基于超临界流体技术制备药物制剂的研究进展

超临界流体是温度和压力同时高于其临界值的流体,兼具气体和液体双重性质.通过改变温度和压力可对流体的理化性质进行调节,从而实现有效的分离和化学反应.基于其独特性质,目前超临界流体已广泛应用在天然有机成分萃取、颗粒制造以及化学反应等领域,由此衍生出的技术统称为超临界流体技术.本篇综述着重介绍超临界流体技术在医药领域的应用,...     

CO2-正丁醇、CO2-二甲基亚砜混合超临界流体中水杨酸的氢键缔合

超临界流体(SCF)是对比温度和对比压力同时大于1的流体.这种流体具有许多特性,如各种性质随温度和压力的变化十分敏感(特别在临界点附近)、具有很强的溶解低挥发性物     

超临界流体技术制备有序材料研究进展

超临界流体由于其特殊的性质, 是制备在纳米及微米尺度范围有序结构的一种良好的溶剂, 其中包含超临界二氧化碳. 超临界流体根据其特殊性, 可扩展“自上而下”的方法, 包括沉积法、清洁法、刻蚀法和表面修饰法, 从而达到最精细的雕琢. 当采用“自下而上”的方法时, 由于二氧化碳分子与聚合物的相互作用, 尤其是与嵌段共聚物模板的作用, 可促使完全的结构精细化, 因此超临界流体中纳米粒子和纳米线的合成近年来发展迅速, 由此制备的有序结构材料在微电子、探测技术、能量转换等领域显示了令人欣喜的应用前景. 本文就有关领域, 对超临界流体技术的基础及其应用进行了评述.     

地壳深部流体——NaCl-H_2O高温高压实验观测及其科学意义

为了研究地壳深部流体性质,使用有金刚石窗口高压腔观察NaCl-H_2O饱和溶液在高温高压下相关系。实验观测的NaCl-H_2O溶液盐度为32％～50％左右,温度为25～850℃,压力为0.1～1000MPa左右。这个温度-压力范围内,可以看到超临界单一相、气-液-固三相,接近临界态的二相不混溶的蒸汽相与液相（L V）。发现35％盐度NaCl溶液的二相不混溶区的温度区间是250（±3）～721℃。约在575～650℃范围内,二相不混溶区性质极不稳定,可能是一种“临界现象”:L-V二相界面几乎不停顿地“爆破”,界面分不清,L-V之间不停地转变。当温度抵达某一值时,不混溶的L-V相界线突然消失。并且还观察到二相不混溶液具有一种特殊结晶结构,或者结晶对称性。     

超临界流体密度波动机理的分子动力学模拟

超临界流体在工业技术领域得到越来越广泛的应用,从本质上研究超临界流体的结构特性具有重要意义.本文采用分子动力学方法模拟得到不同温度和压力下超临界流体局部密度波动的时序曲线变化规律,并进行非线性特性分析.结果表明,在近临界温度时,密度波动幅度在拟临界点处达到最大值,随着温度升高和偏离拟临界点程度的增大,波动幅度逐渐减小.超临界流体是具有显著密度波动的非均匀介质,可以看作是高密度(类液区)和低密度(类气区)流体的混合物,非均匀性随偏离拟临界点程度的增加而逐渐减弱.采用自相关函数法得到各工况延迟时间,结合时序曲线的吸引子相图和递归图定性分析发现,不同系统温度下,时序曲线的波动规律主要满足混沌和类随机两种特性.在近临界等温线上,较大密度范围内具有混沌特征;随着系统温度的升高,范围逐渐缩小,当T=1.075T_c时,混沌特征消失,各工况均符合类随机规律.混沌系统表现为较类随机系统更小的样本熵,在不同系统温度下,均在偏离拟临界点较远处得到较大值,并在一个小区域内收敛,此时样本熵的变化受系统温度的影响逐渐减小,密度起主导作用.     

地壳深部流体——NaCl-H2O高温高压实验观测及其科学意义

为了研究地壳深部流体性质,使用有金刚石窗口高压腔观察NaCl-H₂O饱和溶液在高温高压下相关系。实验观测的NaCl-H₂O溶液盐度为32％～50％左右,温度为25～850℃,压力为0.1～1000MPa左右。这个温度-压力范围内,可以看到超临界单一相、气-液-固三相,接近临界态的二相不混溶的蒸汽相与液相（L+V）。发现35％盐度NaCl溶液的二相不混溶区的温度区间是250（±3）～721℃。约在575～650℃范围内,二相不混溶区性质极不稳定,可能是一种“临界现象”:L-V二相界面几乎不停顿地“爆破”,界面分不清,L-V之间不停地转变。当温度抵达某一值时,不混溶的L-V相界线突然消失。并且还观察到二相不混溶液具有一种特殊结晶结构,或者结晶对称性。     

不混溶流体与变质硅质大理岩相互作用的实验研究

流体的不混溶在自然界是一种常见的地质现象,这主要表现在两方面:(1)野外对硅质大理岩的详细研究表明其变质过程中流体的主要成分为NaCl-H_2O-CO_2,并且证实了流体的不混溶影响变质岩的矿物组合,变质温度和压力以及变质矿物的结构.(2)近几年用人造气液包裹体方法研究热液性质时发现不混溶流体可以存在于很高的温度和压力下.过去人们对不混溶流体的广泛存在以及不混溶流体与变质岩矿物组合的相互作用对变质过程的重大影响没有足够的认识,在研究变质硅质大理岩与流体相互作用的实验中所涉及的流体仅仅为     

超临界二氧化碳流体技术制备多孔微球研究进展

多孔微球凭借其特殊结构,在药物载体领域已成为一种性能突出的给药新剂型.传统方法如喷雾干燥和乳化-溶剂挥发法,制备多孔微球在理论上和技术上均已较成熟,且成球成孔效果较好,但是制备过程中仍存在着条件不易控制或有机溶剂难以有效去除等问题.近年来,超临界二氧化碳流体技术利用二氧化碳流体优越的流体性能及环境友好特性,已被广泛用于制备各种实心微球及载药微球.通过不断研究与总结,超临界二氧化碳流体可以用作干燥剂、携带剂、致孔剂及抗溶剂等,发挥多种作用,并且在制备多孔微球领域也展示出巨大的发展前景.本文将国内外采用该技术制备多孔微球的研究进展及存在问题作一综述,同时对多孔微球超临界流体制备技术的发展方向提出观点.     

AOT超临界微乳液的相行为

研究了由食品级表面活性剂AOT、乙醇、水和二氧化碳构成的超临界微乳液相行为, 报道了该体系的临界微乳液浓度(cμc). 研究结果表明: 该超临界流体的浊点压力随表面活性剂AOT浓度的变化出现一个突变点, 该突变随温度降低和水含量增加而变得显著, 这与低温易于形成微乳液滴和高含水量的体系易于吸收更多AOT构成相界面的事实一致..     

超临界流体技术制备一种具仿生结构的微孔复合材料

采用超临界流体技术制备出一种新型具有仿生结构的微孔复合材料。该材料具有明显的类似竹木的仿生结构,其皮层富集高强度热致液晶聚合物的取向微纤,芯部富集聚苯乙烯微孔。同时,该皮芯结构可以通过改变温度、压力等加工参数来控制微孔的直径和密度。通过改变试料组成方便地控制皮层厚度。     

超临界流体协助制备石墨烯及其功能化研究

石墨烯,即单层石墨,具有独特的二维结构和优异的机械、热学以及电学性质,自其被发现以来已引起了众多领域研究者的关注.本文介绍了石墨烯的制备及其功能化的方法,尤其对利用超临界流体辅助的液相剥离法制备石墨烯进行了详细阐述,突出介绍了芘基聚合物、芘基小分子衍生物在超临界二氧化碳辅助条件下剥离制备石墨烯及其功能化研究,并对所制备功能化石墨烯在聚合物基质增强和甲醇燃料电池中的应用研究进行了评述.     

跨接比容平移立方型状态方程及其高阶跨接函数

临界点是气液共存的最高温度和压力状态.在临界点,相界面消失,流体的热力学性质遵循渐近奇异性和标度律.状态方程是描述流体热力学性质的重要工具.经典的状态方程可以准确地描述远离临界点温度、密度区域内的热力学性质,但在临界点失效,不能正确地再现热力学性质所遵循的渐近规律.重整化群理论给出了临界点物理规律的严格描述,但仅适用于极接近临界点的区域.跨接方法以半理论的方式将适用于临界点的重整化群理论和适用于远离临界点温度、密度区域的经典热力学性质模型连接起来.本文基于Kiselev跨接方法,以甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、二氧化碳为例,建立了跨接比容平移(volume translation, VT)SoaveRedlich-Kwong(SRK)状态方程.跨接函数决定了跨接状态方程从临界奇异性恢复为经典规律的收敛特性.本文比较了采用2～8阶跨接函数的跨接VTSRK状态方程的不同表现,探究了跨接函数的阶数对跨接状态方程热力学性质计算精度的影响,分析了各阶跨接函数在远离临界点时的收敛行为.研究发现,采用3阶跨接函数的跨接VTSRK状态方程综合性能最优.本文提出,跨接状态方程应当根据流体和经典状态方程的特性选取恰当的跨接函数阶数,从而以较少的可调参数同时实现近临界区和远离临界点区域高精度的热力学性质描述.此外,由本文跨接VTSRK状态方程确定的临界指数值与由重整化群理论决定的真实值非常接近;而由经典的SRK状态方程计算的临界指数为由平均场理论决定的经典值,与正确的临界指数值有很大的偏差.     

金刚石中流体包裹体的研究

金刚石中包裹体的研究涉及金刚石成因和地幔岩石圈性质及演化等重大问题.前人把在金刚石中找到的矿物包裹体分为橄榄岩型(P型)和榴辉岩型(E型),近年来在金刚石中又相继发现MARID、巨晶组、复杂岩石包裹体组合、石盐和高钾高氯包裹体.Navon等和Martin在博茨瓦纳和扎伊尔的立方体金刚石中及包壳金刚石的包壳中发现了显微流体包裹体,并分析了其流体组分,该流体代表了这种金刚石生长环境中的流体介质性质.流体包裹体的发现,更把金刚石包裹体和地幔流体相物质研究联系起来,引起广大国内外学者的关     

压力对高分子液-液相转变行为的影响

高分子研究在实际应用和基础研究方面不断发展, 压力对高分子转变行为的影响越来越受到人们的重视. 在理论研究方面最成功的处理方法是把自由体积和体系的自由能或状态方程结合在一起, 从而定量地推导出不同压力下的临界温度和χ(Flory-Huggins 相互作用参数), 代表性的结果为Sanchez-Lacombe状态方程和SAFT状态方程; 大多数实验结果表明高分子体系的临界温度随压力的增加而升高, 即对于在降低温度时发生相分离的UCST高分子混合体系升高压力会降低体系的相容性, 而对于LCST体系(高分子混合体系在升高温度时发生相分离)压力能提高高分子体系的相容性. 我们最近就压力作用下具有UCST行为的高分子体系实验结果发现, 有的体系相分离温度随压力增加而升高, 有的体系随压力增加而降低, 还有的体系随组成的不同既有升高也有降低的现象, 我们根据实验现象结合Sanchez-Lacombe 格子流体理论对这一实验现象给出了理论解释.     

方兴未艾的超声空化技术应用

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104Hz～109Hz.超声波在物质介质中可形成介质粒子的机械振动.当超声波能量足够高时,就会产生超声空化现象:液体中的微气泡在声场作用下发生一系列动力学过程,压力波的作用使流体中分子的平均距离随着分子的振动而变化,在超声波纵向传播形成的负压区微气泡产生、生长,而在正压区又迅速崩溃、闭合.理论和实验已证实,空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温(＞5000K℃)、高压(＞5×107Pa)、强冲击波和射流等极端物理条件,其能量效应和机械效应会引起特殊的物理和化学效果.     

低温低雷诺数氮气对流换热特性实验

为了充分利用低温流体的冷量,需要设计高效率换热器,翅片式换热器因其具有换热比面积大、换热效率高、流体流动均匀等优点而被广泛采用.本文研究的用于低温液氮容器冷量回收的换热器为内翅式狭缝结构,流体介质为冷氮气,温度为90~200 K,气体流速为0.03~0.60 m/s,雷诺数范围为0~100,属于低温低雷诺数的流动状态.本文介绍了低雷诺数冷氮气在内翅式狭缝换热器中的流动换热特性试验研究结果,得到换热器内流体流动换热规律,可指导进行高效低温容器的设计.     

有机化合物蒸汽的第二维里系数

第二维里系数是联系气体的宏观热力学性质与微观分子力学参量的一条有效途径。它不仅在实用上可表示真实气体的状态,而且在理论上还可以验证和发展分子作用势模型,确定分子力学参量,从而预测物质的其它宏观性质。因此,研究第二维里系数是一个既有实用意义又有理论意义的课题。我们建立了一套精密测定第二维里系数的设备(见图1)。其可测温度范围为60—120℃,恒温至±0.01℃,压力测视到±0.01毫米汞柱,真空度可达10~(-5)毫米汞柱。     

地心温度比太阳表面高

美国加利福尼亚大学和加州理工学院的研究人员通过模拟行星内部压力实验证明地球中心比太阳表面热。地球内心温度原估计值为2700～3700℃。新计算结果为约6880℃,比太阳表面温度(约5760℃)高。研究人员用金刚石、红宝石、激光束和特殊子弹压缩和加热铁,从而测定在压力约330万倍大气     

八面体钼酸镉纳米体系反应动力学及表面热力学性质的粒度效应

采用室温反相微乳液法制备不同粒度的八面体钼酸镉CdMoO4,利用微量热技术获取不同粒径产物与盐酸反应过程的原位热动力信息,结合热动力学理论、过渡态理论和热化学循环法,获得了不同粒径八面体钼酸镉CdMoO4的反应动力学参数及表面热力学函数,并讨论粒度、温度对其化学反应动力学和表面热力学性质的影响规律及其原因.结果表明,速率常数、比表面Gibbs自由能、比表面焓、比表面熵和比表面能随粒径减小而增大,表观活化能、活化Gibbs自由能、活化焓和活化熵则均随粒径减小而减小;且速率常数、活化Gibbs自由能、比表面焓和比表面熵均随温度升高而增大,比表面Gibbs自由能随温度变化则相反.在30~200nm范围存在临界尺寸使钼酸镉材料表面热容性质发生突变,表现为区别于传统储能材料的独特热容性质.     

螺旋通道内流体流动与传热特性研究进展

螺旋通道是提高流体传热及传质效率的重要结构,以其节省空间及易于加工的特点被广泛应用.而通道内流体的流动和传热特性作为评价螺旋通道的重要性质,对其实际应用具有重要的指导意义,成为近年来的研究热点.而研究重点主要集中在螺旋通道的结构参数和流动工质两个方面,本文对螺旋通道内流体流动与传热特性研究进行综述,总结了螺旋通道结构及流动工质对其性能的影响规律;具体分析了螺旋通道直径、管径、螺距、截面形状等结构参数以及流动工质种类、浓度等物性参数对其传热系数和流动阻力的影响;对比了层流及湍流状态下实验和数值模拟结论;为螺旋通道结构优化及工质选取提供了参考,并且展望了螺旋通道内流体流动及传热特性研究的发展趋势.