反应型固液界面能的理论表征与计算

反应型固液界面能和固体表面能的表征与计算是材料科学和表面界面科学领域亟待解决的问题. 本文从非平衡力作功出发, 建立了反应润湿体系表面能、界面能之间的数学关系, 所建立的方程是一个具有普遍意义的通式, 发现平衡态的Young方程是反应固液界面能量关系的一个特例. 研究表明, 非平衡状态下的固液界面能总是高于平衡状态的固液界面能, 证明了反应界面向平衡态界面转变是一个必然的自发过程. 通过有限固液界面润湿体系确定了固液界面能的数值范围为0 ≤ γ_sl≤ γ_lg, 给出了计算反应固液界面能和固体表面能的方法, 这一结果对研究材料复合、焊接、粉末冶金烧结、电子器件封装及金属冶金的表面与界面问题具有重要性.     

Ag-Cu-Sn合金熔滴与Fe基片之间的液/固界面表征

通过设计几组实验,初步探讨了重力因素（熔滴不同空间方位、基片不同受力状态）对Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｎ／Ｆｅ界面的影响。结果表明,在液／固界面处,Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｎ合金向Ｆｅ基片中扩散,其向下面Ｆｅ基片中扩散的量多且扩散的距离远;并且在上表面和上基片界面附近有规则形状的αＦｅ析出相,这是重力作用的结果。     

在液-固界面上变性蛋白折叠自由能的测定

依据液_固界面上溶质计量置换保留模型 ,以及固体表面吸附自由能变可分成吸附及解吸附自由能变 2个独立分量 ,提出了变性蛋白在高效疏水色谱 (HPHIC)固定相表面折叠自由能的测定原理、折叠自由能计算公式和实验测定方法 ,分别对胍变溶菌酶和α_淀粉酶的折叠自由能进行了测定 ,发现变性蛋白在HPHIC固定相表面的折叠自由能远较在溶液中的高 ,且随变性剂浓度的增大而增大 .其相对平均标准偏差溶菌酶为± 4.7%,α_淀粉酶为± 3.0 %,表明该方法有好的重现性     

液固界面反射的柱面波和头波的相位差和干涉

用数值方法和实验方法研究了脉冲柱面波在液固界面上的反射场场,计算出以太度表示的声场图像,并给出了反射波的波阵面上一系列暗区所对应的入射角,从schlieren系统获得的声场照片中量出暗区的位置与数值计算结果一致,暗区的形成,一是由于辐射头波的损耗,二是由于头波和反射波的干涉,假定头波的相位超前于反射波约3π／4,可以较准确地解释严格的理论计算结果及实验照片。     

SiO_2/SiO界面能级位移光电子能谱的研究

我们在薄膜电致发光(TFEL)器件中使用予热层、加速层及发光层分层优化的方案,予热层除提供电子外,SiO_2/SiO界面的能级位移将决定薄膜场致发光器件中予热能否奏效.尽管半导体界面能级位移的研究已相当成熟,对于较好的研究体系,界面能级位移的研究结果误差不超过0.2～0.3eV,但像SiO_2/SiO界面能级位移的研究很少,因为SiO_2,SiO是非晶,它们的组分又比较复杂,SiO_2和SiO之间界面的偶极矩难以确定,因而利用计算方法确定这种     

Ta/NiO/NiFe/Ta的磁性及界面的结构

利用磁控反应溅射方法以Ta作为缓冲层制备了Ta/NiO/NiFe/Ta薄膜, 磁性分析表明, 该结构薄膜的交换耦合场为9.6×10磢 103 A/m, 但是所需NiO的实际厚度增加了. 采用X射线光电子能谱研究了Ta/NiO/Ta界面, 并进行计算机谱图拟合分析. 结果表明界面反应是影响层间耦合的一个重要因素. 在Ta/NiO界面处发生了反应: 2Ta 5NiO = 5Ni Ta2O5, 使得界面有\"互混层\"存在. X射线光电子能谱深度剖析表明Ni NiO的混合层厚度约8~10 nm, 从而导致NiO钉扎实际厚度增加.     

基于链接化学策略的固相界面生物功能化

链接化学是诺贝尔化学奖获得者巴利·夏普莱斯教授提出的一套基于快速、高效、几乎定量地合成新化合物的实用方法,为生物靶标、药物设计、药物筛选、基因组学、蛋白质研究,特别是固相界面的功能化提供了新思路、新途径。     

各种染料在液/液界面上的离子转移过程研究

液/液(L/L)界面上离子转移过程的研究是近年来电化学和电分析化学的一个新的领域。寻找新的L/L界面离子转移体系,是该领域在基础和应用方面研究深入发展的重要课题。染料类试剂是分析上广泛使用的一类重要的有机试剂,这类物质在L/L界面上的离子转移过程还未有报道。研究它们在L/L界面上的离子转移过程对于开拓L/L界面离子转移过程的新的研究领域和了解离子在界面上的转移机制以及发展染料与金属离子的新的电分析方法等方面均具有重要意义。我们首次发现了酸性和碱性两类染料的L/L界面离子转移过程,前文曾报道了溴酚兰和溴甲酚绿的离子转移现象,本文报道用各种电化学方法系     

低能弹道电子对Au/Si界面电子透射性质影响的研究

金属/半导体界面的结构及性质一直是人们十分关注的研究领域,随着微电子技术的飞速发展,在微米、甚至纳米的微观尺度上研究探测界面的性质已经变得日益重要,弹道电子发射显微镜(Ballistic-electron-emission microscope,以下简称BEEM)是在扫描隧道显微镜(STM)基础上发展起来的一种最新的界面研究实验技术,如图1所示的BEEM实验采用的三电极系统中,STM针尖向沉积在半导体基底上的一层薄金属膜发射电子,运用平面隧道结WKB近似及测不准原理可以计算出,针尖发射的电子束在到达界面时其束径约为纳米量级,因此BEEM能够在纳米尺度上探测样品界面电子性质的分布特性.如果将探针定位于样品表面某点上,在保持针尖和样品表面的隧道电流I_t恒定的情况下扫描针尖电压V_t,还可获得得弹道电流互I_c与电子能量V_t的关系,称为弹道电子发射谱(Ballistic-electron-emmisison spectroscope,简称为BEES),BEES不仅反映出被探测纳米尺度区域界面的肖特基势垒高度,而且还提供了电子从发射针尖到半导体内部整个传输过程的有关信息,包     

环膜液体射流破碎模式与气-液界面的关联性

利用线性不稳定性理论研究了环膜液体射流破碎模式与气-液界面的关联关系. 通过对色散方程的推导和数值求解, 研究了环膜液体射流内外气-液界面半径与两种特殊形式的射流-空心气体射流和实心液体射流之间的关系, 以及各种射流参数对环膜液体射流不稳定性的影响. 研究结果证明了类反对称模式主要与环膜射流的内气-液界面相关联, 而类对称模式主要与外气-液界面相关联. 因此, 虽然射流参数对类反对称模式和类对称模式不稳定性的作用性质相似, 但作用效果的强烈程度不同. 与液相相关的力同时作用于内、外两个气-液界面上, 因而对两种破碎模式的影响均较为显著; 而与内气体介质相关的力主要影响类反对称模式的不稳定性, 外气体介质相关的力主要影响类对称模式的不稳定性, 各种作用力在“穿透”射流液相部分后被大大衰减.     

金属/聚合物界面的形成、电子结构与化学变化

金属/聚合物界面是聚合物发光二极管和聚合物太阳能电池的核心部件,研究和理解这些界面的特点将有助于更好地对界面进行优化和提高器件性能.本文综述了利用光电子能谱技术研究金属/聚合物界面的主要进展,包括界面的电子结构、电荷转移、化学反应、界面扩散以及氧在界面处的聚集行为等,这些研究成果的获得对相关器件的设计与优化具有重要意义.目前,尚需更细致的工作来阐明金属/共轭聚合物界面的形成机制,并从理论上指导相关界面的制备过程与工艺.     

碳纳米管/碳纤维跨尺度界面增强体系构建的研究进展

伴随着国防工业、先进装备制造等领域的不断发展,人们对复合材料的应用要求不断提高.碳纤维增强复合材料因其具备高强度、轻量化、长寿命的特点,与该领域材料的使用要求产生了高度适配.但在实际应用过程中,碳纤维惰性表面与聚合物基体间的弱界面结合严重影响了复合材料优异性能的充分发挥.构建微尺度、多维度碳纳米管/碳纤维界面增强体系被认为是提高相间结合能力的有效技术手段.本文综述了化学气相沉积、电泳沉积、化学接枝、浸涂喷涂4种较为成功的构建路线,讨论了碳纳米管在碳纤维表面的差异化微观沉积形貌所对应的不同界面增强机理,探讨了界面增强体系对复合材料综合性能的影响,并对该体系未来的构建和研究方向进行了展望.     

金属有机框架/聚合物气体分离膜的界面结构设计研究进展

气体分离膜技术在节能减排领域具有突出优势,是一项具有很大发展潜力的气体分离技术.基于金属有机框架/聚合物的混合基质膜兼具聚合物膜材料的易加工性和金属有机框架的优良气体选择吸附特性,受到全球学者的关注.如何有效调控两相界面处微观结构,改善混合基质膜材料的气体分离性能是混合基质膜领域的关键问题.针对这一热点问题,主要综述了近几年学者在金属有机框架/聚合物基混合基质膜的界面结构设计优化、膜材料构效关系研究、膜的规模化制备等领域的研究现状与进展.重点介绍了如何优化与表征界面结构以及金属有机框架与聚合物对膜性能的影响规律两个方面.此外,对混合基质膜材料未来的发展方向进行展望,以期为高性能混合基质膜的理性设计等方面提供研究思路.     

界面组装控制的碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线

以碳纳米管与水溶液界面的阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(ODTMA)超分子自组装结构为模板, 在水溶液体系成功地合成了以碳纳米管为核, 以介孔硅基材料为壳的碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线. 用透射电子显微镜、X射线衍射以及低温N₂吸/脱附对样品进行了表征. 结果表明, 核壳纳米线具有规整的p6mm有序孔道结构、高比表面和集中的孔径分布. 碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线的形貌可通过溶液的pH进行控制. 此外, 碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线在水和乙醇等极性溶剂中具有良好的分散性能, 有望应用于生物传感器、纳米探针以及储能等领域.     

应用扫描电化学显微镜研究冰/1,2-二氯乙烷界面上电子转移反应

分别以亚铁氰化钾和现场所产生的二藏铁阳离子（Fc^ ）作为冰相和有机相的电活性物质,应用扫描电化学显微镜（SECM）和微电极技术研究了在低温条件下冰／1,2－二氯乙烷界面上的电子转移反应。选择合知的共同离子四丁基铵阳离子（TBA^ ）来控制界面电位,利用SECM得到的正、负反馈信息,研究了不同温度下界面电位差驱动的液／液界面上的电子转移反应,并通过拟合实验和理论数据得到了此异相界面电子反应速率常数等。实验结果验证了此反应动力学常数是由界面电位差所决定的。在相变的温度时,电子转移反应速率常数有一个大的改变,实验结果反映了相应的过程。     

无重力条件下毛细相变回路中界面的稳定性研究

通过建立毛细管内相变液柱的Lucas-Washburn 方程, 获得了相变毛细管中流体上升高度与毛细管半径以及热流密度的关系式, 同时利用小扰动理论通过对界面高度衰减的变化来分析研究相变界面的稳定性. 导出的影响界面稳定性因素和提高系统稳定性的方法, 对毛细泵流体回路(CPL)、回路热管(LHP)中毛细界面的稳定性研究提供了一定的理论依据.     

Fe/Cr和Co/Cu磁性多层膜体系界面效应对巨磁电阻的不同影响

目前有关磁性多层膜的巨磁电阻效应许多理论在处理时虽然并不尽相同,但就其物理本质和机制来说都源于自旋相关散射,这一点是大家普遍公认的.巨磁电阻的产生来自于自旋散射的不对称,也即散射势与自旋有关,然而更为重要的是依赖于自旋的散射势究竟是怎样产生的,这个问题至今尚无定论,是当前人们所关注的焦点.     

纳米-微米FeS2晶须微形貌及其生长界面稳定性研究

在前期天然纳米-微米FeS₂晶须研究基础上, 开展晶须微形貌观察研究. 发现不同时期生长FeS₂晶须的密集程度、直径、表面微形貌有明显差别, 从早期到晚期晶须密集程度增加, 直径减小, 表面微形貌呈现出结瘤突出→表面粗糙→表面较光滑→表面平直、光洁的变化规律. 根据晶体生长理论、晶须形成的地质背景和地质作用方式, 分析讨论了耿庄FeS₂晶须结晶生长时期生长界面稳定性及其变化过程. 认为晶须生长早期有负温度梯度和过冷出现, 晚期则是平稳的正温度梯度状态. 晶须生长时期组分浓度经历了早期极不均匀, 中期阶段相对均匀, 晚期较均匀的变化过程. 界面状态变化过程的总体趋势是由不稳定状态向稳定状态转变. 耿庄FeS₂晶须微形貌是热液体系中温度、组分浓度、界面相稳定性的协同作用结果. 晶须微形貌不仅反映出晶须生长时期热液体系的物理、化学特点, 而且对界面相的稳定性特征反映特别明显, 记录了晶须生长界面的变化过程.     

液体爆炸分散过程中界面破碎的实验研究

设计了一种有上下平面约束的液体爆炸分散装置, 通过阴影照相获得气液界面破碎形态变化的时间序列, 并应用平面激光诱导荧光(PLIF)得到了径向膨胀液体环内诱导的荧光照片. 采用二维图像处理、分形几何和数值模拟相结合的方法, 较系统地分析了实验结果. 最后, 讨论了液体环及其气液界面运动数学模型建立中的问题.     

油/水界面层膨胀流变特性的实验研究

利用一种基于Langmuir膜天平原理的液／液界面膜压力测定装置测量了油／水界面层的膨胀流变特性。界面膨胀弹性流变性能的研究结果表明,在纯净的烷烃／水界面上,有可能形成一种由色散力相吸引起的对界面压敏感的界面缔合物。缔合物在界面压作用下,其稳定性随烷烃碳数的增加而减弱。