有机/无机杂化材料与多功能纤维研究进展

有机/无机杂化材料能够实现有机高分子材料与无机材料在纳米或分子水平上的复合,在发挥各自组分特性的同时,体现出特有的协同效应,如新性能、多功能.该原理同样适用于有机/有机杂化体系.随着产业用纤维材料的不断发展,其应用领域也随之拓展,开发新型高分子材料,实现纤维的多功能化成为研究热点.根据纤维多功能化的发展需求,结合有机/无机杂化机理,在分子水平上设计构筑杂化功能材料,采用结构设计、界面构筑的方法建立杂化功能材料与成纤高聚物杂化体系.以成纤高分子的结构设计及凝聚态控制、纳米纤维和低维纳米材料的结构可控制备及其功能化复合为例,简要介绍了有机/无机杂化原理在纤维多功能化方面的研究进展,最后提出了多功能化有机/无机杂化纤维的展望.     

氧化铈介孔材料的研究进展

随着对介孔材料的深入研究,CeO2介孔材料因其大比表面积、规则的孔道结构和对金属的高分散性等独特的性能而备受关注。本文详细地论述了介孔CeO2的合成机理与方法,简要地介绍了介孔CeO2的性质和在燃料电池电极以及催化上的应用。最后展望了介孔CeO2的发展前景。     

介电泳技术在生物信号检测和相分离阻变材料中的应用

介电泳是操纵微纳米级粒子的强大工具,已经在生物细胞和无机微粒的分离、检测、操控方面得到了广泛的应用.本文突破对介电泳技术的传统定位,简要介绍介电泳效应的两例新的应用.首先是和新兴的纳米孔技术结合,利用介电泳的富集效应,在微纳环境下对单分子行为进行操控,解决目前纳米孔基因测序面临的通量低等难题.其次在某些相分离固体材料中,介电泳可以通过调节电子相的几何结构引起渗流,从而实现电致阻变效应.这些研究不仅扩大了介电泳技术的应用范围,且具有多学科技术交叉融合的特点,为生物检测技术的开发创新以及新型功能材料的设计提供了新的思路.     

介电弹性体驱动器的稳定性分析

介电弹性体（dielectric elastomers，DE）是制造智能主动驱动器最有潜力的电致活性聚合物（electroactive polymer，EAP）材料．在介电弹性体薄膜2个相对表面均匀涂覆柔性电极，施加电压后，由于静电力作用，介电弹性体薄膜沿电压施加的方向收缩，而在垂直于电压施加的方向扩展延伸．介电弹性体薄膜厚度变小导致施加在薄膜上的电场更高，当施加的电场超过其临界电场时，介电弹性体薄膜被击穿，驱动器失稳．本文基于非线性场机电耦合理论的介电弹性体稳定性分析方法，应用含有2个材料常数的弹性应变能函数模型对介电弹性体进行稳定性分析．得到材料常数比七值越大，对应的介电弹性体材料或驱动器的稳定性越高，它可以指导介电弹性体驱动器的设计．最后，把这种方法推广到应用多个材料常数的弹性应变能函数分析介电弹性体稳定性．     

铈钛氧化物介孔毫米球的制备及其催化臭氧氧化特性与机理

开发兼具高催化活性和优良流体力学与传质性能的催化剂对发展高效水处理臭氧氧化技术具有重要意义.本研究开发了以廉价无机金属盐为原料的前驱体溶胶预混-海藻酸水凝胶球模板法,实现了Ce-Ti双金属氧化物介孔毫米球催化剂的经济制备.通过N_2吸附-脱附、XRD、XPS、SEM-EDS、TEM-SAED、拉曼光谱、NH_3-TPD等手段对制备的催化剂进行系统表征,考察Ce/Ti摩尔比和煅烧温度对催化剂结构和催化活性的影响,探究其催化臭氧氧化的特性与机理.结果表明无定形材料催化活性高于晶型材料,催化活性与表面酸性位点密度呈正相关,阐明了羟基自由基为该材料催化臭氧氧化的主要活性物种.优选的Ce_(0.5)Ti_(0.5)O_2介孔毫米球具有高比表面积(199 m~2g~(–1))、适宜的介孔结构(平均孔径3.59 nm),富含Ce–O–Ti键活性位点,催化臭氧氧化活性高,可在90 min内将100 mg L~(–1)草酸几乎完全矿化(99%),连续5轮重复实验后催化活性无明显降低,呈现出优异的催化稳定性.另外, Ce_(0.5)Ti_(0.5)O_2介孔毫米球催化臭氧氧化降解双氯芬酸等四种污染物的矿化率相比无催化剂臭氧氧化提高18.7%～54.0%,展现出优良的应用前景.     

论奥氏体和马氏体中的Fe原子杂化状态的确定

以余（瑞璜）氏计算电子结构的理论为基础，应用程（开甲）氏提出“各原子相接触的表面上电子密度必须连接”的电子边界条件，确定了奥氏体含碳结构单元中的Ｆｅ＾ｃ，Ｆｅ＾ｆ原子的杂化状态及马氏体含碳结构单元中的Ｆｅ１，ＦｅＩＩ，ＦｅⅢ原子的杂化状态，其结果为，奥氏体中Ｆｅ＾ｃ，Ｆｅ＾ｆ原子的杂化状态分别为１３和１４阶，马氏体中Ｆｅ１，ＦｅⅡ、ＦｅⅢ原子的杂化状态分别为１２，１０和９阶，低碳时１１，１０，９阶     

掺杂介孔MCM-41分子筛的制备实验研究

研究了掺杂铁、镍的MCM-41介孔分子筛.在碱性条件下,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,选用水热合成法,合成了MCM-41介孔分子筛.本实验选用了三价铁、二价铁、二茂铁、二茂镍作为掺杂体.采用了扫描电镜、X射线衍射对掺杂三价铁的MCM-41分子筛进行了扫描和表征.结果表明,已合成了掺杂铁、镍的MCM-41介孔分子筛,呈圆形孔道结构,介孔分布在颗粒中,在低角度区具有明显的衍射峰.     

降落伞技术的研究进展及展望

降落伞是一种应用极为广泛的气动力减速装置.根据降落伞的发展历程，本文将降落伞的发展历史总结为初期发展阶段、基础发展阶段、蓬勃发展阶段和实用化、新型化研究四个阶段.在此基础上，对实验研究和计算机模拟等重要研究手段在降落伞研制中的应用进行了具体的分析和讨论，并就如何提高降落伞的工作包线和控制技术做了评述，以进一步推动新理论涌现和新技术的应用。     

电活性介电弹性体的本构理论和稳定性研究进展

电活性聚合物在外加电场诱导下能够改变形状或体积,不施加电场时,它又能恢复到原来的形状或体积,具有特殊的力学及电学性能.介电弹性体是制造驱动器、传感器、振动器和能量收集器等转换器的最有潜力电活性聚合物材料之一,在人工肌肉、智能仿生、航空航天、机械、生物等领域都有广泛的应用潜力.本文首先简要综述了介电弹性体及其应用,然后重点介绍了介电弹性体EAP材料的理论研究进展,其中包括本构关系、机电稳定性、突跳稳定性、超大电致变形机理、许用区域描绘及其应用器件的失效分析.本文最后对介电弹性体电致活性聚合物软质材料相关研究进行了展望.     

可见光驱动Methanosarcina barkeri-天然碳基半导体产甲烷性能及机制

利用半人工光合系统(非光合微生物-纳米半导体生物杂化体系)将二氧化碳转化为高热值的甲烷有助于缓解全球温室效应和能源危机.作为生物杂化体系的关键组分,纳米半导体颗粒的结构及性质显著影响生物杂化体系的性能.本研究以油菜花粉为原料,成功构建Methanosarcina barkeri-天然碳基半导体生物杂化体系(M. barkeriNCS),并将其应用于二氧化碳还原产甲烷过程.结果表明,所制备的天然碳基半导体具有可见光响应好、孔体积大等优势.在可见光(1.0±0.2 mW/cm2)照射下, M. barkeri-NCS生物杂化体系具有良好的光电性能,其甲烷产量最高可达51±4.5μmol/g.实时荧光定量多聚合酶链式反应结果进一步显示, M. barkeri膜结合氢酶和细胞色素相关基因表达显著上调,尤其是EchB(2.47±0.25倍)和VhtC(2.83±0.15倍),这表明这些基因在生物杂化体系光生电子传递-捕获-利用过程中起着关键作用.该研究结果有望为构建高效的半人工光合系统提供理论支撑.