气液界面阳离子型Gemini表面活性剂-硬脂酸混合单分子膜性质

研究了阳离子型Gemini表面活性剂([C18H37(CH3)2N —(CH2)3—N (CH3)2C18H37],2Br-,简写为18-3-18,2Br-1)和硬脂酸(SA)混合单分子膜在气液界面上的性质;测定了这一混合体系的表面压-平均分子面积(-πA)等温线;计算了混合单分子膜的压缩比(κ)以及过剩面积(Aex)与混合单分子膜的组成(硬脂酸的摩尔分数,xSA)的关系;给出了过剩面积和理想混合面积之比与混合单分子膜组成的关系;并用原子力显微镜(AFM)观察了单分子膜在不同组分下的形貌。结果显示:表面压起始增加值所对应的平均分子面积随xSA增加而降低,并且混合单分子膜由液态扩张膜向凝固态膜转变,混合单分子膜出现严重的负偏离现象。由混合单分子膜的可混合性和非理想性可看出,18-3-18,2Br-1与SA在气液界面上存在较强的相互作用,它们之间容易混合。AFM图像还说明18-3-18,2Br-1分子难以成膜,SA分子易于成膜,在18-3-18,2Br-1中加入SA可以增加18-3-18,2Br-1成膜的可能性。     

双组分单分子膜行为特征的研究

以DPPC／DPPG、DPPC／DOPG、DPPC／DMPA三组二元混合物为对象,制备了相应的单分子膜;并测定其表面压-分子平均面积(π—A)曲线,运用表面热力学原理对其进行分析,建立了过量自由能与表面压、组成等参数之间的函数关系式。实验数据及计算结果表明,该关系式能定量描述双组分单分子膜在舒张-压缩循环过程中的“挤出”现象。     

利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用（I）：气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺／1．4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA／DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压（π）和静态弹性模量（Es）随平均重复单元面积（A）的变化研究了聚合物在气／液界面上的表面行为。研究结果表明,共聚物pDDMA／DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1．6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62°夹角向上伸展。与π-A曲线相比,Es—A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化。Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据。排列紧密的单分子膜在-定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜。     

纯水亚相二十二酸单分子膜循环曲线研究

利用近来提出的Vollardt方程和二维聚集的准化学平衡模型,研究了不同表面压下的二十二酸(简称BA)单分子膜循环等温(π-A)曲线,其理论计算结果与实验曲线相一致,随着循环曲线中选取表面压的增加,分子膜聚集过程中形成的聚集体单个分子面积(ω(n))减少,而聚集度(ε值)相应增加;另外考察了二十二酸单分子膜热力学性质和聚集作用,其热力学计算表明压缩和扩张曲线中聚集自由能(ΔG0)有较大改变;且从低表面压(9 mN/m)到高表面压(18 mN/m)聚集自由能(ΔG0)的改变量比高表面压(26 mN/m与35 mN/m)时要大.结果显示,压缩和扩张曲线在液相区出现明显的不重合,不重合区域的大小反映分子膜聚集程度的大小.     

原油各组分表面膜性质的研究

从草桥重质原油和草桥重油中分离出饱和分、芳香分、胶质和沥青质,用Ｌａｎｇｍｕｉｒ膜天平研究了这些物质在水面上形成的表面膜的膜压及水相ｐＨ值对膜压的影响。研究结果表明,在相同的归一化面积下,沥青质表面膜的膜压明显高于其它组分的表面膜膜压。与沥青质相比,胶质的表面膜膜压随水相ｐＨ值的增大有较显著的增高。     

利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用(Ⅰ): 气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺/1.4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA/DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压(π)和静态弹性模量(Es)随平均重复单元面积(A)的变化研究了聚合物在气/液界面上的表面行为.研究结果表明,共聚物pDDMA/DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1.6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62.夹角向上伸展.与π-A曲线相比,Es-A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化.Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据.排列紧密的单分子膜在一定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜.     

原油各组分表面膜性质的研究

从草桥重质原油和草桥重油中分离出饱和分、芳香分、胶质和沥青质，用Ｌａｎｇｍｕｉｒ膜天平研究了这些物质在水面上形成的表面膜的膜压及水相ｐＨ值对膜压的影响。研究结果表明，在相同的归一化面积下，沥青质表面膜的膜压明显高于其它组分的表面膜膜压。与沥青质相比，胶质的表面膜膜压随水相ｐＨ值的增大有较显著的增高。     

膜电位法测定水面痕量成膜物质

成膜物质在水面展开为单分子膜，利用表面膜电位测量仅可以测出空气／水界面的膜电位值，我们发现单位面积上成膜物质的量与膜电位呈很好的线性关系，分析灵敏度达到ｎｇ／ｃｍ＾２级，可于于环保监测。     

双头基多氟烷基两亲杯[4]芳烃的Langmuir-Blodgett膜

合成了双头基多氟烷基两亲杯[4]芳烃化合物1和2,利用表面压一面积(π-A)等温线、压缩/扩张循环等温线与膜稳曲线研究了他们在空气/水相界面的成膜性能,并用紫外光谱和原子力显微镜对组装的LB膜进行了结构表征。结果表明:化合物1和2在空气/水相表面均能很好的形成稳定的Langmuir膜,取代基碳原子数的增加使得化合物2的Langmuir膜单分子面积增加,崩溃压相应减少,组装的LB膜均为H-聚集体,结构均匀,稳定性好。     

Gemini表面活性剂18—3—18与磷脂DPPC在气液界面的混合性质

Gemini表面活性剂作为基因转染的非病毒载体受到国内外学者的广泛关注,其传递过程与细胞膜密切相关。通过Langmuir膜天平测得Gemini表面活性剂18—3—18与磷脂类表面活性剂DPPC混合膜的表面压力与平均分子面积（π-A）等温线,定量分析了平均分子面积（Am）、混合单分子膜的过剩面积（Aex）、过剩吉布斯自由能（△Gex）、混合表面自由能（△Gmix）及相互作用参数等,确定了单层膜的混合性质,并在此基础上研究了18318与DPPC相互作用。用原子力显微镜（AFM）观察了相应LB膜的表面形貌。结果表明：18—3—18与DPPC的物质的量之比及膜压对单层膜的稳定性、热力学特性及它们之间的相互作用有显著影响。特别地,在XDPPC为0．20和0．67时,18—3—18与DPPC混合膜的△Gcx和△Gmix出现了两个极值点,这表明在xDPPC为0．20～0．67之间时,混合膜会出现相分离,与AFM结果一致。     

冷轧过程中的混合润滑特性

基于Christensen的表面粗糙峰分布假设,以轧制理论、流体力学理论为基础建立了考虑表面粗糙度的冷轧混合润滑模型,并提出了混合润滑摩擦状态约束关系式用来判别摩擦状态.对不同条件下油膜厚度、接触面积比、压应力及摩擦应力分布情况进行了仿真分析.结果表明:随着压下率的增加,油膜变薄、界面接触面积比增加、应力增大;同时,表面粗糙度对界面接触面积比及应力分布有较大影响,粗糙度增加,界面接触面积比增加,压应力及摩擦应力均增加.较高的润滑液黏度或轧制速度可以有效地降低轧制界面摩擦力及轧制力.     

水泥浆水膜厚度的计算及在流动性中的影响

硅灰能有效提高混凝土强度和耐久性,但其对流动性的影响规律尚未能定量化。由于硅灰的作川体现在对胶凝材料填充密度和比表面积上的影响,本研究用单一参量水膜厚度综合其两方面的作用。通过实验测取掺硅灰胶凝材料的填亢密度．水膜厚度可定量取为填孔外额外水量与胶凝材料比表面积的比值。本研究通过对34个掺硅灰水泥浆试样流动性的测量和水膜厚度对流动性影响的分析,揭示了水膜厚度在流动性中的根本控制作用。     

蒸气压与缔合物浓度之间的关系的推导及应用

推导了稀溶液溶质B在气相中以单分子B形式存在,在液相中以缔合物Bm存在时蒸气压与缔合物浓度之间的关系为PBm=Km,c·CBm,该关系式是对亨利定律的完善与补充.利用该关系式推导了分配定律的数学表达式(CBα)m／CBmβ=K,使分配定律有了理论依据.     

一种测量纳米薄膜厚度的新方法

提出了一种量测纳米薄膜厚度的方法,即根据纳米薄膜与其基底间存在的力学性质上的差异,选用合适的刻划工具,通过对薄膜直接进行刻划,产生划透薄膜且不影响基底的划痕,再运用原子力显微镜扫描,得到划痕区域的微观形貌,由此计算出纳米薄膜的厚度.用该方法对TiO2纳米薄膜进行测量,得到薄膜的平均厚度为71.6 nm,与相关文献报道的用其它方法测得的薄膜厚度值较吻合.作为测量纳米薄膜厚度的又一方法,此法具有适用范围广,厚度图像直观,操作和计算均较为简单,精度较高的特点.     

高速弧齿锥齿轮点接触瞬态等温弹流数值分析

以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象,以弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,利用空间曲面共轭原理,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系,确定出动态坐标系与几何齿面、刀具产形面坐标系之间统一的变换关系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中各啮合点的油膜压力分布、油膜温度分布和油膜厚度分布情况进行研究,确定出啮合过程中最小油膜厚度、最大油膜压力等润滑特性的变化规律。     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

LB膜和SA膜中的分子取向研究

LB(Langmuir-Blodgett）膜技术是一项有近70多年历史的技术，由于技术条件的限制，发展一直较慢，近10年来，随着纳米技术的飞速发展，日益显示出LB膜技术在纳米材料应用方面的优越性。LB膜分子间具有规整的排列和各向异性，可以实现能量转移及电子转移。通过LB膜技术可以控制分子尺度；设计成膜技术可以组装分子可以组装分子取向，进行有序分子组装，得到大面积单分子层。SA（Self-Assembly）膜技术提供了在分子水平上构造理想界面的方便手段，由于得到的膜具有传统LB膜的均一性和稳定性，近年来也成为研究的热点。     

浮杯泵织构化配流副表面的承载特性仿真分析

浮杯泵作为柱塞泵的新型研究对象,配流副的摩擦磨损限制其高效发展.通过在滚筒板配流面上布置规则的仿生织构,探究其对摩擦副承载特性的影响.选取六种坑形,建立6凹坑润滑油膜模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析油膜的上表面压力分布、压力形成机理以及工况参数和织构参数对油膜承载力的影响.研究结果表明:油膜上表面的承载力中...     

涡轮增压器织构化浮环轴承润滑数值模拟

为研究表面微织构对涡轮增压器浮环轴承在极端工况下润滑过程的影响,基于浮环轴承基本工作原理,以VT50半浮动轴承为研究对象,建立未织构、内织构和外织构3类浮环轴承内间隙三维润滑油膜模型,利用Fluent模拟获取润滑油速度及压力等信息。经研究获得以下结论：表面微凹腔的设置能够增强油膜承载能力,从而提高浮环轴承的工作平稳性,织构后最大平均油膜压力相对于未织构方案可提高1.92%;相对于外织构形式的动压作用,内织构形式通过挤压作用而在织构区域获得更高的油膜压力,前者油膜压力峰值可比后者高26.7%;在轴向润滑油出口区域附近设计微凹腔内织构是改善浮环轴承润滑性能的有效措施,可以防止轴承倾斜失效。     

波动载荷对直齿轮微观热弹流润滑的影响

根据实测表面形貌数值拟合了一表面形貌函数,计入了波动载荷效应,考虑了表面粗糙度、时变效应和热效应,对直齿轮进行了微观热弹流润滑研究,分析了载荷波动频率和载荷波动幅值对油膜压力、膜厚和温度的影响。结果表明:低频波动载荷对压力、膜厚和最大温度影响较大,波动载荷频率较高时中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度基本不受波动频率影响;较低波动频率下双齿啮合变单齿啮合瞬时的接触区中心位置的瞬态温升较大,载荷波动频率的增大引起节点接触区入口处温升减小,随着波动频率的增大节点处接触中心位置的瞬态温升增大明显;载荷波动幅值较大时,接触区中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度波动幅度较大。