀菌和抑菌性能
Katarzyna Janczak et al.
https://www.mdpi.com/1207524
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本文详细研究了含有金属纳米颗粒 (银、铜、氧化锌、氧化铁) 的低密度聚乙烯对病原微生物的生物杀灭性能的影响。研究假设，含有适当金属纳米颗粒浓度的聚合物材料将对模型菌株和病原菌株 (大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、嗜肺军团菌、肠沙门氏菌亚种) 和真菌 (巴西曲霉、酿酒酵母、白色念珠菌、膨胀青霉) 产生较高的生物杀伤活性，并且由于颗粒不会迁移到周围环境，因此可同时确保周围环境的安全。研究结果表明：添加浓度为 4% Ag、Cu、ZnO 和 Fe2O3 纳米颗粒的杀菌剂，能够将金黄色葡萄球菌、肠球菌和铜绿假单胞菌数量减少 99% 以上，但该方案对嗜肺乳杆菌的有效性最低，并且较高的杀菌剂含量并不能显著提高其对大肠杆菌的抑菌活性；杀菌剂在纳米颗粒浓度为 2% 时对真菌有较好的杀灭效果；在材料中分散均匀，团聚程度低的纳米颗粒，将对生物杀灭效果的有效性产生影响。本研究结果为相关的工业应用进展提供了有力的理论和实验支撑。
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原文出自 Materials 期刊
Janczak, K.; Kosmalska, D.; Kaczor, D.; Raszkowska-Kaczor, A.; Wedderburn, L.; Malinowski, R. Bactericidal and Fungistatic Properties of LDPE Modified with a Biocide Containing Metal Nanoparticles. Materials 2021, 14, 4228.
05
New Organosilicon Composite Based on Borosiloxane and Zinc Oxide Nanoparticles Inhibits Bacterial Growth, but Does Not Have a Toxic Effect on the Development of Animal Eukaryotic Cells
基于硼硅氧烷和氧化锌纳米颗粒的新型有机硅复合材料可抑制细菌生长，但对动物真核细胞的发育没有毒性作用
Denis N. Chausov et al.
https://www.mdpi.com/1323526
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本研究针对硼硅氧烷和氧化锌纳米颗粒复合材料的抗菌性能进行了综合分析，研究了聚合物基体和氧化锌纳米颗粒对生物分子产生活性氧、羟基自由基和长寿命氧化形式的影响。研究结果表明：复合材料的所有变种都显著抑制了大肠杆菌的分裂，并导致它们从底物分离；此外基于硼硅氧烷和氧化锌纳米颗粒的复合材料表面不抑制哺乳动物细胞的生长和分裂；而在保留硼硅氧烷与纳米粒子的粘弹性特性的前提下，ZnO 纳米颗粒掺入硼硅氧烷的正效应可达 100% 或以上。
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原文出自 Materials 期刊
Chausov, D.N.; Burmistrov, D.E.; Kurilov, A.D.; Bunkin, N.F.; Astashev, M.E.; Simakin, A.V.; Vedunova, M.V.; Gudkov, S.V. New Organosilicon Composite Based on Borosiloxane and Zinc Oxide Nanoparticles Inhibits Bacterial Growth, but Does Not Have a Toxic Effect on the Development of Animal Eukaryotic Cells. Materials 2021, 14, 6281.
06
High-Impact Polystyrene Reinforced with Reduced Graphene Oxide as a Filament for Fused Filament Fabrication 3D Printing
利用还原氧化石墨烯增强的高抗冲聚苯乙烯可作为熔融长丝制造 3D 打印的长丝
Marta Sieradzka et al.
https://www.mdpi.com/1365704
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石墨烯及其衍生物具有优异的物理化学特性，因此其近年来在增材制造应用领域得到了研究者们的广泛关注。高抗冲聚苯乙烯 (High-Impact Polystyrene, HIPS) 是一种可用于 3D 打印技术的聚合物，具有尺寸稳定性高、成本低且易于加工等优点。然而增材制造的持续发展对原料材料的特性提出了更高的要求，因此将还原的氧化石墨烯引入聚合物基质中以实现更优异物理化学性能的研究非常重要。作者团队在本研究中制备了可用于 3D 打印的复合长丝，并针对其形态、热和机械性能等方面进行了表征，研究结果表明：在 HIPS/rGO 复合材料中，含有 0.5 wt% 还原氧化石墨烯的长丝具有最好的机械性能；纯 HIPS 和 HIPS-0.5 的拉伸强度分别为 19.84 MPa 和 22.45 MPa；此外在打印过程中使用 HIPS-0.5 灯丝，并未观察到喷嘴堵塞，该现象说明 rGO 在聚合物基体中具有良好的分散性。
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原文出自 Materials 期刊
Sieradzka, M.; Fabia, J.; Biniaś, D.; Graczyk, T.; Fryczkowski, R. High-Impact Polystyrene Reinforced with Reduced Graphene Oxide as a Filament for Fused Filament Fabrication 3D Printing. Materials 2021, 14, 7008.
Materials 期刊介绍
主编：
Maryam Tabrizian, McGill University, Canada
期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。
2021 Impact Factor | 3.748 (Q1*) |
2021 CiteScore | 4.7 |
Time to First Decision | 15.3 Days |
Time to Publication | 38 Days |
* Q1 (17/80) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"
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文案审校
赖寿强 博士研究生
厦门大学
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