微结构超疏水表面液滴的运动性质

超疏水表面一般是指接触角大于150°, 运动角(或滚动角)小于5°的固体表面, 其在基础研究和现实应用方面存在巨大价值. 通过光刻技术和自组装膜技术制备了最大接触角为172°, 最小运动角为2°的超疏水表面. 研究了Cassie状态液滴的运动角与微结构表面参数之间的关系, 发现运动角与微结构高度无关, 但随着微结构间距的增加而减小, 随着微结构边长的增加而增加. 通过比较Cassie状态、混合状态液滴运动角的大小, 认为液滴运动角的大小由后接触线的状态决定, 而与最外缘三相接触线内的固液接触状态、前接触线状态无关.     

从确定性到随机性的黏附接触理论

胶体、药物输运、细胞-病毒等体系中广泛涉及纳米颗粒与弹性固体表面之间的黏附相互作用.本文简要回顾了黏附接触理论的发展历史:已有的确定性黏附接触理论(如JKR,DMT等模型)预测,颗粒在低于临界分离拉力的作用下不会与基底分离,这一结论在颗粒特征尺寸减小到纳米尺度时不再适用.研究表明:当纳米颗粒与固体表面黏附的能量尺度接近环境热噪声的特征能量时,其界面黏附呈现出显著的尺寸效应和由此导致的随机性.基于经典的Kramers理论,建立了统计的黏附接触理论,将纳米颗粒与固体表面的黏附状态演化视为广义扩散过程,并用黏附寿命的概率分布描述黏附界面的相对强弱.两个纳米颗粒同时与弹性固体表面作用时,二者的黏附状态呈现明显的时空关联,可通过改变其中一颗粒的状态,间接调控另一颗粒的黏附寿命.     

“接触引导”和重力场复合作用对L929细胞生长取向的影响

“接触引导”与外力场作用是影响细胞取向行为的两大因素. 本文通过软刻蚀技术在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)表面制作微米级沟槽图案, 研究了当重力场方向平行于材料表面且分别垂直或平行于沟槽方向时, 图案与重力的复合作用对L929细胞取向行为的影响. 研究表明, 当重力场方向和沟槽方向平行时, 由于“接触引导”效应, 大部分细胞(约90%)仍然沿沟槽(细胞轴向与沟槽夹角在0°~30°区间内)生长; 而当重力场垂直于沟槽方向时, 沿沟槽生长的细胞虽仍然占多数(约70%), 但比例显著下降. 该研究表明, 与重力因素相比, 虽然由沟槽图案所引起的“接触引导”效应对细胞的生长取向起主导作用, 但是当重力场与沟槽方向垂直时, 重力作用显著降低了“接触引导”的程度; 而当两种因素方向相一致时, 两者对“接触引导”的发生无明显的协同促进作用.     

非接触化学机械抛光的材料去除模型

探讨了化学机械抛光中抛光垫和晶片处于非接触状态下的材料去除机理, 认为磨粒对材料的去除贡献主要是通过犁削作用而实现的. 并在此基础上发展了一个用来预测抛光垫和晶片处于非接触状态下材料去除率(MRR)的新模型. 通过与实验数据的比较, 该模型对非接触状态下MRR的变化有较好的预测效果. 模型的数值模拟表明: 晶片的相对速度u与流体黏度h是影响非接触状态下MRR的最主要的两个因素; 晶片所受载荷w_z的变化对MRR也有影响, 但影响的效果和相对速度与流体黏度相比不明显; 当磨粒半径r≤50 nm时, 可以忽略磨粒尺寸的变化对MRR的影响.     

纳微米沟槽型图案化表面“接触引导”现象及其细胞生理效应

材料表面的拓扑结构对细胞的多种行为及生理功能有着显著影响, 其中沟槽型图案由于能够使细胞产生“接触引导”而备受关注. 本文着重介绍了由该类图案引起的“接触引导”对细胞行为及生理功能影响的研究进展. 所涉及到的内容主要包括影响该现象发生的因素及细胞行为变化和生理效应, 并讨论了“接触引导”发生的可能机制. 最后对该领域的研究趋势和潜在应用进行了展望.     

低温冰晶表面臭氧耗损速率

南极上空春季臭氧耗损很显著,形成“臭氧洞”.大气臭氧气相反应过程不能阐述臭氧洞的产生现象,低温下气相反应,无力解释臭氧的快速损耗.Solomon,Rowland等提出大气中非均相反应可能对臭氧的破坏起重要作用.发生非均相反应需要有颗粒物存在,极地上空平流层云的形成提供产生非均相反应的条件.在南极上空冬季和春季有三种类型的极地平流层云,Ⅰ型颗粒物是由三水合硝酸(NAT)组成,形成温度约为197K;Ⅱ型颗粒物主要成分是水,在约187K形成;Ⅲ型平流层云由珠母云组成.在这些颗粒物上发生的非均相反应将使非活性的储库化合物转化为活性氯,由此导致臭氧急剧下降并产生高浓度的C10.因此研究在冰晶上的非均相反应是大气臭氧耗损过程研究的热点课题。 臭氧在冰晶表面的耗损有两种方式:(1)在冰晶表面发生化学反应,破坏臭氧;(2)臭氧在冰晶表面发生吸附作用.当冰晶蒸发后,臭氧又能释放出来.本工作试图测定臭氧在冰晶上的耗损速率,以后再逐步研究所发生的化学过程和吸附过程。     

抗体包被微珠诱导细胞膜cadherin分子复合体的聚集

细胞粘合分子ｃａｄｈｅｒｉｎ介导细胞粘合，信号转导和细胞骨架组装。这类跨膜的分子如何适应多种功能而调变其与膜内面粘着斑和细胞骨架分子间的连接的问题可以从微珠实验中得到线索。包被有封闭活性的抗Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ单抗的微珠与表达Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ的人胚肺接触后，诱导细胞膜上Ｎ－ｃａｄｈｅｒｉｎ分布聚集在微珠周围。     

刚球与有限拉伸衬底的黏附接触

以刚球与等轴拉伸弹胶衬底的黏附接触为例, 基于JKR模型研究了有限预应变对黏附行为的影响. 分析表明, 预应变可以减小球与衬底的接触面积, 但并不改变其黏附强度.     

飞秒激光诱导周期性表面结构及其应用

近年来,飞秒激光微纳加工技术引起了科学界的广泛关注.飞秒激光脉冲凭借其超短脉宽及超强的瞬时功率,较传统的激光加工有着明显的优势:几乎可以加工任何材料,非接触加工,非热加工,加工精度高,能够加工亚微米级结构和三维复杂结构,加工过程耗能低.飞秒激光加工材料的过程中会产生周期性的表面结构,这些表面结构会对材料的表面性能产生明显的影响,并且在国防、医疗、高端制造等多个领域具有巨大的应用潜力.因此,国内外研究人员对飞秒激光诱导周期性表面结构进行了系统深入的理论研究和实验研究.本文简要阐述了飞秒激光的基本特点及飞秒激光微纳加工的独特优势,对近年来关于飞秒激光诱导周期性表面结构(laser induced periodic surface structure,LIPSS)的理论与实验研究进行了综述,并阐述了这种周期性表面结构对材料表面浸润特性、光学特性以及表面拉曼增强的影响和研究进展,最后对LIPSS未来的研究方向进行了预测和展望.     

对住宅小区污水处理工艺技术的调研

本通过对住宅小区污水处理工艺技术的实地调查与分析，对ICEAS工艺、接触氧化法进行比较，得出ICEAS工艺在污水处理上的效果、经济成本，以及对环境的影响方面均优于接触氧化法的结论，证明ICEAS工艺更加适合于住宅小区的污水处理。同时本也指出了在城市小区污水处理中的一些问题与弊病，并提出了相应的解决方案。     

回转筒颗粒表面流的分子动力学模拟和连续理论

在考虑颗粒非弹性接触、滑动摩擦和滚动摩擦基础上发展了分子动力学模拟的算法, 实现了中高速(Fr = 0.1~0.2)回转筒内颗粒流的离散模拟. 回转筒内颗粒流由表面活性层和下部柱塞流区组成, 颗粒在活性层的停留时间约为柱塞流区的1/3~1/2, 对称线上活性层和柱塞流区的厚度比为0.57~0.61, 因而推断颗粒流动处于Rolling-Cascading过渡模式. 对称线上MD模拟的速度分布与正电子放射性测量实验结果十分吻合. 在模拟和实验结果基础上发展了连续理论: 柱塞流区内颗粒运动并非完全随着筒壁刚体转动, 而是存在着塑性蠕变, 这种速度变化过程符合指数函数规律; 而活性层内颗粒流动则符合简单的Couette切变流动分布. 最后探讨了颗粒温度和颗粒相对浓度分布的内在机理.     

纳米颗粒碰撞下的单晶硅表面原子形态

应用分子动力学模拟了纳米颗粒与单晶硅(001)表面碰撞后反弹、飞离的现象, 研究了入射角度对颗粒运动轨迹、基体损伤形貌的影响. 随着入射角度的变化, 颗粒反射角度在从钝角到锐角的大范围内变化. 入射角度决定了嵌入到最低点时颗粒与基体的接触部位, 作用于接触部位的基体释放弹性形变能提供了颗粒的反弹能量, 从而形成纳米颗粒的反弹角度敏感依赖于入射角度的现象. 碰撞使基体发生凹陷变形. 与颗粒运动轨迹相对应, 基体凹陷区域形状从较深的勺子形变化到平坦的圆弧形. 部分位于运动颗粒前方的基体原子被推移出, 在凹陷区边缘形成原子堆积.     

第四脑室底尾侧部NT-LI神经成分的光镜和电镜免疫细胞化学观察

近年来的研究表明,脑脊液与脑组织之间存在着交流信息的途径,即神经-体液回路,其中接触脑脊液神经元构成了这个途径的重要组成部分。已有研究报道接触脑脊液神经元可含有CCK,OXT等生物活性肽。本研究发现大鼠第四脑室底尾侧部室管膜内及周围含有神经降压肽(NT)样免疫反应(NT-LI)神经元胞体、纤维和终末,这为脑-脑脊液神经体液回路提供了新的形态学资料。     

微裂纹的非线性超声检测研究进展

非线性超声对微裂纹具有较高的检测灵敏度.本文从理论模型、数值模拟和实验检测3个方面综述了非线性超声检测微裂纹的研究进展.基于微裂纹面的"呼吸"效应和"滑移"机制,介绍了非线性超声检测微裂纹的理论模型.从微裂纹的非线性响应和几何参数对非线性超声的影响规律及微裂纹定位方面,介绍了非线性超声检测微裂纹的数值模拟与实验研究进展...     

矩形腔内接触熔化过程的熵产

Gordon等曾对矩形腔内的一维非接触熔化进行了熵产分析,得到最优的加热熔化方式.不过由于他们假设了熔化过程液体层内完全线性导热的条件,因此,所得结果有较大的局限性.本文则要讨论接触熔化过程的熵产.     

纳米尺度下不同曲率半径针尖接触滑动过程的分子动力学模拟

针对不同磨损情况的原子力显微镜探针,运用三维分子动力学模拟方法研究不同曲率半径探针接触压入及滑动过程中单晶铜基体表面材料的变形及摩擦磨损机制.研究结果发现,在探针接触压入单晶铜基体时,接触作用力、位错及位错发射等缺陷随着接触深度或接触半径的增大而增加,位错发射方向为[101]和[101].探针在单晶铜基体表面滑动过程中,探针曲率半径增大,因材料塑性变形形成的沟槽、法向力及摩擦力也随之增大,而摩擦系数随之减小.堆垛层错沿着滑动方向扩展并随探针曲率半径增大而增多.此外,摩擦磨损过程中产生的隆起堆积原子数量随着探针曲率半径或滑动距离增大而增多.     

C_(60)分子气相摩尔熵及摩尔热容的理论计算

自从1990年文献[1]报道成功的常量制备并分离出稳定存在的C_(60)和C_(70)原子簇以来,人们对这类新型碳素多面体分子的研究寄予了极大的热情和期望,取得了大量的研究成果.C_(60)分子虽有固态时摩尔热容的实验及理论计算结果,而气相摩尔熵及摩尔热容的实验和理论计算结果,就我们所接触的文献均未见报道.文献[3]报道了不同温度所测定的C_(60)分子的蒸     

二维电子晶体和二维磁体

我们生活在三维空间中,我们日常接触的宏观物体也总具有三维的结构。我们常把构成物质的原子或分子看成点,当这些点排成规则的三维空间点阵时,就形成了我们熟悉的晶体结构。三维晶体结构的存在是确凿无疑的,绚丽多姿的天然晶体就是它存在的最直观证据。而一维和二维的结构一直只作为抽象的数学模型存在于理论的描述之中。就在不久以前,固体理论所依据的实验事实还都是与三维结构有关的。     

从人出发的社会主义科学

我认识社会主义国家的优越性,还不过是六七年来的事情。通过这几年的工作,特别是和苏联科学家们的接触,逐渐明了了苏联自从十月革命以来科学事业为什么如此发达,科学家们为什么如此努力工作的真正原因,从而对自己也有所感动。理论与实践的结合回忆六年以前我初到科学院工作,在研究所院内的墙上写着政府对科学工作者们提出的号召:“理论结合实践!”无是无动于衷的。因为对于一个自命为从事实验科学研究的人来说,大都自以为他的理论必定会结合实践,至于结合什么实践,则不可深究了。     

超快太赫兹表面等离子波与非谐振传输场的耦合

亚波长周期孔阵列的太赫兹脉冲透射光谱与孔宽度有关. 在最佳孔宽条件下, 绝对能量透过率达到最大值. 随着孔宽度的增加, 光谱的线宽增加, 峰值频率发生蓝移. 该现象是电磁场通过孔阵列时, 表面等离子波谐振激发与非谐振传输场之间互相耦合的结果. 采用Fano模型对其进行了理论拟合, 并实验测量了随入射角度变化的等离子波传输谱带结构.