普通硅酸盐表面的疏水改性及微纳结构表征

通过十八烷基三氯硅烷(OTS)硅烷化自组装方法,实现了普通硅酸盐玻璃的表面疏水改性,改性后的玻璃表面具有疏水性和良好的透光性.该方法首先运用氢氟酸(HF)溶液预处理玻璃表面,进行化学织构化,形成微纳结构,然后利用OTS分子在玻璃表面自组装形成疏水分子膜.实验考察了HF溶液的处理时间、OTS甲苯溶液的浓度及其处理时间、以及其他预处理方法对玻璃表面接触角的影响,得到了一种简便易行的玻璃疏水改性处理方法,能够方便的制备出接触角为107o的透明疏水玻璃.同时,运用原子力显微镜(AFM)测定了光面玻璃和磨砂面玻璃在疏水改性过程中玻璃表面微观结构的变化,提出了该疏水改性方法的作用机理.     

具有微纳结构超疏水表面的槽道减阻特性研究

目前一系列实验研究表明,在由一级微米结构或一级纳米结构构成的超疏水表面制成的槽道中,在层流的条件下,存在明显的减阻效应.但是以往的实验中,所采用的超疏水表面均是由一级微米结构或者纳米结构构成,并且流动槽道的尺度均是在微米量级,对于宏观尺度槽道中的流动减阻没有相应的研究.在本文中,首先介绍了一种全新的利用碳纳米管构建具有微纳二级结构的超疏水表面的方法,然后在由该表面构成的宏观尺度的槽道进行了流动阻力特性实验,实验发现由微纳二级结构构建的超疏水表面形成的宏观尺度槽道中,在层流条件下,依然具有减阻效应,且最大减阻达到36.3%.同时利用mirco-PIV技术对槽道内的流动速度进行了测量,与传统的壁面无滑移理论不同,在超疏水槽道内,发现在壁面处流体存在明显的速度滑移.     

蝴蝶翅表面多级微/纳结构疏水模型及耦合机理

使用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和红外光谱仪(FT-IR),观测了27种蝴蝶翅表面的微观结构、复合浸润性和化学成分.利用Cassie方程建立了蝴蝶翅表面微/纳结构疏水模型,从生物耦合角度探讨了疏水机理.结果表明,蝴蝶翅表面由天然疏水材料组成,具有复杂的多级微/纳结构,包括一级结构(微米级鳞片)、二级结构(纳米级纵肋和横桥)和三级结构(纳米级突起).翅表面具有高疏水性(接触角138°~157°)和低黏附性(滚动角1°~3°).翅表面微观形貌和自清洁性具有显著的各向异性.这种特殊的复合浸润性是材料耦元与结构耦元耦合作用的结果.微米级鳞片的宽度越小、间距越大,纳米级纵肋的高度越小、宽度越小、间距越大,翅表面疏水性越强.研究结果有助于进一步流调结果揭示生物表面的疏水机理,为智能界面材料的仿生设计和制备提供启示.     

全氟癸基硅烷(PTES)修饰微纳结构超疏水表面耐久性研究

为了探究全氟癸基硅烷(PTES)修饰化学刻蚀的铝基底制备的超疏水表面的耐久性及其丧失超疏水性的原因,探讨了该超疏水样品在海水和自然环境中的耐久性,采用液体压力研究模拟样品在不同深度的海水中的行为,并通过电镜及X射线光电子能谱仪分析了超疏水性变化的原因.结果显示:超疏水样品在自然环境中展示出了较好的稳定性和耐久性,而抗海水腐蚀性则显不足,尤其是在水压下,其变化主要是微纳结构被破坏,使表面趋于平整.     

聚4-乙烯吡啶的疏水改性及结构表征

在N2保护下，利用自由基聚合合成了聚4—乙烯吡啶(P4—VP)，通过对聚4—乙烯吡啶季铵化，成功地将乙基和正十二烷基接枝到聚4—乙烯吡啶高分子链上，红外光谱和紫外光谱进一步证明了这种接枝是有效的，通过分析N—乙基聚4—乙烯吡啶溴化盐(QPVPE)及N—正十二烷基和乙基聚4—乙烯吡啶溴化盐(QPVPD)的[η]～c曲线，充分显示出了改性后的疏水作用对物质性能有较大的影响，疏水侧基的引入使QPVPD的分子链在水溶液中形成了更为紧缩的构象，导致QPVPD的黏度下降。     

微纳表面热功能结构及其脱合金原位成形方法

表面热功能结构广泛应用于热能转换与传递的各个环节,是机械与工程热物理交叉领域重要的研究方向。从加工学的角度综述了表面热功能结构的微纳发展现状和趋势。分析表明,对表面微纳结构的规则性、水热稳定性、固液界面特性的有效控制是提升传热性能的关键,也是表面微纳热功能结构加工领域的挑战。介绍了基于脱合金技术的表面纳米多孔金属结构原位成形方法及其在强化沸腾传热领域的应用现状和前景。     

碳纤维的电化学表面改性及其表面结构演变

采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面改性,联用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS),表征了碳纤维表面物理化学结构。结合力学性能分析,评价了碳酸氢铵、氯化铵和硫酸铵三种电解质的改性效果,解释了碳纤维表面薄弱层产生的原因,分析了电化学改性碳纤维表面的机理。结果表明,在电化学改性过程中,碳纤维表面活性氧含量呈现梯形变化趋势,最高增幅达87.8%,而活性氮含量则不断增加直到饱和,可达到2倍增幅;相对于羧基等含氧基团,碳纤维复合材料(CFRP)层间剪切强度(ILSS)对胺基等含氮官能团更加敏感;当电解质中存在二价阴离子时,有利于减小碳纤维抗张强度的损失,甚至使其得到提高。     

医用钛基合金植入体表面微纳结构的研究进展

针对医用钛基合金植入体表面微纳结构的国内外研究现状进行综述,介绍微纳结构的制备方法及其对生物相容性的影响,探讨医用钛基合金植入体表面微纳结构的研究存在的一些问题,指出植入体表面微纳结构的制备方法的研究趋势。分析表明:目前国内外学者对植入体表面微纳结构的制备方法可以分为表面增材法和表面减材法;植入体表面的微纳结构越规则,对人体细胞的粘附、增殖、分化等越具有积极的作用。     

硅酸盐玻璃及其熔体结构的红外辐射光谱研究

获得了硅酸盐玻璃及其熔体的红外辐射光谱 ,并对其进行了分析 ,得到了玻璃及其熔体的结构信息。研究结果表明 :红外辐射光谱同样是研究玻璃及其熔体结构的一种有效方法。从而为玻璃结构 ,尤其是熔体结构研究开辟了一条新的途径     

钡硼硅酸盐玻璃中Ti的结构及其作用

采用顺磁共振和X射线光电子能谱,结合密度和折射率测定研究了BaO-SiO2-B2O3-TiO2系统玻璃中Ti的价态及Ti3 和Ti4 的结构状态,分析了TiO2结构对玻璃性能的影响.研究结果表明:在正常空气气氛下熔制的玻璃中,Ti主要以Ti4 形式存在,所产生的顺磁信号归因于玻璃的本征缺陷和熔制时TiO2中氧的逸出而形成的氧空位捕获电子,且随温度升高,氧空位浓度减少;在还原性气氛下,有部分Ti3 形成,出现g∥＝1.9954,g⊥=1.9823两处顺磁峰,随温度升高,g∥峰增强,g⊥峰降低;Ti3 处于带四方畸变的[TiO6]八面体配位场中;玻璃中Ti4 的配位数以[TiO4]为主,且随TiO2含量增加,[TiO4]有向[TiO6]转变的趋势,这种转变发生在TiO2含量约为20%处;TiO2的加入能提高玻璃结构网络的连接程度和堆积密度,从而使玻璃的密度和折射率线性增大.     

阴离子表面活性剂改性蒙脱土及其表征

采用十二烷基磺酸钠(SDS)为插层剂,钠基蒙脱土(Na-MMT)为原料,用正交实验法,对Na-MMT改性过程中反应体系的温度、pH值、固液比、改性剂用量等工艺条件进行了研究.有机蒙脱土(OMMT)用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热失重分析(TGA)表征.结果显示,蒙脱土层间距由1.5691 nm 扩大至3.5766 nm,SDS有效插入膨润土层间,OMMT在不同有机溶剂的分散性能良好.     

微槽群结构对微纳复合表面汽泡周期的影响

将涂有250 nm钛纳米涂层,且具有不同微尺度结构的微槽群竖直放置,采用高速摄影技术对热沉中的汽泡周期进行可视化研究.研究结果表明：当热流密度较小时,汽泡周期随着微槽深宽比的增加而减小;随热流密度的增大,汽泡周期逐渐减小;微尺度效应对汽泡周期的影响随着热流密度的增加而减弱.     

空心玻璃微珠的表面改性研究

本文介绍了为使国内某厂生产的空心玻璃微珠满足作为乳化炸药添加剂的性能要求而进行的表面改性处理的二种方法。并结合x-射线光电子能谱结果对二种方法进行讨论。指出二种方法的可行性及优、缺点。     

二氧化钛的表面改性处理及表征

采用钛酸酯偶联剂对二氧化钛进行表面改性.考察了改性温度、改性剂用量、改性时间对粉体改性效果的影响.通过对比改性前后二氧化钛粉体的活化指数、吸油值以及黏度等性能,确定了最佳改性条件:改性温度为45℃,改性剂用量为4%,改性时间为1.0 h.该条件下,活化指数、吸油值、黏度分别达到96.54%、22.07%、21.50 mPa·s,活化指数提高了96.54%,吸油值降低了68.1%,黏度下降了32.3%.由红外光谱分析可知,钛酸酯偶联剂与二氧化钛之间发生了化学键合,属于化学吸附.     

微纳米结构ZnO超亲/疏水表面结霜特性研究

采用水热合成法在铝基底上制备了微纳米结构ZnO薄膜表面试片,表面接触角小于3°,经FAS修饰后接触角达154.5°.通过结霜过程实验,表明两者均具有较好的抑霜效果,在测试条件下,与裸铝试片相比,水珠初始冻结时间分别延迟27 min及22 min;对于FAS修饰的微纳米结构ZnO薄膜表面,在30 min时其结霜量仅为裸铝试片的55％,反映低表面能的粗糙化结构表面对结霜起到很好的抑制效果.     

化学改性二氧化锰结构表征

应用扩展X射线精细结构（EXAFS）技术及光电子能谱研究改性MnO2的结构,结果表明：掺杂原子进入了MnO2晶格中,锰的第一壳层配位数下降,并且增大高壳层配位原子的无序度。     

声表面行波器件及其在微纳领域的应用

 声表面行波因其非接触性及生物相容性,在生物医学、诊断学领域得到了广泛关注。概述了声表面行波（TSAW）发生器件的基本结构,叉指换能器（IDT）的结构、参数、种类及引起声表面行波的内在机理,讨论了对微流体状态及微流体中粒子的声控制机理;综合当前该技术国内外研究现状,分析了在微纳领域中声表面行波相对于其他物理场的优势;针对声表面行波在微纳领域应用的技术难点及研究过程中存在的问题,提出了该技术的研究方向,并展望了其未来发展趋势。     

表面铝氢氧化物微/纳米结构的制备与表征

为了解决微/纳米粉体在吸附、催化等方面易团聚、回收难、利用率低的问题。通过水热法在金属铝表面原位制备铝氢氧化物,探究了氨水浓度、温度和时间对铝氢氧化物外观形貌和组成结构的影响规律。结果表明:溶液中加入氨水时,表面生成拜耳石微米棒状铝氢氧化物。氨水浓度对铝氢氧化物形貌影响较为明显,随氨水浓度增大,表面棒状结构增多。溶液中未加氨水时,铝表面生成拟薄水铝石纳米片状结构铝氢氧化物,并且随着温度的提高和时间的延长,铝氢氧化物纳米片的密度增加、结晶性提高;同时制备的该铝氢氧化物纳米片是疏松多孔的,有利于增大比表面积。     

基于微纳结构的制冷器

采用分子动力学模型对纳米结构的导热系数进行了计算.计算结果表明,在硅纳米线结构中,纳米结构的热传导系数的降低不仅是由于边界散射的增强,同时,声子色散曲线的变化使得声子群速度降低,造成不同波带能量差减小,从而强化了U散射过程,导致热传导系数进一步降低.在理论研究的基础上,采用微加工工艺在1.2μm厚的Ⅲ-Ⅴ族InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜上加工出截面积为50μm×50μm热离子制冷器.实验结果表明,在环境温度30℃时,制冷器可获得最大2℃温差.数值模拟结果表明,接触电阻制约了器件性能的提升,如不考虑这个非理想因素,器件的最大制冷温差可达到10℃.     

铝合金表面构建超疏水性的化学改性机理

系统研究了刻蚀一化学改性两步法中的蒸镀改性工艺对铝合金表面形貌和润湿性的影响,提出了刻蚀与化学改性同时进行的一步浸泡法制备超疏水铝合金.结果表明,两步法蒸镀改性工艺中,硬脂酸端部的极性亲水羧基与铝合金表面羟基以共价键结合,从而在铝合金表面形成一层硬脂酸膜,使铝合金实现低表面能化,水滴在其表面处于Cassie状态,接触角...