黏弹性对介观液珠聚并的影响——液珠-细丝-液珠聚并现象及其分析

在四辊流变仪中,黏弹性高分子介观液滴经反复拉伸和松弛形成了有细丝相连的两个黏弹液珠,研究了黏弹液珠的聚并过程,依形状叫做BSB(bead-string-bead,液珠-细丝-液珠)聚并.BSB现象与常见的通过滴间液膜破裂实现的液滴聚并过程大不相同.根据界面上的Laplace力、液珠移动时的黏性阻力和细丝中黏弹应力之间的平衡,推导出一个力学模型来描述BSB现象,理论分析与实验结果相符较好.细丝直径的变化和稳定性由过程参数和物料参数共同决定,尤其是液滴的黏弹性有较大影响.这一效应对多相高分子与复杂流体加工过程的基础理解富有启发.     

介观尺度多孔材料的电子显微学结构解析

孔径在介观尺度的多孔材料由于其规整的孔道结构、大比表面积、特殊的空间限域效应使其在吸附、分离、催化、传感、载药、能源等领域都具有广阔的应用前景. 深入解析材料的结构特征不仅是理解其物理化学性能和应用的关键, 也是研究材料的形成机理及新材料制备的重要反馈和支持. 电子显微学以电子为探针, 通过电子衍射和高分辨像对材料结构展开探索, 可以研究更小尺寸晶体的结构, 揭示局部结构信息如缺陷及共生等, 对介观尺度多孔材料的结构解析至关重要. 对近年来通过电子显微学方法解析的介观尺度多孔材料工作进行了综述, 主要针对有序介孔材料以及有序大孔材料展开, 归纳了不同结构类型的介观尺度多孔材料所适用的电子晶体学方法, 在此基础上提出电子显微学在介观尺度孔材料结构解析上的优势、不足和未来发展的方向, 以及将电子显微学用于其它材料结构解析的可行性.     

流变技术在高分子表征中的应用：拉伸流变测试

流变测试是与高分子加工和应用相关的重要表征手段.尤其在纺丝、发泡、吹膜、吹塑等以拉伸流场占主导的高分子加工工艺中，高分子的拉伸流变行为对材料聚集态结构的形成起了决定性的作用，进而影响了产品最终的使役性能.本综述第一部分介绍了拉伸流场的定义、拉伸流场的分类以及各自的特征；第二部分概述了目前商业拉伸流变仪的种类，并围绕其基本原理、测试技巧以及优缺点等内容展开讲解；第三部分介绍了拉伸流变的测试模式，并举例说明了各个模式的优势；第四部分列出了在拉伸测试中存在的常见问题，并给出了相应的解决方案和建议；最后对拉伸流变与其他表征联用技术的发展趋势进行了总结和展望.     

封面说明

<正>微尺度多相流动行为和规律是微流体技术在化学、化工、材料、分析等诸多领域的科学基础.近年来针对微尺度多相流动过程的研究逐渐从传统的气液、液液两相流向气液液、液液液、气液固等多相流发展,其中微尺度气液液三相流在化学合成、萃取分离、新材料制备等方面具有重要的应用价值,是近年来的研究热点.目     

耗散粒子动力学在多组分复杂物系中的应用进展

耗散粒子动力学(DPD)模拟方法是一门新兴的、研究复杂物系介观结构和性质方面最有前途的介观数值模拟技术之一.本文综述了其在包括复杂液体体系、复杂聚合物体系和生物膜等复杂物系中的应用进展,并对其发展方向进行了分析预测.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用.内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制.     

计算机模拟技术在表面活性剂研究中的应用

根据表面活性剂溶液行为的模拟所需的时间和空间尺度,介绍了三种主要的计算机模拟方法:原子模拟、粗粒模拟和介观模拟.综述了这些模拟方法在表面活性剂单体、缔合体系及与聚合物相互作用等研究中的应用.指出了用计算机模拟方法研究表面活性剂体系的发展前景.     

固体核磁共振技术在高分子表征研究中的应用

基于核自旋探针的核磁共振(NMR)波谱技术可以在非常宽广的时间和空间尺度上提供重要的微观结构和动力学信息.固体NMR已成为阐明高分子中化学键变化、链间相互作用、多尺度结构与动力学演化,及其与宏观物理化学性质关系的有力工具.本文从基础原理、实验方法与技巧、典型应用与研究进展等几方面进行简要综述.在基础原理部分介绍了化学位移各向异性和偶极相互作用等检测不同尺度信息的核自旋相互作用及其实验调控方法,魔角旋转、交叉极化和多脉冲去耦等高分辨技术,以及自旋扩散测定相区结构及复杂分子运动检测方法的原理等;在实验方法与技巧上,着重仪器精确校准、关键脉冲参数设置及仪器背景信号压制等;典型应用将聚焦于天然高分子及其复合材料的结构-性能关系、水与生物大分子间相互作用、多相高分子材料的微相分离结构、高分子中氢键相互作用和导电高分子材料等问题,介绍了固体NMR技术在上述领域的最新应用与进展.     

高活性纳米流体的原位流度控制及驱油效率研究

由于纳米流体的界面效应、小尺度特征,在提高采收率领域具有较大应用潜力,但其驱油机理尚待进一步明确.为了进一步研究纳米流体的驱油机理和驱油效率,采用硅基纳米球与表面活性剂耦合的方式研发高活性纳米流体,借助静态宏-介-微观实验和岩心物理模拟,阐明高活性纳米流体形成乳状液的流度控制和介观驱油效率.实验结果表明,高活性纳米流体...     

微化工过程研究进展

微化工过程是化学工程学科的研究前沿和热点方向之一,是实现化工过程安全、高效、绿色的重要途径.近年来,关于微化工过程的研究主要集中在微尺度多相流动与结构调控、微尺度混合与多相传递以及微尺度反应过程等方面,并且取得了显著的进展.本文主要针对以上几个方面的研究进展进行综述,分析总结了微化工过程的优势和特点,并对其未来的发展方向进行了展望.     

耗散粒子动力学及其应用的新进展

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD),是1992年提出的一种针对于复杂流体的介观模拟方法,凭着相对于其它模拟方法的高计算效率以及能够模拟流体水力学行为的优势,目前已经成为研究复杂流体动力学行为的主要模拟方法之一,同时也是联系微观结构与宏观实验的重要桥梁,在辅助研究复杂流体性质方面起到了重要的作用,本文对这一模拟方法在近几年的发展及其应用做了全面的总结。首先介绍了近年来方法本身的改进和完善,接着详细总结了目前的应用研究热点。作为一种计算机实验工具,这种方法近年来在对复杂流体的研究上进展迅速,既能用于预测平衡过程的结构和性质,又能用于研究非平衡过程的动力学因素。     

钛硅介孔分子筛

综述了钛硅介孔分子筛的合成、表征及其应用研究进展.评述了钛硅介孔分子筛的合成方法与合成条件对分子筛结构性能、钛物种的配位状态和催化性能的影响.介绍了鉴定钛硅介孔分子筛内骨架钛原子的多种波谱学方法以及钛硅介孔分子筛在选择氧化、光催化、酸催化反应中的应用,并指出钛硅介孔分子筛是一种非常有应用前景的环境友好的多相催化剂.     

离子液体表/界面性质与结构

离子液体与气体、溶剂等物质组成的多相体系为吸收、萃取、两相催化等技术的发展提供了新的平台。离子液体的表/界面性质与结构是含离子液体多相体系的重要科学问题,可在介观尺度下显著影响多相体系反应和分离过程的效率。近年来,离子液体表/界面性质和结构的研究得到了广泛的关注。本文综述了离子液体及其与水、有机溶剂组成的混合物的表/界面张力及结构研究进展,介绍了现有的研究方法、研究对象与研究成果,归纳了离子液体及其混合物表/界面张力及结构的变化规律,分析了表/界面结构与表/界面张力之间的关系,探讨了离子液体表/界面研究存在的问题和未来的发展方向。     

介观模拟方法研究高分子表面活性剂在水介质中的聚集行为

高分子表面活性剂已广泛应用于许多领域, 其构型复杂、分子量大等特点使其聚集行为不同于小分子表面活性剂. 从微观上认识其聚集行为可为应用提供指导, 因而此方面的研究倍受关注. 计算机模拟技术的发展使我们能成功地在微观或介观水平上获得高分子表面活性剂聚集行为的信息. 本文综述了耗散粒子动力学(DPD)和介观动力学(MesoDyn)在高分子表面活性剂聚集行为研究中的应用. 着重介绍了这两种介观模拟方法研究单一高分子表面活性剂溶液的相行为及其与低分子表面活性剂之间的相互作用, 揭示了实验中难以观测的微观相分离及聚集体结构形态的变化规律. 这些信息可以为实验研究提供指导和补充.     

阳离子与非离子混合表面活性剂模板合成介孔SiO2

利用各种两亲分子有序组合体构成超分子模板,合成从介观到宏观尺度不同形态的无机材料成为材料科学新崛起的研究方向[1].介孔SiO2在催化、吸附、分离介质及化学传感器等方面有广阔的应用前景.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用。内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制。     

金属核心/高聚物膜复合悬浮相电流变流体材料

针对电流变流体悬浮相材料的开发与研究,根据介质极化原理,设计开发了金属核心/高聚物膜复合悬浮相电流变流体材料,在乳液聚合与微胶囊包覆技术的基础上,制备出了金属核心/高聚物膜复合颗粒.并对这种金属核心/高聚物膜复合颗粒的电流变流体性能进行了测试与研究.从理论和实验上都说明了金属核心/高聚物膜复合悬浮相材料在改善电流变流体力学性能及稳定性方面具有潜力,是可以进一步提高与改进的电流变流体材料.     

颗粒流体系统宏观拟颗粒模拟的并行算法

基于宏观拟颗粒模型(MaPPM), 提出了一种适合不同粒径复杂粒子系统和多相流体系统的并行算法. 利用多重网格技术, 对每个计算处理器(PE)上不同粒径级别的粒子根据其所在位置进行分区管理. 应用所设计的算法, 模拟了一个二维气-固两相流系统并测算了系统中颗粒相所受的曳力和气-固相间滑移速度随时间的变化, 以及不同时刻流场中空隙率的波动情况. 计算分析结果表明该算法具有较高的并行效率和良好的可扩展性, 也体现了MaPPM模拟复杂流体系统所具有的独特优势.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象，研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用。内涨落可以诱导随机振荡，其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值，并且在耦合体系中会得到进一步增强，表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应，揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制。     

材料研究中的介观模拟方法

介绍了材料研究中的蒙特卡罗、元胞自动机和耗散粒子动力学三种介观模拟方法的原理和应用。重点阐述了耗散粒子动力学方法在材料研究领域中的应用,包括嵌段共聚物在水溶液中的聚集行为、聚合物和表面活性剂的相互作用、复杂流体流动的耗散粒子动力学研究、嵌段共聚物的微相分离等,除此之外,笔者还初步探索了耗散粒子动力学在熔体静电纺丝领域的...