微间隙液体粘性阻力分析

微谐振器是微机电系统中应用最广泛的器件之一,由于加工工艺和环境潮湿等原因,在微间隙结构中常常会有液体存在,从而产生液体粘性阻力,对可动部件的运动、微器件性能的发挥产生影响。通过液体粘性阻力的分析,建立了上平板做简谐振动的微间隙液体粘性阻力模型,进行了理论计算及仿真分析。结果表明：液体粘性阻力随着平板振动的频率、最大振动速度、流体密度、流体动力粘度以及平板面积的增大而增大,而仿真分析得出的边界层厚度和流体对平板的剪切应力与理论值基本符合。     

血脑屏障与受限液体

由于血脑屏障的存在,许多神经中枢系统疾病的潜在治疗药物在应用中受到限制.寻找有效的给药途径,避开血脑屏障的阻断,将药物直接运送到中枢神经系统一直是神经科学家面临的挑战.本文介绍了血脑屏障,并综述了目前已经建立的和正在探索中的几种解决血脑屏障问题的方法,同时,从液体受限的角度给出了初浅的讨论.     

表面自由基链转移反应制备润湿性可控聚合离子液体薄膜

采用分子自组装技术在羟基化的单晶硅表面制备了3-巯丙基三甲氧基硅烷单分子层,然后以偶氮二异丁腈为引发剂,通过表面自由基链转移反应在基底表面引发了离子液体单体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)的原位聚合,通过"直接离子交换"法改变了薄膜表面的对阴离子.用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了聚合物薄膜表面典型元素的化学状态,用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,用椭圆偏光仪测量了薄膜的厚度,并用接触角仪对薄膜表面的静态水接触角进行了测量.结果表明,聚合离子液体薄膜成功接枝到了硅片表面,通过对离子的交换实现了薄膜表面润湿性的可控转变.     

考虑边界滑移的微通道热沉传热传质性能研究

考虑固液界面边界滑移条件,研究了具有矩形、椭圆形和三角形这3种不同截面形状的微通道热沉的传热传质性能。研究发现,随着滑移长度的增加,流体阻力逐渐减小,对流传热系数逐渐增大。具有相同滑移长度和截面形状的微通道热沉的流体阻力和对流传热系数均随水力直径的增加而减小。在微通道截面面积相同的条件下,三角形微通道热沉的对流传热性能最差;对于椭圆形和矩形微通道热沉,当水力直径小于某一临界值时,矩形传热效果更优,而大于这一临界值时,椭圆形传热效果更好。     

二氧化硅材料的表面润湿性改性研究

本工作中,我们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、钛酸酯偶联剂Tc-114、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)对氧化硅材料进行表面改性,研究了不同改性剂及其用量对氧化硅材料表面润湿性的影响。表面润湿性采用水滴在表面的接触角(CA)来评价。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪对氧化硅材料表面改性的性能进行了表征,结果表明,几种改性剂均能与氧化硅表面的羟基发生反应,成功改性得到不同表面润湿性的氧化硅材料,润湿性从亲水到疏水可控,提高了氧化硅材料应用范围.     

极端润湿性表面研究与应用进展

 简介了极端润湿性表面相关理论,总结了极端润湿性表面的制备方法,讨论了极端润湿性表面在自清洁、防雾、抗结冰结霜、耐腐蚀、响应开关、油水分离、高负载力水上设备、液体无损转移、液体定向运输、血液相容材料等领域的应用,指出了实现极端润湿性表面真正工业化应用所需解决的问题,认为制备机械性能好、静/动压承受能力强的超双疏表面是超疏液极端润湿性表面制备方面的大趋势。     

远程氧等离子体改性聚四氟乙烯表面润湿性与表面结构的研究

研究了远程氧等离子体改性聚四氟乙烯(PTFE)的表面润湿性与表面结构的关系.用已知表面张力的液体测定接触角,采用Zisman曲线法求得试样的临界表面张力γ_C,利用扩展的Fowkes公式计算试样表面自由能γ_S及其分量γ_S~d(色散力)、γ_S~p(偶极矩力)和γ_S~h(氢键力)的变化,并与远程氧等离子体中活性物种的分布进行相关性分析.结果表明:氧等离子体处理的PTFE表面润湿性是由表面自由能中极性分量(γ_S~p+γ_~h),尤其是氢键力γ_S~h的大小决定的,而与表面能态没有特定关系;氧等离子体场中活性物种混合存在和较纯的高浓度自由基氛围均有利于极性分量(γ_S~p+γ_S~h)的增加,但表面自由能的变化则主要受电子、离子浓度的影响.X射线光电子能谱分析表明,经氧等离子体处理后,PTFE表面C-F键断裂形成的自由基与空气中的氧反应生成C-O和C-O活性基团,氧含量增大,使表面润湿性提高.     

表面活性剂与PTFE涂层结构对润湿性的影响

以粗糙的超疏水聚四氟乙烯(PTFE)涂层为基体,研究表面活性剂的加入对溶液在粗糙PTFE涂层表面润湿性的影响.利用粗糙PTFE涂层表面Cassie方程计算和原子力显微镜(AFM)对表面活性剂分子在涂层表面的形貌进行表征.结果表明,在低表面张力范围内表面活性剂溶液不能润湿粗糙的超疏水PTFE涂层,而具有相似表面张力的有机溶剂可以润湿涂层表面.表面活性剂溶液与粗糙PTFE涂层表面接触时的空气分率始终维持在0.5以上,溶液不能完全进入PTFE粗糙结构,这点是导致低表面张力的表面活性剂溶液在粗糙PTFE涂层上不能润湿的原因.     

离子液体微乳液研究进展

本文综述了离子液体/油/表面活性剂、离子液体/离子液体/表面活性剂和离子液体/水/表面活性剂等微乳液体系的相态及相关应用,探讨了水、温度及其他因素对离子液体微乳液体系的影响。离子液体种类繁多, 目前尚缺乏对各种类型的离子液体微乳液的全面研究及对其聚集体特性的深入研究。 预期离子液体微乳液将会向开发新体系、深化聚集体特性及应用研究等方面拓展。     

纳米聚丙烯酸酯微乳液改性纳米CaCO3研究

分别采用聚丙烯酸酯乳液和纳米级聚丙烯酸酯微乳液对纳米CaCO3进行改性,通过红外光谱分析、热重分析和扫描电镜分析研究改性纳米CaCO3的结构和性能.结果表明,改性后的纳米CaCO3由亲水疏油性变为亲油疏水性,纳米级聚丙烯酸酯微乳液与纳米CaCO3粒子表面发生了化学反应,并包覆到纳米CaCO3粒子表面.     

微组装纳米多层材料的力学性能研究

为研究探索新材料,采用离子束溅射沉积的方法制备了子层厚度为纳米量级的陶瓷／金属以及陶瓷／高分子多层膜。对这些纳米多层膜的结构和硬度、韧性行为进行了研究。发现纳米多层膜的硬度行为强烈地依赖于材料系统,在某些系统中出现了超硬度效应,而在某些系统则没有这一现象。纳米多层膜的韧性比单相的陶瓷材料有明显提高。硬度、韧性等力学行为与多层结构的组分比例、调制波长等参数有关。研究表明纳米多层结构是获取具有优良力学性能新材料的有效途径。     

受限空间内小尺度油池火行为实验

为分析受限空间内燃油火灾特性,通过设计并搭建受限空间小尺度油池火行为实验平台,选择三种典型液体燃料(正庚烷、环己烷、航空煤油)开展燃烧试验,测量并分析火焰温度、烟气温度及燃料燃烧生成的烟气成分浓度等变化规律.结果 表明:油池火最高温度超过700℃,烟气温度变化曲线满足高斯分布;由温度变化曲线将燃烧分为发展—稳定—熄灭3个阶段,发展期占比均接近9.8％,且温度变化率最高达到22.0℃/s;在253 s左右,三种燃料燃烧过程中O2、CO2与CO浓度变化曲线到达最高点;在熄灭期,三种燃料火焰温度变化曲线满足反比例函数分布.可见,结合火羽流温度以及烟气成分浓度变化可判断火灾处于何种阶段以及燃烧物种类,从而为提高火灾预警准确率提供数据支撑.     

横向载荷作用下纤维增强复合材料界面滑移的边界元分析

用边界元方法对横向载荷作用下纤维增强复合材料界面的滑移进行分析。通过离散边界,首先分别得到两组纤维物和基体的线性代数方程,然后结合界面条件可以导出最终的系统方程,其中界面的模拟采用弹簧阻力模型。给出的数值算例表明所提出的方法是有效的。     

微/纳米ZnO的控制合成及其光催化性能

以锌盐和碱为主要原料,采用低温液相法,通过控制反应前驱液的组成,制得针状、花状、棒状和枣核状4种不同形貌的微/纳米ZnO.利用扫描电子显微镜(SEM)、X线能谱仪(EDS)、X线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热分析(TG-DTA)等多种手段对产物进行表征,并探讨不同形貌ZnO微/纳米晶的形成机制.以甲基橙模拟有机污染物,考察紫外光照下所得ZnO样品的降解效果.研究结果表明:ZnO晶体的粒度和形貌由其生长习性及成核、生长速率共同控制.ZnO的光催化性能与其颗粒粒度及形貌密切相关,棒状和枣核状ZnO表现出很高的光催化活性,120 min内即可将甲基橙完全降解.     

基于粒子群算法的微纳米铁粉燃烧实验研究

为减少化石燃料的使用,开发清洁、低碳、可再生的新型能源,对微纳米铁粉燃料开展燃烧实验研究。通过微纳米铁粉的比表面积实验、热重分析实验、X射线衍射实验,得到不同粒径铁粉的比表面积、热重曲线以及X射线衍射图谱。分析粒径对比表面积、热重曲线的影响,研究不同粒径铁粉在40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和燃烧动力学参数。并用粒子群算法拟合出微纳米铁粉的燃烧速率微分方程,建立微纳米铁粉的燃烧模型。结果表明：除了50 nm铁粉以外,随着粒径增大,铁粉的着火点温度、最高燃烧速率温度、燃尽温度、活化能、指前因子均增大。50 nm铁粉会在高温下发生熔化并凝结,使得燃尽温度上升,燃尽时间延长,不利于反应正常进行。对于粒径在50 nm～2μm范围内的铁粉,可以通过本文建立的铁粉燃烧速率微分方程近似计算不同粒径微纳米铁粉的燃烧特性参数和燃烧动力学参数,误差在允许的范围内。     

微纳米光纤腐蚀动力学及其光学特性研究

本文利用氢氟酸腐蚀石英光纤的方法,制备出微纳米光纤,并通过实验及OptiFDTD软件研究微纳米光纤的光学特性。在实验中通过利用CCD与数据采集卡对氢氟酸腐蚀中的石英光纤进行实时监控来研究微纳米光纤的光功率损耗与直径的关系,发现微纳米光纤的光功率损耗与直径关系曲线大致符合玻尔兹曼函数模型。而通过OptiFDTD软件模拟微纳米光纤的波印廷矢量分布的结果,发现了随着微纳米光纤直径的减小,微纳米光纤的倏逝场会越来越大,而且当微纳米光纤直径与输入的光波波长相比拟时,光波几乎只沿着光纤的表面传播。实验结果表明微纳米光纤具有制备简单、尺寸小、倏逝场大等优良特性,在传感器等领域展示出诱人的应用前景。     

Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体的合成与表征

通过一种简单的水热方法制备Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体.用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对产物的形貌和晶体结构进行表征.结果显示,利用水热法可以成功制备大量的、形貌相同的、Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体.同时,简单研究了Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体形成机理及光学性能.     

堆石料强度的缩尺效应试验研究

在超大型和大型三轴仪上开展了级配缩尺后不同最大粒径堆石料的强度试验,研究了强度的缩尺效应.试验结果表明:随着最大粒径的增大,强度指标c增大、(φ)变小,非线性强度指标(φ)0变大、△(φ)变大.颗粒破碎是强度随着最大粒径变化的主要原因之一.同等应力条件下,颗粒破碎率随着最大粒径的增大而增大;当应力较小时,不同最大粒径堆...     

Biomimetic preparation of elastomeric fibers with micro/nano structures on the surfaces

Bioinspired by the spinning of spider silks, the biomimetic preparation of elastomeric fibers with micro/nano structures on the surfaces was attempted, and as a result, three types of ultrafine fullvulcanized powdered nitrile-butadiene rubber (UFPNBR)/thermoplastic polyurethane (TPU) fibers were made. The first fiber was only decorated by the micron-sized grooves on the surface, and the second fiber was dotted by both the micron-sized grooves and nanometer-sized spheres on the surface, while the third fiber was helical and with a concave–convex surface. The biomimetic preparation mainly consisted of four steps, and the formation mechanism was described as an integrated mechanism of diffusion, coagulation, self assembly, and microphase separation. The micro/nano structures on the fibers were controlled by changing the mass ratio of UFPNBR to TPU and environment of vertical stretching. The UFPNBR/TPU elastomeric fibers were hoped to have an integrated function of superhydrophobicity, self cleaning, and mechanical improvement of toughness or strength.     

带裂纹碾压混凝土层面强度尺寸和边界效应

研究了碾压混凝土层面中带不同削弱度裂纹时远场强度的尺寸和边界效应,指出对强度影响的不仅仅是试件尺寸,也包括试件边界、裂纹长度和裂纹数量等因素.应用界面断裂力学理论和混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则,对Hu和Wittmann的强度效应律做了理论上的扩展,使之符合碾压层面抗拉强度的断裂特性;最后建立了碾压混凝土层面强度的尺寸与边界效应回归曲线.