微晶玻璃晶相生长过程的Monte Carlo模拟

在Monte Carlo随机实验方法的基础上，运用基本Metropolis抽样算法动态模拟了微晶玻璃中晶相的生长过程，建立了粒子扩散运移、聚集结晶和脱my_个随机过程的模拟规则及其概率对结晶过程的影响。与以往晶体生长的DLA模拟所不同的是，体系中所有粒子的演化过程是同时进行的，且考虑了体系中微粒间的相互作用势，以它作为结晶和脱附事件发生的概率控制条件，从而得到了与微晶玻璃中实际晶相结构非常近似的模拟结果。     

介质阻挡放电中的局域态粒子对结构

采用双水电极装置,研究了在大气压下氩气介质阻挡放电系统中所观察到的局域态粒子对结构. 实验发现了4种不同类型的局域态粒子对结构, 通过对其时空动力学行为的分析把其分为2类:一类为稳定的局域态粒子对结构;另一类为至少含有1个振动的点的局域态粒子对结构. 还分析了边界对电场强度的影响, 并讨论了壁电荷对其起到的作用.     

荧光涨落谱的Monte Carlo模拟与应用

荧光涨落谱(Fluorescence Fluctuation Spectroscopy, FFS)技术测量微小区域内扩散粒子的浓度和各种动力学参数, 具有灵敏度高、可以针对活生物体系实时测量的特点, 适用于动态观测特定微小区域中荧光标记生物分子的浓度、质量、体积和结构的变化, 获得活细胞内生物大分子相互作用的信息. 介绍荧光涨落谱实验的Monte Carlo模拟方法, 通过模拟粒子的扩散运动以及荧光激发和收集过程, 预测不同实验体系的荧光涨落谱特征. 利用这种方法可以分析不同实验因素对荧光涨落谱的影响, 验证不同理论计算模型的效果, 为分析、处理复杂生物体系的实验数据提供帮助. 对模拟程序所基于的物理和数学模型进行了介绍, 并结合一些特殊体系中的应用, 对模拟的效果和可靠性进行了多种方式的验证, 得到了与理论分析相符的结果.     

凹陷状胶体粒子的自组装

凹陷状胶体粒子的自组装具有独特的方向性和形状识别性,是最近几年自组装研究的热点问题之一.由于缺乏合适的实验模型系统,至今为止,大部分研究都是以计算机模拟为主.为了从实验上研究凹陷状胶体粒子的自组装现象,本文首次采用分散聚合的方法,设计并成功合成了两种单分散性的、具有不同数目凹陷的胶体粒子:单凹陷粒子和多凹陷粒子.通过扫描电镜和光学显微镜对合成的凹陷粒子的形貌、大小进行分析,结果表明所得到的凹陷粒子为大小均一的微米级胶体粒子,表面光滑,在水溶液中能稳定分散,适合利用光学显微镜直观研究胶体凹陷粒子自组装.本文考察了单凹陷胶体粒子的方向性聚集组装和多凹陷粒子的特定识别性自组装现象.我们研究发现,在交变电场中,单凹陷粒子倾向于侧向移动,容易定向自组装成线性结构,使得该粒子在模拟碗状粒子凝聚态物理结构方面具有潜在的应用.另外,本文以多凹陷胶体粒子为"锁",聚苯乙烯圆球为"钥匙",研究了多凹陷粒子与圆球粒子的"锁-钥"自组装现象,展现了圆球粒子与凹陷粒子之间丰富的"锁-钥"自组装可能性,并初步探讨了其形成机制.     

银、金溶胶及银/金混合胶体的制备和拉曼增强特性的研究

以化学还原的方法分别制备了金胶体、银胶体,同时在一种金属核上沉积生长另一种金属制备金银壳结构纳米粒子.通过透射电镜、吸收光谱对其结构及光学性质进行表征.以吡啶为探测分子,考察了其在金溶胶、银溶胶及金包银和银包金等不同溶胶上的拉曼光谱,计算了不同胶体体系上表面增强拉曼谱的增强因子.     

Zr_(55)Cu_(35)Al_(10)金属玻璃中紧键结合团簇的定量表征

定量表征金属玻璃的原子结构是深入理解和解释金属玻璃独特的物理性能和力学性能的关键.本文通过铜模吸铸法制备了Zr55Cu35Al10大块金属玻璃圆棒状试样,并利用中子衍射获得试样的对分布函数,从而定量地定义了金属玻璃紧键合团簇模型中的紧键合团簇.还通过第一性原理分子动力学模拟对Zr55Cu35Al10大块金属玻璃局域原子结构进行模拟计算,从模拟得到的结构中提取了许多紧键合团簇,并通过团簇尺寸对其定量地表征.     

实验及模拟研究两性疏水缔合聚合物增黏机理

两性疏水缔合水溶性聚合物具有良好的耐温、耐盐、耐剪切性能,在三次采油、酸化压裂等领域具有较大的应用潜力。室内合成了一种新型两性疏水缔合水溶性聚合物,分别研究了其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的黏度变化情况。同时,利用耗散粒子动力学模拟(DPD)方法对其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的水珠子扩散速率和疏水缔合聚合物的自组装结构进行了模拟研究。实验和模拟结果基本一致,利用耗散粒子动力学方法进一步证明了两性疏水缔合聚合物在水溶液的增黏机理和微观自组装结构。     

钒磷玻璃结构弛豫的DMA测量研究

玻璃材料发生屈服和玻璃-液体转变(GLT)之前发生的缓慢结构演化和微观局域暗流的机理至今尚未完全清晰.本文采用动态热机械分析仪系统测量了钒磷二元体系玻璃(V_2O_5-P_2O_5)趋向于玻璃化转变点T_g的动态机械弛豫谱和应力松弛谱,在T_β~483 K和T_ρ~543 K p附近发现了类金属玻璃的α和β结构弛豫和应力松弛行为,结果表明,其与纳米局域钒磷暗流结构的缓慢流动有关.实验首次发现了V_2O_5-P_2O_5玻璃的β弛豫的峰高与驰豫速率符合一定的线性对数关系,即ln(Δ)∞μ-ln(v);基于Wang等人提出的唯像理论模型和稳态流体动力学理论给出了合理的物理图像解释;实验和理论良好符合,进一步证明了V_2O_5-P_2O_5玻璃体系中存在纳米局域钒磷暗流结构及其演化行为的结论.并采用KWW方程的非指数因子β_(KWW)把T_g附近结构演化划分为3个阶段:(1)β_(KWW)0.1 ,纳米局域磷钒分子流体单元区;(2)0.1β_(KWW)0.5 ,纳米局域磷钒微晶暗流区;(3)β_(KWW)0.5 ,宏观流动区.     

液态Al2O3结构的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同温度、不同压力下液态Al₂O₃体系的结构,讨论了温度和压力对于体系结构的影响。模拟计算了体系的双体相关函数、最近邻配位数、键长值、以及键角分布，并给出了原子水平的瞬时结构图形。计算结果与已报道的实验结果相符，并比以往的模拟更接近实验事实。模拟的结果还得到了键价理论的验证。模拟的液态Al₂O₃结构主要为AlO₄^5-四面体单元，大多数四面体间由一个连接三个四面体的氧原子连接。在模拟的温度和压力范围内，发现温度和压力都不对体系结构造成影响。     

稠油热采井下脱硫实验研究

在SAGD开采稠油发生水热分解反应产生并排放H2S(g)。找到一种收集H2S(g)并将其转化成无害物质的方法显得尤为重要。研究不同的金属氧化物、氢氧化物粒子对气体硫化氢吸收的能力。研究结果表明H2S(g)的吸收比例和能力随着碱式金属氢氧化物浓度增加而增加。另一方面,尽管搅拌可以提高吸收效果,但对吸收能力没有显著的影响。此外,井下制备FeOOH胶体粒子比α-Fe2O3胶体粒子能更有效地与H2S(g)反应。由于当温度增加时FeOOH的结构发生变化,FeOOH对导致H2S(g)吸收效果降低。于是,在SAGD条件下井下制备的ZnO胶体粒子可以在高温下更有效的去除H2S(g)。     

Diffusion of point defects in two-dimensional colloidal crystals

Uniform colloidal microspheres dispersed in a solvent will, under appropriate conditions, self-assemble into ordered crystalline structures. Using these colloidal crystals as a model system, a great variety of problems of interest to materials science, physical chemistry, and condensed-matter physics have been investigated during the past two decades. Recently, it has been demonstrated that point defects can be created in two-dimensional colloidal crystals by manipulating individual particles with optical tweezers. Direct imaging of these defects verified that their stable configurations have lower symmetry than the underlying triangular lattice, as predicted by numerical simulations for a number of two-dimensional systems. It was also observed that point defects can dissociate into pairs of well-separated dislocations, a topological excitation especially important in two dimensions. Here we use a similar experimental system to study the dynamics of mono- and di-vacancies in two-dimensional colloidal crystals. We see evidence that the excitation of point defects into dislocation pairs enhances the diffusion of di-vacancies. Moreover, the hopping of the defects does not follow a pure random walk, but exhibits surprising memory effects. We expect the results presented in this work to be relevant for explaining the dynamics of other two-dimensional systems.     

La_2O_3超微粒在PMAA-Na中的吸附特性研究

用毛细管粘度法测量了不同浓度和pH值时吸附在超微粒La_2O_3表面的PMAA-Na膜厚度.用界面移动法测量了超微粒La_2O_3/PMAA-Na吸附物颗粒的电泳淌度.由此求出不同浓度和pH值时胶态分散体系Zeta电势值.采用Fischer等人发展起来的渗透压排斥理论模型,通过对吸附物颗粒间渗透排斥能△Ga的定量计算,较为满意地解释了超微粒La_2O_3/PMAA-Na吸附物颗粒所形成的胶态分散体系的稳定性能.     

纳米粒子液/液界面自组装：结构化液体的设计与构筑

 概述了利用纳米粒子与高分子配体液/液界面协同组装构筑新型结构化液体的研究进展；分析了结构化液体在封装、分离、催化、储能、生物医学等领域展现出的广阔应用前景；指出新型纳米粒子表面活性剂的开发、多重响应型结构化液体的构筑及其应用拓展等将成为未来结构化液体研究的重点方向。     

In situ observation of colloidal monolayer nucleation driven by an alternating electric field

The nucleation of crystalline materials is a hotly debated subject in the physical sciences. Despite the emergence of several theories in recent decades, much confusion still surrounds the dynamic processes of nucleation. This has been due in part to the limitations of existing experimental evidence. Charged colloidal suspensions have been used as experimental model systems for the study of crystal nucleation and structural phase transitions, as their crystallization phase diagram is analogous to that of atomic and molecular systems, but they can be visualized using microscopy. Previously, three-dimensional imaging of colloidal nucleation dynamics was achieved using confocal microscopy. However, the limited temporal resolution of the confocal microscope is of concern when trying to capture real-time colloidal crystal nucleation events. Moreover, as the thermodynamic driving force has remained undefined, data on key factors such as the critical nuclei size are at best semiquantitative. Here we present real-time direct imaging and quantitative measurements of the pre- and post-nucleation processes of colloidal spheres, and the kinetics of nucleation driven by an alternating electric field, under well-defined thermodynamic driving forces. Our imaging approach could facilitate the observation of other rarely observed phenomena, such as defect and grain-boundary formation and the effects of foreign particles during crystallization. Furthermore, it may prove useful in identifying optical and biological technologies based on colloids.     

扩散方程的稳态近似分析：Ⅰ.稳态近似法处理过程

反应器内层状渣(锍)、金液界面两侧内扩散、团块、气泡、粉粒或液滴内的扩散都是有限长度区间上传质问题;获得有限长度区间上扩散方程的近似分析解可兼有学术和应用价值。以质量守衡原理、菲克扩散定律为物理基础以对方程的离散化处理为手段以基于浓度变化率随时间不变的假设获得扩散速率近似式为必要步骤给出了对有限长度区间内扩散方程进行稳态近似法处理的过程;同时获得了二、三类边界条件下扩散方程的一个稳态近似解。对近似解和精确解偏差进行了分析。笔者对扩散方程的稳态近似法处理过程可以应用于工程上。     

微波合成PMMA胶乳粒子

在常压微波辐照下合成聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）单分散的胶体微粒。体系中未加表面活性剂和稳定剂,在透射电镜下观察粒子的形状和直径大小,并得出在引发剂浓度一定的条件下,微粒的体积与单体的浓度呈现线性关系,为我们合成一定大小的超细微粒提供了选择的条件。功力学实验表明,微波场下反应速度大大加快,反应是突变的,无恒速阶段。     

硅锌矿在(NH4)2SO4-NH3-H2O体系中高液固比下的浸出动力学

通过实验研究硅锌矿在(NH4)2SO4-NH3-H2O体系中高液固比下的浸出动力学.采用粒径为96～109 μm的纯硅锌矿样品,在液固质量比为200时,考察搅拌速度、反应温度及总氨浓度对锌浸出率的影响.研究结果表明:提高温度和总氨浓度能显著提高浸出速率,而当搅拌速度大于250 r/min时,其对浸出速率的影响较小;浸出过程遵循孔隙扩散控制粒子模型,扩散与化学反应并非仅发生于颗粒外表面,而是发生在整个外表面及孔隙内部,浸出速度受孔隙扩散控制;浸出过程的表观活化能与反应级数分别为71.35 kJ/mol和4.27.     

二烷基膦酸载体液膜中Zn(II)的传输研究

研究了以烷基膦酸 PC-88A为流动载体的液膜中 Zn( II)的迁移规律 ,并考察了料液相 p H、温度、载体浓度及解析相组成对 Zn( II)迁移过程的影响。结果表明 ,增加载体浓度或升高温度 ,Zn( II)迁移速率明显增大 ,料液相 p H在 2 .4～ 5.1时可获得较大的 Zn( II)迁移速率。确定了最佳传质条件 ,探讨了各种因素影响机理 ,实现了 Zn( II)与 Cd( II)的分离。     

玻璃/铝基复合材料的新型制备工艺

利用液态挤压法,将铝液加压渗入由玻璃颗粒制成的预制件中,制备出玻璃/铝基复合材料。研究了复合材料的微观组织、力学性能。结果表明,玻璃颗粒较均匀地分布于基体中;与合金基体相比,复合材料的硬度和抗拉强度得到提高,摩擦性能优于合金基体。