大面积鲨鱼皮复制制备仿生减阻表面研究

对水下低阻动物坚硬表皮形貌进行直接复制以成形出比较接近生物原型的仿生减阻表面, 是生物复制成形工艺应用于仿生减阻表面研究的新尝试. 以鲨鱼皮为生物复制模板, 采用热压印法对其外端形貌进行了大面积微复制, 进而拼接制备出了仿鲨鱼减阻蒙皮. 平板样件水筒阻力试验结果表明, 采用生物复制成形工艺制备出的仿鲨鱼减阻表面具有明显的减阻效果, 在试验工况内, 最大减阻率达到8.25%.     

一种减少船舶航行阻力的设想

为减少船舶航行阻力,人们想了许多办法,如减小船壁的粗糙度,船身设计成流线型……我的设想是用柔性涂层减少阻力。鱼身上都分泌一种黏稠液体,这层黏液符合流体力学中减小阻力的要求。所以,鱼游得很快。如果在船体的触水面刷上一层这种黏稠胶体,岂不是可以航行得更快。我们可以分析各种鱼的分泌物的成分、结构方式,用人工合成的方法做出类似的胶体,再加入粘合剂、软化剂,防止其变硬。要分别研究淡水鱼和海鱼,对应内陆水运和海运。再用实验的方法,分析比较不同厚度涂层下的阻力系数,选取最佳方案。减小阻力则可减少发动机功率,节省能耗。(设想…     

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.     

高分子材料的表面改性

高分子材料表面是介于高分子材料本体和外部环境之间的相边界，在许多时候高分子材料表面的物理和化学性质对其应用有至关重要的影响。以聚烯烃（主要是聚乙烯与聚丙烯1类塑料为例，其表面具有化学反应性低、极性小、表面能低、憎水等特点。如果不经过改性处理．塑料制品就很难进行粘接、电镀、涂饰、层压、印刷等二次加工，这会大大缩小其应用范围。近年来．关于高分子材料在生物医学上的应用研究很多，但普通高分子材料表面的生物相容性很差，如不经过表面改性而直接应用会发生不希望的蛋白质吸附和细胞粘附等问题。     

2阶湍流闭合边界层模式及其在暴雨模拟中的应用

基于Mellor/Yamada的湍流2阶闭合方案, 编写了2阶湍流闭合方法的边界层模式(文中称之为MY-4) , 并与中尺度模式MM5耦合, 对1998年6月8~9日发生在华南地区的一次暴雨过程进行了数值模拟研究. 结果表明, 模式成功地模拟出了这次暴雨过程的降水大小和分布, 更加重要的是: (1) 与MM5中原有的边界层方案相比, MY-4模式准确地模拟了主要的天气系统如低涡和低空急流, 从而改善了模拟的降水分布, 并抑制了一个中心超过160 mm的虚假降水区的出现; (2) 通过与香港风廓线仪观测得到的垂直风廓线进行比较可见, MY-4能够再现大气边界层中较短时间尺度内的风速脉动, 这是MM5中的其他边界层模式所不能做到的. 并对MY-4和1.5阶闭合方法的边界层模式的模拟结果进行了详细的比较, 在模式开始积分的1~2 h之内, 不同边界层方案模拟得到的湍流对大气边界层内风场的贡献不同, 在非线性模式系统的作用下, 是影响模式模拟结果的重要原因.     

光致形变液晶弹性体的研究进展

光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注。光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动;因此它可以制作成多种柔性智能执行器,在很多领域有着广泛的应用前景。笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,并展望了该领域的发展前景。     

卫星资料揭示的春季黑潮海区海洋对大气的影响及其机制研究

采用最新的高分辨率卫星观测资料研究了春季西北太平洋黑潮海区海洋与大气之间的关系, 特别是海洋锋区上海气之间的关系. 资料分析表明, 黑潮海洋锋区上海温与海表面风速之间存在明显的正相关关系, 特别是当海洋锋区强并在其上产生明显的海洋波动时, 海温与海表面风速之间的正相关关系表现得更为显著. 这种海温与海表面风速之间的正相关关系与太平洋海盆尺度的海温与海表面风速之间的负相关关系正好相反, 清楚反映了春季黑潮海区海气之间表现为海洋对大气的作用. 随后, 采用一个高分辨率的区域大气模式进一步研究了海洋影响大气的可能机制. 数值模拟表明, 黑潮海区海洋锋区上海温变化可通过影响大气边界层稳定度以及边界层垂直混合来影响海表面的风速, 即海温升高时大气边界层稳定性减弱, 垂直混合增强, 从而把高层较大风速带至海表面, 海表面风速增强; 反之, 海温降低则大气边界层稳定性增强, 垂直混合受到抑制, 海表面风速减少.     

阴离子表面剂与重金属离子在高岭矿物表面协同吸附效应

十二烷基苯磺酸离子与铜离子在高岭石表面协同吸附实验表明,前者可提高后者在高岭石表面键合常数,后者则降低前者在高岭石表面键合常数,同时它们相互抑制高岭石表面吸附过程的质子吸收或释放。     

高韧柔性电子制备的新途径

<正>柔性电子技术将电子器件制作在柔性基体材料上,赋予传统电子器件可延展、可穿戴等特征.这一技术在各领域,尤其是生物医疗领域有着广泛的应用前景,例如能够与人体表面紧密贴合的柔性电子器件,可以实时检测人体的生理参数,从而可实现从当前疾病的治疗到将来疾病的预防和健康管理的医疗模式转变.与人体组织集成的柔性电子对基体材料提出了苛刻要求:既要十分柔软(低弹性模量),能与复杂的目标表面充分贴合,又要十分强韧(较高强度),     

等离子喷涂合成TiCN厚涂层及其摩擦磨损特性

TiCN作为一种先进的耐磨涂层被普遍应用在生产的诸多领域. 采用反应等离子喷涂方法成功制备出了TiCN厚涂层, 并对涂层的相组成、组织结构及涂层的摩擦磨损性能进行了研究. 结果表明, 涂层致密度高, 氧化物杂质含量低; XPS显示, 涂层中存在Ti与C和N的离子性结合; 并且TiCN涂层具有优良的耐磨性能, 其失效形式主要是由于黏着磨损造成的, 伴随TiCN硬质颗粒的磨削与高温氧化失效, 磨损失效区域中Fe, Cr, O元素含量较高, 由表面逐渐向涂层内部侵蚀.     

NaCl晶体中~(23)NaDLNMR谱的各向异性

最近我们进一步研究了NaCl晶体中~(23)3Na DLNMR谱的各向异性以及它们同直流外磁场和温度的关系.实验是在sxp 4-100 PFTNMR谱仪上进行的。实验结果表明,在室温,共振频率为:23.80875MHz时,仅延迟掉死时间的FID信号经FT(傅里叶变换)以后,得到的是单一的非高斯线型的吸收谱,而延迟280μs的FID信号经FT以后得到的则是由两个有所交迭的高斯型谱线所组成的谱.两峰间距在     

线性低密度聚乙烯涂层修饰ZnO亚微米棒膜的疏水性研究

采用低温水热法制备出ZnO亚微米棒薄膜, 经线性低密度聚乙烯涂层修饰后显示出超疏水性, 静态接触角为151.2° ± 2.3°, 滚动角为4°. ZnO亚微米棒膜的微结构和低表面能材料线性低密度聚乙烯涂层修饰是其显示超疏水性的原因, 并用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析.     

非光滑表面的仿生降阻研究

近年来的仿生研究发现土壤动物减粘降阻的机理之一是其具有各种非光滑触土体表.对非光滑表面的仿生应用所进行的一系列试验研究表明,非光滑表面能在一定程度上降低推土板的推土阻力,其效果受非光滑几何单元的几何尺寸、排布方式及数量密度的影响,若组合不当反而会增加推土阻力.迄今为止,对非光滑表面的试验研究均是按规则排布方式,本文以典型土壤动物——蜣螂的触土体表为仿生对象,研究具有仿生非光滑表面推土板的推土阻力及其随试验因素的变化规律.     

基于NPLS的超声速层流/湍流后台阶流动精细结构研究

在Ma=3.0低噪声、吸气式超声速风洞中,对台阶高度h=5mm的超声速后台阶流场进行了精细结构测量.通过改变台阶上游壁面的表面粗糙度,实现了超声速层流、湍流两种后台阶流动.采用NPLS技术对流场整体结构的时空演化特性以及4个局部典型区域的细节结构等方面进行了实验研究.瞬态流场揭示了扇形膨胀波系、再附激波、超声速边界层及其分离、再附和恢复等结构的空间特征.通过比较时间平均的结果,可知超声速湍流后台阶流动分离后的膨胀角较大、回流区的长度相对更短,而再附后重新发展的边界层厚度以较小的倾角增长,但两种流动的再附激波角度大致相同.在时间演化上,超声速层流后台阶流动主要表现为K-H涡结构的变形受剪切、膨胀、再附以及三维效应等影响;而湍流后台阶流动则主要表现为大尺度结构在再附点前后受膨胀、黏性以及再附后逆压梯度的作用而倾斜和变形.对局部区域的研究表明,在超声速层流后台阶流场中微弱压缩波与当地对流马赫数和K-H涡结构的诱导作用有关,并且在下游汇聚成再附激波的现象明显;而湍流后台阶流场中则未有明显的压缩波和K-H涡结构,其再附激波的形成主要与壁面的压缩效应有关.     

NiFeCrBSi(G112WC)/3Cr2W8VA超塑协调变形固相扩散连接

表面技术是提高工件防腐、耐磨性的有效方法,火焰喷涂因其设备简单而被广泛应用。但涂层孔洞多,原始颗粒间界及涂层与基材的结合界面强度不高等因素限制了其应用范围。利用金属或合金的超塑性,在超塑状态下,原子活性大,激活能又低,原子扩散速度非常快,可一次完成精密成形和固相扩散焊接,使零件在超塑成形的同时,基本焊合涂层孔洞,局部表面改性,提高工件(模具)表面性能,特别是提高其耐磨性。     

柔性基底瞬态热流率测量传感器的研制及其应用

介绍了一种适用于高超声速激波风洞瞬态热流率测量的柔性基底传感器, 简述了该传感器的工作原理、结构和制作工艺, 并且对其绝热基底厚度和动态响应参数进行了理论计算. 在爆轰驱动的激波风洞中, 使用该传感器进行的平板表面瞬态热流率测量的实验表明, 结果是可靠的, 它可以作为模型表面瞬态热流率测量的一种有效工具.     

接枝高分子对纳米-生物界面黏附性能的调控

接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为在生物医学领域具有广泛应用,相关研究也具有重要的理论意义,从而获得了持续的关注.本文对接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为所涉及的物理化学机制进行了梳理.通过在纳米药物表面接枝聚合物,可以抑制生物小分子的随机吸附,从而减少蛋白冠厚度,减轻免疫反应,延长药物的体内循环时间.此外,聚合物接枝还能改变药物载体的表面结构性能,从而提高其在生理组织中的输运效率.本文涉及的机理分为两大类:界面物理和界面化学.前者主要关注微观结构和形态,可以通过接枝密度、接枝长度、链拓扑等进行调节.本文着重介绍了与接枝聚合物的高熵特性密切相关的两种物理机制:熵弹空间位阻和链段动力学.后一类机理通过特殊的化学基团实现,特别是官能团的亲疏水性.通过在接枝链上加入适当的化学基团修饰,可以获得更好的稳定性和更强的生物分子吸附抑制.此外,通过化学基团对温度、光照、pH的依赖性,可以对接枝聚合物涂层的生物黏附性能进行动态调节,实现对外部刺激响应智能化.本文有望为该领域未来的基础理论研究和先进材料开发提供参考.     

单层氮化硼涂层实现固体表面改性

正石墨烯等二维原子晶体材料技术可以把表面涂层降到单原子厚度,并具有抗腐蚀和抗氧化等涂层性质.但单原子涂层能否实现固体表面润湿性改性却面临困境:2012年莱斯大学等学者报道单层石墨烯丝毫不改变固体表面的亲疏水性的实验结果,提出石墨烯是"亲疏水性透明的"(Nat Mater,11,217,2012);但MIT的研究者否定这种"透明性",认为是"半透明的",即单层石墨烯仅能部分改     

高沸点吡啶碱的高温热解制取低沸点吡啶碱

低沸点吡啶硷是合成药物、人造橡胶、表面活化剂及各种高分子的宝貴原料。目前全世界低沸点吡啶硷的年产量还远在一万吨以下。我国頁岩油和低溫煤焦油工业中可回收的高沸点吡啶硷很多,所以制取低沸点吡啶硷具有重大意义。中国科学院石油研究所进行了在高溫(750—900℃)下高沸点吡啶硷脫烃基以制取低沸点吡啶硷的研究。吡啶硷类在高溫下脫烃基过程中伴随有显著的縮合反应,会生成大量焦炭,因此降低低沸点吡啶硷的     

新型农用地膜

能覆盖农林果菜等植物地面,并促进植物生长,提高产量的薄膜通称为农用地膜。毫无疑问,农用地膜的应用对提高粮食产量,丰富"菜篮子",促进林果丰收等发挥了巨大作用。目前世界各国使用的农用地膜。主要分三类;一是普通膜.包括聚氯乙烯薄膜与高压低密度聚乙烯薄膜;二是微膜,主要是低压高密度聚乙烯超薄膜;三是线型膜,主要是线型低密度聚乙烯薄膜,这些类型的农用地膜具有较高的透光性、保温性、抗拉伸强度与抗穿透能力。但它们的主要原料均为高分子聚合物,在结构上又是不断重复,结合