光引发活性ATRP聚合制备纳米二氧化硅超疏水表面

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和2-溴代异丁酰溴(BIB)对纳米二氧化硅进行改性制备了原子转移自由基聚合(ATRP)纳米活性中心,采用紫外光引发丙烯酸十二氟庚酯活性聚合接枝在纳米二氧化硅表面并沉积在玻璃基材表面制备了超疏水表面。通过热失重分析纳米活性中心的接枝率,采用水接触角研究了纳米活性中心含量和光聚合时间对超疏水性能的影响。结果表明:随着纳米二氧化硅活性中心浓度增加,工艺稳定性变好,但光聚合沉积形成超疏水表面所需的时间要长。纳米二氧化硅活性中心浓度为3.63μmol/g为最佳,经40 min光引发活性聚合后,二氧化硅表面含氟聚合物的接枝率达到34.12%,接触角达到164°,表面微纳结构致密。     

黄原胶水溶液管道流动转捩及不同NaCl质量分数下减阻特性的实验研究

在水平光滑圆管内，采用雷诺实验对质量分数为0～400×10–6的黄原胶水溶液的流动转捩特性进行了观测，并通过实验探究了不同质量分数的盐（NaCl）环境对黄原胶溶液减阻特性的影响，测量了（100～300）×10–6的黄原胶溶液在不同NaCl质量分数（0、250×10–6、500×10–6和1000×10–6）下的减阻率与流动雷诺数（Re）、剪切时间之间的关系。结果表明:以广义雷诺数表征时，黄原胶水溶液管道流动转捩的下临界雷诺数随质量分数的增加而上升，近似呈线性变化，而转捩的上临界雷诺数却迅速降低至3000左右；在高雷诺数下，随着NaCl质量分数的增加，黄原胶盐溶液的饱和减阻率显著降低，但在低雷诺数下的减阻效果优于水溶液；黄原胶水溶液的抗剪切性呈质量分数效应，适量盐的加入能略微提高其抗剪切性。     

SiO2-水纳米流体在波壁管内流动特性的实验研究

实验研究了不同质量分数的SiO2-水纳米流体在波壁管内的流动特性,由于波壁管自身的结构特点,使流体在较小雷诺数下达到湍流状态,可以方便测出流体在层流、过渡流、湍流区的流动特性.研究发现:相同温度条件下,纳米流体的粘度随着质量分数的提高而增大;流动可视化照片显示纳米流体中由于内部纳米粒子的微运动促使流体均匀性更好;沿程阻力测试表明在层流区内摩擦系数随纳米流体质量分数的增加而增大,在过渡流和湍流区内摩擦系数随质量分数增加变化不大.     

表面活性剂对纳米CeO2在水介质中分散性能的影响

在对纳米CeO2粉体的Zeta电位进行测量的基础上,采用阴离子表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对纳米CeO2粉体进行了分散实验,系统研究了超声分散时间、表面活性剂种类和浓度对纳米CeO2粉体在水相介质中分散稳定性能的影响。结果表明:随超声时间的延长,纳米CeO2粉体的分散稳定性出现先增后降的变化规律;分散剂种类和浓度不同,纳米CeO2的紫外吸收效果和可见光透光性也不同;对于每一种分散剂均存在最佳超声时间和最佳浓度。纳米CeO2粉体在水相介质中的最佳分散工艺为:超声时间10 min,浓度(质量分数)为2.0%的PVP。     

纳米铜表征分析与润滑性能研究

本次制备纳米Cu采用的是化学还原反应生成分散的纳米Cu单质。纳米Cu进行表征分析时 ,主要通过X—衍射仪分析和扫描电镜观察分析 ,反复对比观察 ,找到较佳的表征分析方法。润滑试验选用的四冲程发动机油作为基础试验油 ,将制备不同的超微粒子以不同的比例的润滑油 ,磨损实验为进行传统润滑油、纳米润滑油的抗磨减摩性能对比试验研究。试验结果发现 :纳米颗粒不仅具有良好的抗磨减摩性 ,并且一定条件下 ,平均粒径小 10 0nm的纳米Cu颗粒的抗磨减摩效果远优于传统润滑油 ,可能成为新一代润滑油的抗磨减摩添加剂。     

纳米SiO_2/氟碳杂化透明疏水耐磨涂层的制备及其性能研究

通过低温微波法制备了纳米二氧化硅(SiO_2)粒子,对其进行表面疏水化改性后,引入双键官能团处理,制备了一种高透明、耐磨性好且疏水的纳米SiO_2/氟碳杂化涂料。采用XRD、TEM、FTIR等手段对纳米SiO_2粒子进行了表征,并研究了改性纳米SiO_2的用量对杂化涂层的透明性、耐磨性、疏水性、强度、硬度以及耐沾污性的影响。结果表明:改性纳米SiO_2的含量对杂化涂层的透明性影响很小,杂化涂层具有较好的附着力、硬度、耐磨性、疏水性和耐沾污性,改性纳米SiO_2的最佳用量为5%。     

CNFs/CDA纳米纤维复合膜装置的制备与性能研究

以二甲基亚砜/三氯甲烷作为新型双组分溶剂体系,利用溶剂置换法将纤维素纳米纤维(Cellulose nanofibers,CNFs)与二醋酸纤维素(Cellulose diacetate,CDA)复合;利用熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)3D打印技术,在平行导电板上直接打印成型蜂窝状的碳纤维(Carbon fiber,CF)/聚乳酸(Polylactic acid,PLA)复合材料支撑体;采用静电纺丝技术使CNFs/CDA复合纳米纤维直接沉积于蜂窝状CF/PLA支撑体上,制备了基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置。利用透射电镜(Transmission eletron microscopy,TEM)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等测试技术对所制备CNFs/CDA复合纤维膜的形貌与结构进行了表征,并测试了CNFs/CDA复合膜装置对蛋白质的吸附性能。结果表明,当CNFs的质量分数为0.5%时,CNFs/CDA复合纳米纤维平均直径可达(381±116)nm,纤维直径分布更均匀,超过80%的纤维尺寸保持在200～500 nm范围内。而且,基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置对牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)具有一定的吸附能力,最高吸附量可达433.89 mg/g。     

聚乙二醇对聚偏氟乙烯/亲水性高聚物性能影响

文章以聚乙二醇为聚偏氟乙烯/亲水性高聚物共混体系的添加剂,研究了聚乙二醇含量对聚偏氟乙烯/亲水性高聚物共混膜的水通量、孔径、孔隙率和耐污染性的影响。结果表明当共混体系中聚乙二醇含量为7.5%,膜的最大水通量达到1050 L/m2.h,孔隙率为73.0%,平均孔径为0.19μm,聚乙二醇含量对PVDF/B共混膜的结构和性能变化起了重要的作用,可通过调节聚乙二醇的含量来控制膜的孔径和孔隙率。     

纳米网状MnO_2薄膜电极的制备

针对MnO_2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO_2-MnO_2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO_2-MnO_2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO_2-MnO_2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO_2-MnO_2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO_2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。     

染料敏化太阳能电池用聚偏氟乙烯/丙烯酸酯互穿网络基凝胶聚合物电解质的制备与性能表征

采用聚偏氟乙烯和丙烯酸酯制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶聚合物电解质,并将其应用于染料敏化太阳能电池. 通过FTIR,SEM以及电化学分析等对具有多孔结构的聚合物电解质进行了表征,考察了不同交联单体及不同聚偏氟乙烯/丙烯酸酯质量比对准固态聚合物电解质性能的影响.结果表明,选择合适的交联单体和适宜的交联度可有效提高聚合物膜的孔隙率、吸液量和相应电解质的电化学特性.用聚偏氟乙烯/聚乙二醇二甲基丙烯酸酯互穿聚合物网络结构的电解质组装染料敏化太阳能电池, 在100 mW/cm2模拟光照下,短路电流Isc和开路电压Voc分别为8.476 mA·cm-2和0.674 V, 电池光电转换效率达到2.710%.     

黄原胶盐溶液减阻及抗剪切特性的实验研究

通过实验研究了添加氯化钠（NaCl）的黄原胶盐溶液（XG/NaCl）在直径为20mm的光滑圆管中的减阻及抗剪切特性，得到了不同质量分数黄原胶盐溶液的减阻率随流动雷诺数及运行时间的变化关系曲线，并与黄原胶水溶液（XG）的减阻特性及抗剪切特性进行了对比。结果表明:相比黄原胶水溶液，添加NaCl的黄原胶盐溶液减阻率随雷诺数的增大较快趋于稳定，但其减阻率在较低雷诺数下低于黄原胶水溶液的减阻率，在较高雷诺数下才明显高于黄原胶水溶液的减阻率，且存在减阻剂黄原胶与NaCl的最佳配比；黄原胶盐溶液具有较强的耐温性；在连续循环剪切作用下，不同质量分数的黄原胶盐溶液均具有较好的抗剪切特性。     

Zn／纳米CeO2复合镀层的制备及其性能研究

采用电镀方法制备了Zn/纳米CeO2复合镀层,分析了镀液中CeO2颗粒悬浮量、阴极电流密度和镀液温度等因素对复合镀层中纳米CeO2复合量和膜层质量的影响,用正交试验法优选了各工艺参数。采用电化学方法和浸泡法研究了Zn/纳米CeO2复合镀层的耐蚀性。结果表明,相对于纯镀锌镀层,复合镀层晶粒细小,平整光滑,显微组织均匀、致密,并且镀层耐蚀性能有提高。     

WC-Ni核壳结构纳米复合粉体的制备与表征

采用球磨和离子热法制备了WC-Ni核壳结构纳米复合粉体(WC为核,Ni为壳)。采用XRD、SEM、EDS和TEM对所制备的样品进行了表征。XRD结果显示,所制备的样品只有WC和Ni物相;SEM、EDS和TEM结果表明,所制备的样品中,WC呈不规则的球型,且Ni覆盖在WC颗粒表面,形成了WC-Ni核壳纳米结构。核WC颗粒的直径大约100 nm左右,壳Ni的厚度大约20 nm左右。这种核壳纳米结构的形成有利于后续WC-Ni硬质合金烧结过程中抑制WC晶粒的长大,为制备高强韧性的硬质合金奠定了实验基础。     

纳米铜双晶拉伸与剪切变形的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了纳尺度铜双晶(111)面原子层的拉伸与剪切变形。模拟结果显示纳米铜双晶的拉伸与剪切变形都是由弹性变形与塑性变形两个阶段构成。在弹性变形阶段原子排列结构不变,而塑性变形阶段此排列结构发生较大变化。包括金属键断裂。原子与空位迁移、重组,晶界变形、迁移等。这种微观变形机制直接决定了相应的应力应变关系：在弹性变形阶段,虎克定律依然成立;在塑性变形阶段,应力应变曲线产生很大波动．其波动情况与微观变形密切相关。模拟还发现纳米铜晶体的塑性比宏观材料好得多,塑性变形过程能迭到单个原子连接两个晶粒的状态。     

软体外物撞击叶栅时的切割模型

鸟、冰雹、冰块的撞击统称为软体撞击。随空气一起吸入发动机的软体外物首先要受到风扇或压气机叶栅的切割作用,故与叶片发生撞击的是经切割后的软体外物切片。为此,在着手分析撞击过程之前,首先要确定切片的几何形状及质量,即建立软体外物的切割模型。 本文推导了确定最大鸟切片与最大冰球、冰块切片的几何尺寸及质量的表达式。作为算例,针对某型号发动机的有关参数,计算了当受到不同质量的鸟及不同直径的冰球撞击时,最大切片的尺寸与质量。本文的工作为建立软体外物撞击叶栅时的载荷模型提供了前提条件。     

纳米高岭土增强PTFE复合材料的摩擦磨损特性

采用纳米高岭土颗粒增强聚四氟乙烯(Po lytetrafluoroethy lene,PTFE),通过熔融插层工艺,制备了不同重量分数的纳米高岭土增强PTFE自润滑复合材料,摩擦磨损实验在往复式滑动摩擦实验机上进行。实验条件:接触压力为5.5M Pa,往复频率为1 H z,往复行程为1.5 mm。实验结果表明:在重载低速的条件下,这种新型的自润滑材料在稳定阶段的摩擦因数在0.07~0.19的范围,填充后的PTFE复合材料的耐磨性显著提高,其中含10%高岭土的PTFE复合材料的表现最佳,比纯PTFE提高了大约54倍。纳米高岭土提高PTFE耐磨性的主要原因是:其层片结构间被PTFE分子链插入,达到了增强基体并阻止PTFE成片剥落的目的。     

矿渣对界面过渡区微力学性质的影响

采用纳米压痕技术测试了矿渣取代水泥的质量分数分别为0%,30%,50%,80%时的混凝土中实际界面过渡区及邻近区域的纳米压痕硬度和弹性模量分布以了解矿渣对混凝土界面过渡区微力学性质的影响.试验结果表明:矿渣掺量为30%时,距集料表面25 μm以内区域的弹性模量、纳米压痕硬度明显低于距集料表面25 μm以外的区域,而当矿渣掺量达到50%时,弹性模量和纳米压痕硬度沿界面的变化不显著;随矿渣取代水泥质量分数的增加,基体与界面过渡区之间压痕硬度、弹性模量的差值降低,从而使界面过渡区得到强化.     

阳离子型光固化水性聚氨酯的制备及涂层性能研究

采用一步法成功制备出聚氨酯预聚物,然后以季戊四醇三丙烯酸酯进行封端,醋酸中和得到阳离子型光固化聚氨酯树脂,采用FTIR、~1H-NMR对其结构进行了表征,采用粒度分析、接触角、离心等方式研究了中和度、N-甲基二乙醇胺含量对其乳液和UV-光固化涂层性能的影响。研究结果表明,当中和度为90%、N-甲基二乙醇用量为6%(质量分数)时,阳离子型水性聚氨酯树脂具有优异的乳化性能及耐酸碱、耐醇和耐水性能。     

纯钛及其合金表面纳米多孔TiO2膜的制备研究

在含有HF酸和C rO3的电解液中,恒压直流阳极氧化法可以在TA 1和TC 4表面分别制备获得纳米多孔T iO2膜。各阳极氧化参数对于纳米多孔膜的宏观形貌、微观结构等都有着重要的影响。随着阳极氧化电压的增高,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值和氧化膜厚度也随之增大;随着氧化时间的延长,氧化膜的厚度在一定范围内不断增厚,当达到极限值后保持不变;在较高电压下,随着氧化时间的延长,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值明显增大;在较低电压下,随着氧化时间的延长,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值没有明显的变化。试验表明纳米多孔T iO2膜的生长过程强烈依赖于电场支持下电解液对钛基体的溶解过程(即场致溶解过程)。     

γ射线对低红外发射率涂层电化学腐蚀行为的影响

将环氧改性有机硅树脂用60Co源γ射线辐照处理,利用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer, FT-IR)对树脂结构变化进行表征。制备成低 红外发射率涂层后测试凝胶分数、塔菲尔曲线以及交流阻抗来综合研究耐腐蚀性能并利用扫描电镜观察涂层表面的形貌。结果表明采取该措施可以提高涂层的交联度,在不影响8~14 μm波段红外发射率的前提下,能够改善涂层的耐腐蚀性能。