能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。     

放电电流对热阴极等离子体化学气相沉积金刚石膜影响

建立了快速沉积高品质金刚石膜的热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积新方法. 相对于常规冷阴极辉光放电而言,热阴极辉光放电是一种新型放电形式,具有许多新的特性,其中重要一点是具有较高的放电电流(6.0～10.0 A). 较高的放电电流既是热阴极辉光放电本身的突出特点,同时对于化学气相沉积金刚石膜工艺也产生重要影响. 实验研究了放电电流于金刚石膜沉积速率、表面形貌和热导率的影响,发现由于放电电流影响辉光放电的等离子体区和阳极区,进而对金刚石膜的沉积速率和品质有很大影响. 特别是通过放电电流的提高,可以有效地提高金刚石膜的品质,这对于制备优质金刚石膜产品有重大意义.     

接种密度对Vero细胞在微载体表面生长的影响

研究了接种密度对Ｖｅｒｏ细胞在微载体表面生长行为的影响,发现培养过程中所获得的细胞最高密度随接种密度的增加而有所提高,当细胞的表面接种密度高于１．０×１０＾５ｃｅｌｌｓ／ｍｇＭＣ时,因贴壁后细胞扩展受到限制而不利于进入对数生长期。就整个Ｖｅｒｏ细胞培养过程,适宜的表面接种密度为３×１０＾－４－７×１０＾４ｃｅｌｌｓ／ｍｇＭＣ,此时可以获得较高的比生长速率和细胞增殖倍数。     

基于磁致链化效应的磁控粗糙表面及其疏水特性

基于自清洁、表面减阻等技术需求,近年来,超疏水表面及其制备技术广受关注基于铁磁颗粒在聚合物基体中的磁致链化,通过构建具有微米级随机山状突起特征的磁控粗糙表面(magnetic roughness surface, MRS),其水滴接触角可达150°以上,呈现超疏水特性通过对MRS制备过程中固化磁场强度、铁磁颗粒粒径及含量等因素进行研究,建立了MRS规则锯齿结构模型,仿真分析了锯齿结构高宽比和间距比对表面疏水性的影响     

液中放电沉积技术研究进展

液中放电沉积是一种新型的表面改性技术,起源于电火花加工技术,可在金属表面制备出具有高硬度、高耐磨性以及高结合力等优良性能的沉积层。此外,该技术不污染环境,有望替代部分常用但具有污染性的表面改性技术。液中放电沉积技术的核心内容为沉积层形成机制、工具电极材料以及介电流体成分。简单介绍了液中放电沉积技术的特点,重点阐述了沉积层的形成机制以及缺陷优化工艺,并从工具电极材料、介电流体成分和实际生产应用三个方面总结了液中放电沉积技术的国内外研究进展,展望了该技术的发展方向。     

SPS工艺对CuCr/CNTs复合材料组织性能的影响

放电等离子烧结（SPS）工艺可以实现快速烧结成型,且制备出的复合材料致密度高、硬度高、导电和导热性能好、晶粒尺寸均匀.在采用化学气相沉积（CVD）法原位合成分布均匀的CuCr/CNTs复合粉末的基础上,运用不同的SPS工艺制备CuCr/CNTs复合材料.利用扫描电子显微镜、偏光显微镜、数字金属导电率测试仪、微拉伸试验机、显微硬度计等对其组织性能进行表征.结果表明,当烧结温度为750 ℃,烧结压力为45 MPa,烧结时间为10 min,升温速率为80 ℃/min时,制备的CuCr/CNTs复合材料的组织和性能较佳,导电率、硬度和抗拉强度分别为86.8%IACS、95.8（HV）、178 MPa.     

压延铜箔制备技术分析

介绍了压延铜箔生产的工艺流程,提出压延铜箔项目的关键技术在于：铸锭质量、板形控制、表面处理和质量管理.铜熔体精炼净化过程中除杂、脱气是获得高质量压延铜箔的前提,良好的板形控制是基本条件,合理的表面处理工艺是压延铜箔满足各种使用需求的必要手段,而先进的质量理念是实现既定目标的保证.     

处理频率对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化膜的制备系统对TC4钛合金进行表面处理, 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究脉冲频率(f)对氧化膜生长特性、 表面形貌和相组成的影响. 结果表明, 当f≤2 000 Hz时, 成膜速率随f增加迅速减小; 当2 000 Hz＜f＜4 000 Hz时, 成膜速率随f增加而减小的趋势变缓; 当f≥4 000 Hz时, 成膜速率不随f发生变化. 该氧化膜表面多孔, 随f的增加, 膜表面微孔尺寸逐渐减少, 微孔密度逐渐增加. 膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及少量不饱和氧化物TiO2-x（0.02＜x＜0.07）相组成, 其中锐钛矿和金红石相TiO₂的相对含量随f的变化不明显, 而TiO_2-x的相对含量当f≤2 000 Hz时较高, 当f＞2 000 Hz时, TiO_2-x的相含量明显减少.      

溶剂型双组分重防腐涂料的制备及性能研究

采用可控阳离子聚合工艺制备含氟聚醚（fluoropolyether,FPO）,并以此FPO为软段、二苯基甲烷二异氰酸酯（diphenyl methane diisocyannate,MDI）为硬段、三乙醇胺（triethanolamine,TEA）为扩链剂合成软硬段质量比为1：3的热固性含氟聚氨酯（thermosetting fluorined polyurethane,S-FPU）。进而将γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-aminopropyl triethoxysilane,KH550）和MDI改性的凹凸棒土（palygorskite-KH550,AT-KH550和palygorskite-MDI,AT-MDI）引入S-FPU中获得两种新型的S-FPU/AT-KH550和S-FPU/AT-MDI。根据涂料配方的标准,选择合适的片层状填料、溶剂体系,分别制备了以S-FPU,S-FPU/AT-KH550和S-FPU/AT-MDI为基体树脂的溶剂型双组分重防腐涂料。对涂膜的耐腐蚀性能、耐老化性能、耐水性能及表面性能进行了研究。结果表明：在相同测试时间内,以复合材料为基体的涂膜（S-FPU/AT-KH550和S-FPU/AT-MDI）的耐电化学腐蚀性能更优,涂膜损坏程度低;水环境中涂膜能够对金属实现良好的保护,防止金属基材生锈,涂膜不起泡,不脱落,变色、失光现象不明显,其中S-FPU/AT-MDI涂膜的性能最好,涂膜表面疏水性更优。     

常见二元表面活性剂复配体系对发泡能力的影响

使用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SLS)、N-月桂酰肌氨酸钠(NLSS)、十二烷基磺酸钠(SDS),两性离子表面活性剂椰油酰胺丙烯甜菜碱(CAB),以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、吐温20(T20)进行二元表面活性剂的复配实验,表征其发泡性能并计算相应的表面活性参数,探究了二元表面活性剂复配的相互作用对发泡能力的影响。结果表明,阴离子与两性离子表面活性剂在复配过程中,物质的量之比接近1∶1时发生聚沉现象;拥有直链疏水基的表面活性剂与亲水基较大的非离子表面活性剂复配时会发生竞争吸附,削弱表面活性剂的发泡能力;拥有相似结构的阴离子表面活性剂复配时能够产生协同效应,SDBS和NLSS物质的量之比为7∶3时发泡能力最佳,对应的最高发泡倍数为14.0,发泡性能最好,二者相互作用参数β^m=-9.83(x_SDBS^m=0.4),协同效应最佳,吉布斯自由能为?G_m⁰=-13.60 kJ/mol,胶束形成为自发过程。