蝴蝶翅膀表面超微结构与浸润性机理分析

用热场发射扫描电子显微镜和接触角测量仪观测迁粉蝶、密纱眉眼蝶、素饰蛱蝶、绿带翠凤蝶和黑绢斑蝶翅膀表面的超微结构,测量其静态接触角和滚动角,测量分析表明: 蝴蝶翅膀表面覆盖着重叠排列的瓦片状鳞片,鳞片上分布有纵隆脊和肋,相邻脊脉与肋间形成了凹坑;鳞片的排间距、脊和肋按蝴蝶种类的不同而具有不同的尺寸.有鳞片翅膀表面的接触角在 139.7°～158.9°之间,明显大于无鳞片翅膀表面的接触角(88°～144°),正向、逆向和垂直翅脉发散方向的滚动角不同,翅膀表面的超微结构导致其具有各向异性的浸润性.     

蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性

使用扫描电镜和视频光学接触角测量仪研究了22种蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性。一级结构为微米级鳞片,鳞片密度为101~280个/mm2,长65~135μm,宽35~85μm,间距48~112μm。二级结构为鳞片表面的亚微米级纵肋和横向连接。三级结构为纵肋和横向连接上的纳米级突起。蝴蝶翅表面的蒸馏水接触角为138.2°~158.5°,属于天然疏水表面,这是翅表面化学组成与微观结构协同作用的结果。蝴蝶翅表面可为新型仿生自清洁材料的制备提供生物模板。     

蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性

使用扫描电镜和视频光学接触角测量仪研究了22种蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性。一级结构为微米级鳞片,鳞片密度为101~280个/mm2,长65~135μm,宽35~85μm,间距48~112μm。二级结构为鳞片表面的亚微米级纵肋和横向连接。三级结构为纵肋和横向连接上的纳米级突起。蝴蝶翅表面的蒸馏水接触角为138.2°~158.5°,属于天然疏水表面,这是翅表面化学组成与微观结构协同作用的结果。蝴蝶翅表面可为新型仿生自清洁材料的制备提供生物模板。     

PU－PDMS涂膜表面疏水性与表面结构

研究了聚氨酯（ＰＵ）与聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）共混涂膜表面疏水性随共混比的变化规律．发现共混涂膜疏水性明显优于纯ＰＵ膜．并且滑动角与共混比关系曲线有最佳点．用Ｘ射线光电子能谱及相差显微镜分析了涂膜的表面化学成份及相分布均一性，阐明了上述现象的原因．     

H62黄铜疏水表面的制备及疏水机理研究

采用三氯化铁和盐酸溶液刻蚀H62黄铜表面,得到了一层由梯田状台阶结构及平均孔径为(6.2-8.3) μm的蚀坑组成的阶层结构.该表面与水滴的表观接触角最大为131.8(°),接触角滞后为5.6(°).研究了不同刻蚀时间对表面疏水性的影响,结果表明刻蚀时间对表面阶层结构的形成和水滴在该表面的接触角有重要的影响.随着刻蚀时间的增加,表面逐渐形成台阶结构并且边缘趋于规整,接触角不断增大;当台阶结构消失时,接触角随之变小.初步分析了这种阶层结构的形成机制,用Wenzel理论、Cassie理论及有限液-固界面理论对表面的润湿性进行了分析.结果表明,有限液-固界面理论在表征粗糙表面润湿性方面更具有合理性.     

极化散射的各向异性分析及应用

分析典型极化散射机制随着视角等参数变化时产生的各向异性对从物理角度解译遥感图像具有重要意义.为了更好地从散射矩阵中提取出具有一定物理含义的极化信息,分析极化参数的各向异性特征,建立了任意取向散射体的电磁散射模型,模拟其在Cameron极化空间中的变化轨迹分布.其次,基于子孔径的方法,用无人机合成孔径雷达(UAVSAR)数据进行实验验证,计算出了取向角、z参数与视角的关系,与桥体的微扰法(Small Perturbation Method,SPM)二次散射仿真模型的计算结果吻合.     

弹塑性三维各向异性分形表面的接触分析

Weierstrass-Mandelbrot函数能模拟加权、随机重叠的隆起部状表面,该函数是更起作用通用的单变量标量.给出三维各向异性分形表面高度函数的推导过程,分析三维各向异性分形表面特征.将分形维数推广到三维的一般情况,给出弹性、完全塑性接触时单峰的实际接触面积与单峰的横截面积之间的不同关系.理论分析易适用于解释各向异性分形表面与不同材料行为.     

各向异性摩擦机理研究及仿真分析

为解决工程研制过程中出现的各向异性摩擦问题,从理论和数值模拟两方面综合分析了各向异性摩擦特性对物体运动的影响. 分析了平动物体在不同各向异性摩擦特性下的运动规律,并针对工程中常见的轴套结构旋转超差问题进行研究,获得了物体运动与各向异性摩擦主方向、大小、物体轴向运动速度及加速度等因素的定量关系,给出了优化各向异性摩擦特性的方法并进行了试验验证. 结果表明,各向异性摩擦特性会对相对运动结构造成明显的影响,降低摩擦因数比值可以有效解决旋转超差问题.      

分形导体粗糙表面的后向增强效应分析

针对粗糙表面散射实验中的后向散射增强现象,采用锥形波束入射的矩量法定量计算了分形粗糙表面的后向散射增强效应,研究了波形参数和表面尺寸的匹配问题,分析了不同入射角下散射增强的角宽度,比较了不同分维数和表面模型下散射增强的幅值。数值计算结果证明了该算法的有效性。     

醇酯法表面改性超细二氧化硅的研究

研究了几种不同的正烷醇对二氧化硅超细颗粒进行改性时,改性剂的链长、用量、反应温度、反应时间等条件对改性后二氧化硅的疏水性的影响,找出了改性反应的最佳条件,并对其影响原因做了分析。研究结果表明,醇酯法对二氧化硅超细颗粒进行改性时的最佳条件是：正烷醇的碳链长度大于8,改性剂用量10％～15％,反应温度225℃,反应时间3h。     

表面氧化物含量对SiC浆料黏度影响的研究

研究了表面杂质对SiC浆料黏度和固相含量的影响,利用HF酸洗可有效降低SiC微粉表面SiO2和金属氧化物含量,从而提高SiC微粉的表面Zeta电位.试样SiC1的Zeta电位由酸洗前的60.71mV升高至酸洗后的72.49mV,试样SiC2的Zeta电位由酸洗前的55.728mV升高至酸洗后的63.546mV.HF酸洗还可破坏SiC微粉表面羟基结构,并以F-取代OH-的位置,使SiC表面由亲水性变为疏水性.Zeta电位的提高可使SiC微粉充分分散并保持稳定;表面疏水可大量释放出因氢键作用而与SiC表面牢固结合的吸附水,使之可自由流动.二者综合作用,可大大降低SiC浆料的黏度并提高固相含量.通过HF酸洗,试样SiC-1和SiC-2的浆料在黏度小于1Pa·s时,φ(SiC-1)、φ(SiC2)可分别达到61%和51%,基本满足胶态成型的需要.     

常用塑料制品表面亲/疏水性与汗潜指纹润湿度的研究

目的：为寻找最佳的指纹显现方法,提高常见塑料制品表面指纹的显现效果和显出率。方法：根据塑料制品表面的组成,从理论上推断其亲／疏水性能,建立其与汗潜指纹润湿度、指纹显现方法之间的关系。结果：塑料制品表面由于组成结构的不同,导致亲／疏水性能不同,汗潜指纹在其表面的润湿度不同,从而影响汗潜指纹显现方法的选择。结论：常用塑料制品表面亲／疏水性与汗潜指纹润湿度的研究,对选择最佳的汗潜指纹显现方法具有一定的指导意义。     

Ca3(PO4)2和Ca5(PO4)3(OH)的表面处理及血液相容性

根据含＾３２Ｐ复合新型材料应用于内辐射治疗肿瘤的设想,以非标Ｐ模拟＾３２Ｐ,用ＩＲ、接触角测定、复钙时间测试等方法研究了Ｃａ３（ＰＯ４）２和Ｃａ５（ＰＯ４）３（ＯＨ）粉末的表面处理的效果,泄漏情况及血液相容性。结果表明：Ｃａ３（ＰＯ４）２和Ｃａ５（ＰＯ４）３（ＯＨ）粉末经硅烷偶联剂ＫＨ－５７０处理后,表面形成偶联剂膜,有效提高粉末的疏水性,并明显降低Ｐ在水中的溶出量;同时可以提高粉末的血液相容性;     

具有雷达散射截面缩减特性的各向异性编码超表面

本文提出了一种具有雷达散射截面（Radar Cross Section, RCS）缩减特性的各向异性编码超表面。它由金属贴片、介质基板以及金属接地板组成，通过在传统方形贴片的基础上引入各向异性的矩形贴片，实现了对X、Y极化波的不同缩减。超表面单元间存在180°的反射相位差，以此为基础对超表面进行分区域设计，超表面整体设计成对称结构。所有单元产生的辐射场叠加，使入射到其表面的电磁波均匀地反射至各个方向，实现RCS缩减。结果表明，该超表面在X、Y极化波垂直照射下，RCS缩减量高于10 dB的带宽分别为5.75 GHz(16.35 GHz～22.1 GHz)和5.67 GHz(16.18 GHz～21.85 GHz)，最大缩减量分别出现在20.9 GHz和16.9 GHz。与传统算法实现的编码超表面相比，本文提出的超表面设计流程简单、易于实现。此外，该超表面具有低剖面、小型化等特点，可有效用于选择性电磁隐身。     

表面的超疏水性对生物防污效果的影响

以SU-8负性光刻胶为原料,采用传统光刻法制备微型柱子结构,在此基础上利用商用疏水二氧化硅微球,通过液相沉积法来制备微型柱子分级结构。为了增加上述结构的超疏水性,以全氟辛基三氯硅烷为氟化剂,采用化学气相沉积法对其表面进行了改性。用电子扫描电镜表征了微型柱子和微型柱子分级结构表面的形貌,发现后者的粗糙度较前者增加了。通过测量水滴在表面的接触角和滚动角,比较了不同结构表面的疏水性能。测试了不同结构表面在莱茵衣藻培养液中的防污效果来研究其疏水性能对生物防污效果的影响。实验结果表明,氟化后的微型柱子和微型分级柱子表面均具有优良的超疏水性能,水滴在两表面上的接触角均高于150°,滚动角均小于10°;在微型柱子结构表面引入分级结构后,极大地提高了表面的疏水性能,使水滴在表面的接触角提高7°,滚动角降低4°;表面疏水性能的提高有助于延长表面的生物防污效果。     

脂肽类生物表面活性剂对细菌表面亲疏水性和粘附性的影响

地衣芽孢杆菌(B acillus lichen if orm is)NK-X3产生的脂肽类表面活性剂具有高表面活性,其临界胶束浓度(CM C)值为30 m g/L.采用接触角测量和烃粘附率实验研究低于CM C值的脂肽浓度对细胞表面亲疏水性和粘附性的影响.结果表明,脂肽具有改变细菌表面的疏水特性,使亲水性的NK-X3菌疏水性增强,疏水性的K 80-B菌疏水性减弱.脂肽改变细菌细胞表面的亲疏水性,从而改变细菌的粘附性.     

偶氮苯聚合物的光致各向异性光栅与表面光栅

研究了偶氮苯聚合物的光致各向异性光栅与表面光栅．实验结果表明短时间写入的光栅与光致各向异性有关，可以用任意偏振的单束光部分擦除．长时间写入的光栅属于表面光栅，不可擦除．它是由分子链团积引起的，分子链团积的动力来源于偶氮苯聚合物的光致异构．     

克服养护工程表面粗糙的技术措施

本文就如何提高公路路基防护工程和混凝土结构外观质量，从施工技术可行性方面进行了有益的探讨，对克服表面结构粗糙有一定借鉴意义。     

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.     

各向异性插值误差对网格最大角的依赖性分析

各向异性有限元要求网格满足最大角条件,其插值误差估计中的常数通常依赖于网格单元最大内角的值.通过引入单元的特殊记号,在一般的理论框架下显式地给出插值误差常数对网格单元最大内角的依赖性关系,从而使得各向异性插值误差的估计更加精细.