仿生各向异性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶智能响应驱动器的研究进展

各向异性水凝胶在外界的响应刺激下可以具有不同的反应机制与驱动过程. 本文综述了近期基于PNIPAM水凝胶智能响应驱动器的设计方法, 总结了多种各向异性结构对驱动性能的影响, 并对该领域所面临的挑战进行了讨论.     

计算平面问题应力强度因子的任意高阶奇应变有限单元

W.K.Wilson提出的高阶奇应变圆单元(SSC)把有限单元法和裂纹尖端附近的线弹性解析解结合起来,能有效地计算应力强度因子K_Ⅰ或K_Ⅱ。A.Holston Jr.进一步把对称和反对称位移叠加起来,用以计算复合型应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。但他们在对称和反对称的位移函数中最多只取到4项。胡海昌建议取更多的项,以便把圆单元的半径     

仿生多尺度功能水凝胶的设计与制备:从二维界面到三维网络

水凝胶是以大量水为分散介质的三维高分子网络.高分子网络和水分子之间的氢键将水束缚在网络内部,从而使体系丧失流动性并转变成一种准固态物质.水凝胶能够在多种外界刺激下改变形状和体积,因此在软体机器人、柔性电子器件和传感器等领域具有广泛的应用前景,也引起了科研人员的关注.在生物软组织中,多尺度结构(如表面微/纳米结构,有序三维网状结构)的存在对于生物材料的自清洁、耐冻、环境适应性和优异的机械性能等功能至关重要.受生物水凝胶结构与功能特性的启发,研究人员开发了一系列对各种机械和环境条件具有高度适应性的仿生多尺度水凝胶.本文将从水凝胶的二维界面和三维网络的设计2个方面总结和讨论近年来仿生多尺度水凝胶的研究成果.二维界面设计包括表面化学/物理修饰、表面微/纳米结构构筑,能够调节水凝胶的表面浸润性和黏附性,拓展水凝胶在生物医学、海洋防污等领域的应用;三维网络设计,如引入非共价交联作用、设计有序网络结构、复合异质网络等,能够赋予水凝胶自修复性能、各向异性、高强度、形状记忆性能及抗冻性等优异的特性,拓展了水凝胶在可穿戴设备、软体机器人等领域以及复杂环境中的应用.最后我们对仿生水凝胶网络的设计、异质网络的分散以及无损表征等方面未来的发展以及该领域所存在的挑战作出展望.     

计算St.Venant扭转时K_Ⅱ的任意高阶奇应变单元

Wilson W.K.提出的高阶奇应变圆单元(SSC)把有限单元法和裂纹尖端附近的线弹性解析解结合起来,能够成功地计算应力强度因子K_Ⅰ或K_Ⅱ.Holston A.Jr.进一步用奇应变单元来计算混合型应力强度因子K_Ⅰ K_Ⅲ。至于用奇应变单元来计算应力强度因子K_Ⅲ,原则上也是类同的,Hilton P.D.有过介绍。郑州机械研究所曾用来计算转子受扭时内孔的径向裂纹的K_Ⅲ。但是他们所     

一维纳米纤维构筑的导电聚合物三维结构及其可控的浸润性

微/纳米结构的导电聚合物由于具有高导电性、易合成以及优异的环境稳定性从而在许多先进的研究领域备受关注,并有望在分子导线、化学和生物传感器、发光器件等领域获得广泛应用。 特别是,复杂的三维自组装结构在获得高性能和功能化的材料方面提供了巨大的潜在应用价值。本文主要介绍了我们利用胶束的软模板和自组装驱动力的协同效应,实现由一维纳米结构组装的三维微米结构导电聚合物方面的研究进展。该制备技巧在于低表面自由能的含氟有机酸具有软模板、掺杂剂、自组装驱动力,以及诱导超疏水性的多重作用实现导电聚合物三维结构的组装和多功能化。介绍了利用环境湿度调整分子的自组装驱动力,实现导电聚合物由一维纳米结构向三维微米结构的组装。此外,还介绍了利用导电聚合物可逆的化学掺杂/脱掺杂机制,实现导电聚合物表面浸润性的可逆转化。最后介绍了在液/液/固三相体系中,通过外加电场刺激,可实现油滴在导电聚合物表面的浸润性和黏附力的控制。