毫米量级TMPTA空心泡沫微球的微流控法制备

利用微流控技术实现了毫米量级多元丙烯酸酯(TMPTA)空心泡沫微球的制备。通过对微流体通道的设计与流场分析,获得了具有最佳流场均匀性分布的Y型微流控通道;利用软模板技术实现了Y型通道微流控芯片的组装,并开展了TMPTA泡沫微球的结构控制研究。研究结果表明:在模板尺寸一定的情况下,能够通过调节各相流速实现对微球壁厚和直径的有效控制;微球壳层密度可通过控制单体浓度来调节。通过优化控制条件,实现了密度20~100mg/cm3、直径大于3mm的空心泡沫微球的制备。     

微型金柱腔中原位成型制备微孔泡沫

 报道了在μm量级圆柱状金柱腔中原位成型制备微孔泡沫的方法。在直径400 μm、长度700 μm、壁厚20 μm、两端开口的金柱腔中原位成型成功制备出密度为50 mg·cm^-3、蜂窝直径不超过1 μm的多元丙烯酸酯聚合物微孔泡沫。干燥过程中泡沫没有明显收缩,在柱腔中填充紧密,无需后续机械加工。     

二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术

基于微流体成型技术,设计开发了一套用于微胶囊制备的T型微通道乳粒发生器,并利用该装置实现了二乙烯基苯空心泡沫微球的连续制备。以二乙烯基苯的邻苯二甲酸二丁酯溶液为油相,以聚乙烯醇的水溶液为外水相,去离子水为内水相,成功制备出二乙烯基苯双重微乳液,并采用水平旋转加热装置使其凝胶固化,再经过溶剂交换、CO2超临界干燥等过程,制备出直径700～1200μm、壁厚60～100μm、密度90～120mg.cm-3的二乙烯基苯空心泡沫微球。利用光学显微镜、扫描电镜和X-透射显微镜表征,结果显示:微胶囊球形度、同心度和壁厚均匀性较好,成活率较高,直径单分散性较好,外表面较粗糙。     

掺杂丙烯酸酯单体合成及泡沫制备技术

 通过丙烯酸、2-甲基丙烯酸、巴豆酸与五氯苯酚的酯化反应实现了3种丙烯酸酯单体的掺杂改性合成,采用核磁共振和质谱测试技术对掺杂丙烯酸酯单体进行了表征。利用掺杂改性后的丙烯酸单体与季戊四醇四丙烯酸酯之间的共聚反应,结合超临界萃取技术,制备出理论密度为50 mg·cm^-3、掺杂氯元素质量百分数平均值最高约为15%的掺杂丙烯酸酯聚合物泡沫。通过测定聚合物凝胶速率,初步探讨了掺杂丙烯酸酯单体与多元丙烯酸酯单体的共聚合反应机理。     

壳核型磁性纳米纤维素微球的超声制备及表征

以纳米级的Fe3 O4液体作为磁核 ,在非水体系的纤维素DMAc(N N二甲基乙酰胺 ) /LiCl溶液中 ,使用包埋法 ,在超声波的辅助下制备得到了纳米尺度的壳核型磁性纤维素微球 .利用FT IR、XRD及AFM/MFM (原子力显微镜 /磁场力显微镜 )对得到的磁性微球进行了表征 ,证实该微球由磁性的核与纤维素的壳组成 ,微球大小为 30～ 5 0nm ,且具有良好的分散性 .并研究了超声条件对磁性微球尺寸的影响 .     

玻璃微球基乳化炸药及其在爆炸焊接中的应用

爆速是爆炸复合的主要参数之一。采用玻璃微球作为敏化剂和稀释剂,研究玻璃微球尺寸、含量对乳化炸药爆速的影响,然后调配爆速为2.230km/s的低爆速乳化炸药,利用铝蜂窝板配置蜂窝结构炸药,进行铝-钢复合板的爆炸焊接。试验结果表明:炸药密度随着玻璃微球含量的增加而减小;小尺寸玻璃微球含量(质量分数)小于2%或者大于35%时,乳化炸药发生拒爆现象;玻璃微球含量大于7%且小于35%时,炸药爆速随着玻璃微球含量的增大而减小。小尺寸(5~100μm)玻璃微球的敏化效果和调节爆速效果比大尺寸(70~200μm)玻璃微球好,铝蜂窝结构炸药用于铝-钢爆炸焊接可以获得良好的结合质量。     

PS/Ag核壳结构复合微球的制备与性能

以乳液聚合法制备的平均粒径1.2~1.5μm单分散聚苯乙烯(PS)微球为核,经过超声敏化、化学镀、还原等过程制备了PS/Ag核壳结构复合微球。采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、紫外可见光谱对其形貌、物相、结构与光学性质进行了表征与分析。结果表明:PS/Ag复合微球粒径相对均一;通过多次敏化、控制二次银氨溶液浓度(0.002~0.006 mol/L),可实现对纳米银壳层厚度的调控;纳米银壳层沉积生长过程中,随着PS微球表面银粒子的增多、增大,复合微球的光学等离子体共振吸收峰产生显著的展宽与红移。     

空心微球/网络复合型碳泡沫材料制备与机理分析

在Klett等人于2000年制备的韧带网络型碳泡沫和Bruneten等人在2002年制备了一种空心微球碳泡沫材料结构的基础上,分别经过微观结构优化、碳化、石墨化处理,制备出了一种空心微球/网络复合型碳泡沫材料.扫描电镜和体视显微镜测试结果显示网络韧带和球形空腔呈现明显的空间周期性.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)图谱中,26°处的衍射峰表明该试样具有较高的石墨化特征.同时,对该材料的形成机理进行了分析. 关键词： 碳泡沫 微观结构优化 扫描电镜 X射线衍射     

PS-RF双层空心微球的制备

 采用聚苯乙烯(PS)空心微球为模板,间苯二酚-甲醛(RF)为前驱体溶液,邻苯二甲酸二丁酯为分散剂,以界面聚合反应为基础初步总结出一条PS-RF双层聚合物空心微球的制备工艺,并就制备过程中RF溶液与分散剂油相的选择、预聚时间、搅拌速率、固化温度等影响因素进行了讨论。当RF溶液质量分数为25%,间苯二酚与碳酸钠的物质的量之比为100,预聚24 h,搅拌速率120～200 r/min,固化温度35 ℃时,制得了球形度和同心度达到95%以上,表面粗糙度小于10 nm的PS-RF双层空心微球。     

高钾空心玻璃微球的制备

 以无机化合物为初始原料，选择合理的玻璃溶液配方和成球条件，用液滴法制备出直径200 μm，壁厚2 μm，K₂O摩尔分数大于10 %的空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电镜X射线能量色谱仪对玻璃球壳的组分进行了分析。结果表明，所制备的高钾空心玻璃微球各项技术指标能基本满足神光-Ⅱ物理实验的要求，微球球壳成份实测结果与理论计算结果吻合。     

毫米级单分散聚-α-甲基苯乙烯空心微球制备

采用汇聚式双重乳液发生器通过乳液微封装技术制备得到了毫米级单分散的聚--甲基苯乙烯空心微球。初步研究了各相流速对乳液形成过程、乳液直径及其分散度的影响。基于获得的单分散双重乳液,采用旋转蒸发方式固化得到了分散度小于3%、直径800~1200 m的聚--甲基苯乙烯空心微球。     

聚芳亚胺酮空心微球的制备

 利用微流体技术和双重乳液技术对大直径聚芳亚胺亚胺酮空心微球的制备条件进行了讨论。完成了微球壁厚和直径的控制研究,并讨论了密度不匹配对微球质量的影响。获得了直径0.6～2.0 mm,壁厚5.0～20.0 μm的聚合物微球材料,并对微球制备过程中相分离对聚合物微球形貌的影响进行了分析,结果表明：在聚合物微球外表面易于进行spinodal分相,而在内表面易于进行binodal分相,因此微球内外表面具有不同的形貌结构。同批次制备微球中,平均直径±5%范围内的微球数占88%,球形度大于99%。     

Peculiarities of heat transfer in water droplets with a solid inclusion during heating in a high-temperature gas medium

A physical model and a mathematical model of heat transfer in the conditions of inhomogeneous (with a solid inclusion—a carbon particle) liquid droplet evaporation while moving through high-temperature (800–1500 K) gases are formulated. Numerical investigations were performed using, as an example, a spherical inhomogeneous water droplet during heating in the air medium. The most probable mechanism of phase transitions in a water–carbon particle–heated air system is considered (the initial droplet size, radius, varied in the range from 0.5 mm to 1.5 mm, the inclusion radius was 0.1–1 mm). It has been found that in certain conditions, besides water evaporation from the outer (free) droplet surface, intensive vaporization is possible at the liquid–solid inclusion interface. Conditions of realization of these phase transitions in inhomogeneous water droplet–high-temperature gas medium systems are identified.     

T型微通道内溶胶液滴形成过程

以制备空心玻璃微球的前体溶胶和硅油为原料,采用实验观测和数值模拟的方法,对T型微通道内溶胶乳液形成过程进行研究。基于液滴的受力分析,建立了液滴形成过程的数学模型,探讨了液滴大小的变化规律。研究结果表明:对于给定的物料体系和T型微通道,通过改变两相流量可以有效地控制液滴尺寸;在相同的分散相流量条件下,增大连续相流量可以减小液滴尺寸,但连续相流量大到一定程度后,这种效果逐渐减弱;在给定的连续相流量条件下,分散相流量越大,液滴直径越大;利用数学模型计算出的液滴直径与实验值偏差在10%左右。根据模拟结果和摄像分析,液滴产生过程经历了静态长大和缩颈剥离两个主要阶段。     

Forming concentric double-emulsion droplets using electric fields

Double-emulsion droplets may be assembled into highly concentric shells using a uniform AC electric field to induce dipole/dipole interactions. The resulting force centers the inner droplet with respect to the outer shell if the outer droplet has a higher dielectric constant than the ambient, suspending liquid. The dielectric constant of the inner droplet does not influence this condition. Applying an electric field >10⁴ V_rms/m achieves centering of approximately 3–6 mm diameter droplets suspended in ～10 centipoise liquids within ～60 s. If the outer shell is electrically conductive, the effect depends strongly on frequency. In the case of the monomer-containing liquids requisite to forming foam shells for laser target fabrication, the electrical field frequency must be ～10 MHz or higher. Because of very stringent requirements imposed on the concentricity and sphericity of laser targets, electric field induced droplet distortion must be minimized. Consequently, the liquid constituents must be matched in density to ～0.1%.     

相移干涉法测量ICF微球内表面粗糙度

 通过分析光线通过微球壳层后各界面的相位分布,讨论了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的基本原理,研究了微球上部壳层对内表面粗糙度测量的影响,得到了聚苯乙烯,聚a甲基苯乙烯微球的内表面形貌特征图像,测量数据与原子力显微镜测量数据在同一量级。以微球壳层对超光滑碳化硅及单晶硅片表面形貌的调制作用为研究对象,讨论了微球的外表面粗糙度以及微球壁厚对内表面粗糙度测量结果的影响,确定了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的不确定度,实验结果表明：对于表面粗糙度小于30 nm、厚度小于9 mm的微球,测量不确定度小于0.4 nm。     

Morphologies of Fe-66.7 at.%Si alloy solidified in a drop tube

Because of their unusual optical, thermoelectric, and magnetic properties, iron sili- cides have attracted considerable attention in recent years. Among them, particular at- tention has been paid to the orthorhombic semiconducting iron disilicide β-FeSi2 due to its direct band gap of about 0.85 eV at room temperature, which makes it a candidate material to be used in optoelectronic devices in near-infrared light sources and detectors. In addition, β-FeSi2 has good physical and chemical sta…     

Morphologies of Fe-66.7 at.%Si alloy solidified in a drop tube

Solidification of 0.1–1.0 mm diameter droplets of Fe-66.7 at.%Si alloy was achieved in a 3 m drop tube. The XRD, EDS, and SEM measurements reveal that all the droplets are composed of the primary phase α and the α+ε eutectic. With decreasing droplet diameter, the growth mode of the primary phase α changes from faceted to nonfaceted growth and the eutectic changes from needle-like to anomalous eutectic. In addition, the width of the primary phase α decreases with decreasing droplet size. The different cooling rates and undercooling levels corresponding to the samples with different sizes are responsible for the morphology changes. The cooling rates of the samples with different diameters during free fall were calculated and their effects on the microstructure formation were discussed. This kind of transition is also found inside the same sample, which is due to the larger cooling rate on the surface than at the center.