溶胶-凝胶法陶瓷涂层的界面结合机制和性能

将溶胶－凝胶工艺应用于硬质合金刀片涂层,研制成功一种匠陶瓷涂层刀片。涂层完整,无宏观缺陷,并且在初步的胆实验中显示出一定效果,从而为涂层刀具制造展示了一种全新的涂层方法。重点研究了淅层的微观结构和界面结合机制。并分析了烧结温度对涂层形态的影响,利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了涂层的表面形貌,用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和电子探针（ＥＰＭＡ）分析了涂层的表面和界面的成分及微观结构。     

功能生物界面的“微纳尺度构建-功能-力学耦合”机制

功能生物界面由于其呈现出的独特功能引起研究者的极大兴趣,而微纳尺度结构是其关键结构基元,它们是界面特定功能的内在本质.然而直到目前描述刻画特定功能的整个形成过程依旧困难.越来越多的证据开始支持功能生物界面上的"微纳尺度构建-功能-力学耦合"的论点.本文重点介绍不同微纳尺度复合功能生物界面上的"形貌和力学耦合行为",以获得对微米纳米复合结构更好的理解.还介绍了自然界中生物体表气/液/固三相生物界面的"形貌-力学耦合行为",生物体内微纳尺度的"形貌-力学耦合行为",微纳尺度人工界面上活细胞的"形貌-力学耦合行为"和微纳尺度形貌、界面曲率与力学微环境的最新研究进展,并提出了一些新的概念,如"基于空间曲率的形貌-力学耦合行为"、"医学功能生物界面"和"生物力药理学"等.     

高分子复合膜的界面与性能的相关性

复合膜一般由不对称多孔支撑层上复合超薄功能层而成,复合膜的性能和与渗透组分直接相接触的超薄功能层的理化性质有着密切的关系,超薄功能层/多孔支撑层界面的物理化学性质对复合膜分离性能的影响也不可忽视,实验表明,界面层的化学组成与结构.极性强弱、荷电性、形态分布、界面结合能对复合膜的性能有较大影响.超薄功能层的化学组成直接影响着复合膜的性能,它一般只有几十个纳米,超薄功能层/多孔支撑层之间的界面层的化学组成间接影响复合膜的性能,如反渗透复合膜的该界面引入极性基因如磺酸基有利于提高水通量;在气体分离用复合膜中,结合待分离气体的理化性     

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.     

基于界面和纳米析出相材料的抗辐照损伤机制研究进展

核能是重要的清洁、可靠和可持续的能源.核能的发展离不开高性能的核反应堆结构材料,这些结构材料在高温、高剂量辐照的环境下长时间服役,其性能在很大程度上决定反应堆的使用寿命.载能粒子轰击会在材料中引入大量缺陷,这些缺陷随时间的演变往往造成材料组织结构的改变,从而引起材料性能的下降,甚至失效.具有更苛刻服役条件的先进反应堆急需具有更优异抗辐照损伤性能的结构材料.抗辐照损伤材料设计的本质就是通过成分和微观结构等设计来提高材料中载能粒子辐照所引入缺陷的湮灭能力,从而提高材料的抗辐照性能.基于界面的抗辐照损伤设计是近几十年抗辐照损伤材料设计的主要思路.本文从抗辐照损伤机理研究存在的挑战出发,主要综述了基于界面的抗辐照材料结构、成分设计及特点,已经提出的抗辐照损伤设计方案及相关机理,重点介绍了北京大学技术物理系核技术应用团队基于界面以及提出的循环溶解再析出的纳米析出相的抗辐照损伤材料设计及机理方面的研究进展,并对未来基于界面和纳米析出相抗辐照损伤设计的研究进行了展望.     

纳米晶体材料的有效弹性模量与界面效应

纳米晶体材料的很多性质与界面效应有关，从材料的微观结构特点出发，研究界面对材料的有效弹性性质的影响，首先，将纳米晶体材料看作一种两相复合材料，基体是具有不规则原子结构的界面相，夹杂是具有理想晶格的晶粒相，用Mori-Tanaka方法给出了有效模量的表达式，进而用应变梯度弹性理论，通过对纳米晶体材料的代表性胞元的分析，考察了应变梯度对材料变形行为的影响，分析了界面效应影响材料性质的两种微观物理机制，其一是界面相不规则原子结构的软化效应，其二是界面附近边界层存在引起的硬化效应。     

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     

光电化学反应中界面气泡多尺度作用机制的研究进展

太阳能驱动的光电化学转化制燃料是解决能源危机、助力我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标达成的重要途径.常见的光电化学转化制燃料包括光电催化分解水制氢、二氧化碳转化制碳氢燃料等.上述光电催化反应是一个典型的界面析气反应过程,可在界面位点生成多种气体燃料.反应界面析气过程从表面的气体成核开始,以两相流结束.需要指出,该过程涉及不同时间和空间尺度的匹配以及各子过程的相互作用,对界面光子、电子、分子、离子等多载能子的耦合传输与转化有关键影响.本文的目的是阐明析气反应界面气泡生长各过程之间的内在联系.首先,以光电催化分解水为例,分析光电极表面气泡动力学多尺度过程及其对界面能质传递和转化的作用机理;随后,详细讨论微观尺度界面气泡成核、介观尺度气泡生长、宏观尺度气液两相流这一系列界面气泡生长演化的多尺度过程,并分析每一个子过程之间的耦合作用及其对光传递、物质传递、物质转化的影响规律;最后,对光电化学反应中界面气泡多尺度作用的研究挑战和未来方向进行展望.     

双相材料空间中平片界面裂纹问题的超奇异积分-微分方程

随着复合材料的广泛应用,界面断裂力学成为国际断裂界的前沿研究课题,该领域的研究工作引起了国内外力学家、金属物理学家及材料科学家的广泛关注,并取得了许多新进展。据作者所知,目前的工作主要是研究二维问题,由于数学和力学等方面的困难,三维界面断裂力学方面的研究工作报道较少。本文利用双相材料空间在集中力作用下的弹性力学基本解,使用边界元法,在有限部积分的意义下将任意形状的平片界面裂纹问题归结为一组以裂纹面上的位移间断为未知函数的超奇异积分-微分方程。此组方程对于进一步开展三维界面断裂力学问题的研究具有重要意义。     

阿哈湖沉积物-水界面Fe,Mn的季节性释放特征

已经归宿于沉积物的各种有毒、有害元素经由孔隙水向上覆湖水的再次释放,是影响和制约湖泊水质的地球化学过程之一,研究和认识这一过程的基本特征及其发生机制,对淡水湖泊的水质保护和污染治理具有重要的理论和现实意义。Fe,Mn均是地表水环境中典型的氧化还原敏感性元素,因在其他微量元素及核素表生循环过程中所起的关键作用而引人瞩目。本文以阿哈湖为例,根据湖水和沉积物孔隙水Fe,Mn及其相关组分高分辨浓度-深度剖面的季节性动态分析,揭示含氧条件下沉积物-水界面Fe,Mn的季节性释放特征,并初步探讨有关的影响和控制因素。     

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷的极化介电行为

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷由于其高的介电常数、相对低的烧结温度和由“弥散相变”(diffused phase transition,简称DPT)引起的较低容温变化率,被认为是多层陶瓷电容器在技术和经济上重要的候选材料。因此这一类材料的制备与性能研究受到广泛重视。有关其介电行为的研究,国内外报道很多,但有关这一类材料在极化状态下的介电行为的研究报道还不多。本文通过将复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷PZN-PT-BT(80/10/10)样品在极化     

二苯基-15-冠-5加速钠离子和钾离子在微米管支撑的微-水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应

玻璃微米管针尖可用于支撑微米级的水/1,2-二氯乙烷（W/DCE）界面,并用来研究二苯基-15-冠-5（DB15C5）加速钠离子和钾离子转移反应的机理和求算其络合物的稳定常数.在两种极限情况下,即水相中金属离子浓度远大于有机相中DB15C5的浓度（DB15C5扩散控制过程）和有机相中DB15C5的浓度远大于水相中金属离子浓度（金属离子扩散控制过程）,循环伏安研究表明,加速钠离子转移反应均发生1∶1（金属离子:载体）的界面络合转移过程,相应的一级络合常数分别为logβ1=8.97±0.05和logβ1=8.63±0.03.而对于加速钾离子转移反应,当 DB15C5扩散控制时发生的是一个1:2的界面络合转移过程,当钾离子扩散控制时,在电位窗内却观察到两个过程:一个较低电位的1∶2的界面络合转移过程和一个较高电位的1∶1界面络合转移过程.两种极限条件下所求算的钾离子和DB15C5的二级络合常数分别为logβ1=13.64±0.03和logβ2=11.34±0.24.     

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.     

浅谈钢管-钢管混凝土复合拱桥的性能

钢管一钢管混凝土复合拱桥作为一种新型的桥梁结构体系,是在克服了空钢管拱桥与钢管混凝土拱桥缺点的基础上提出的,文章主要对该种新型结构的提出以及相关的结构性能进行了简要概述.     

大鼠膈肌来源的β-银环蛇毒素结合蛋白的一些结合性质

从毒蛇毒纯化的一类选择地阻遏乙酸胆碱(ACh)从运动神经末梢释放的神经毒素,即β型蛇神经毒素,被认为是分析研究神经递质释放机制的十分有用的工具.β-银环蛇神经毒素(β-bungarotoxin;β-BuTX)便是其中被研究得比较多的一种,其分子量约21000ku,由共价相连的2条不同的肽链构成.β-BuTX在外周神经系统中对运动神经末梢的释放过程有高度的选择性阻遏作用,但在中枢神经系统中除阻遏胆碱能突触传递外,尚作用于γ-氨基丁酸(GABA)能等神经元.据文献报道,已有作者鉴定了这种毒素在大鼠和鸡的脑中的结合蛋     

浅谈钢管-钢管混凝土复合拱桥的性能

钢管-钢管混凝土复合拱桥作为一种新型的桥梁结构体系,是在克服了空钢管拱桥与钢管混凝土拱桥缺点的基础上提出的,文章主要对该种新型结构的提出以及相关的结构性能进行了简要概述。     

土壤风蚀的自然-社会复合系统动态过程模拟研究

我国土壤风蚀的研究,已发表了一些重要研究成果.土壤风蚀是一个自然-社会复合系统过程.影响土壤风蚀的自然因素主要有风速、植被、土壤粒度、土壤含水量.影响土壤风蚀的社会因子主要有土地翻耕、放牧牲口践踏等.它们本身是土壤风蚀的基本因子;又相互间影响、制约.依照系统动力学原理,利用计算机仿真技术,对这一自然-社会复合系统进行动态模拟,对于在更高层次上认识土壤风蚀规律有重要意义.我们以科尔沁沙质草地为例,对土壤风蚀的自然-社会复合系统动态过程进行了模拟研究.     

二苯基-15-冠-5加速钠离子和钾离子在微米管支撑的微-水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应

玻璃微米管针尖可用于支撑微米级的水/1,2-二氯乙烷(W/DCE)界面, 并用来研究二苯基-15- 冠-5(DB15C5)加速钠离子和钾离子转移反应的机理和求算其络合物的稳定常数. 在两种极限情况下, 即水相中金属离子浓度远大于有机相中DB15C5的浓度(DB15C5扩散控制过程)和有机相中DB15C5的浓度远大于水相中金属离子浓度(金属离子扩散控制过程), 循环伏安研究表明, 加速钠离子转移反应均发生1:1(金属离子:载体)的界面络合转移过程, 相应的一级络合常数分别为log β1 = 8.97 ± 0.05 和log β1 = 8.63 ±0.03. 而对于加速钾离子转移反应, 当DB15C5扩散控制时发生的是一个1:2的界面络合转移过程, 当钾离子扩散控制时, 在电位窗内却观察到两个过程: 一个较低电位的1:2的界面络合转移过程和一个较高电位的1:1界面络合转移过程. 两种极限条件下所求算的钾离子和DB15C5的二级络合常数分别为log β2 = 13.64±0.03和log β2 =11.34±0.24.     

一类新颖的介孔-微孔复合分子筛的合成

以丝光沸石为硅铝源, 在水热条件下合成出了具有双重孔道和双重酸性的介孔-微孔复合分子筛MCM-41/ mordenite. 对复合分子筛及其相应机械混合物分别进行了X射线粉末衍射(XRD), N₂吸附脱附, 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), 微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH₃-TPD)等表征, 结果表明, 复合分子筛的结构与性能有别于机械混合物. 由于复合分子筛的介孔壁中引入了沸石的预结构单元, 因而介孔壁变厚, 水热稳定性有所提高, 强酸中心数增加, 由此寻找到适合于多组分复杂大分子反应体系的催化材料的新模式, 并在C10^＋芳烃的加氢脱烷基化反应中得到很好的验证.     

采用复合吸附剂-氨的多功效热管型高效吸附制冷机

采用复合吸附剂-氨工作对设计出多功效热管型高效吸附制冷系统. CaCl₂/活性碳的复合吸附剂, 由于活性碳中丰富的微孔结构强化了CaCl₂的传质, 提高了系统的吸附性能. 系统在加热吸附床时, 加热锅炉为热管加热端, 吸附床为热管冷却端; 在冷却吸附床时, 吸附床为热管加热端, 冷却器为热管冷却端; 在回热时, 热的吸附床为热管加热端, 冷的吸附床为热管冷却端; 回质时, 将热的吸附床和冷的吸附床的氨管路相连通, 由于热床压力高, 其中的氨将迅速流到冷床中而实现回质. 在渔船柴油机余热加热, 海水冷却的条件下, 系统在20℃蒸发温度下可以获得单位质量吸附剂的制冷功率, SCP = 770.4 W/kg, COP = 0.39. 在太阳能热水驱动下, 系统在蒸发温度为5.6℃时可以获得单位质量吸附剂制冷功率, SCP = 524.2 W/kg, COP = 0.27.