组装条件对涂布法制备SiO2结构色涂层光谱性质影响研究

为了实现结构色涂层在纸张表面的快速制备，研究不同组装条件对SiO₂结构色涂层呈色效果的影响，采用快速涂布的方法，在纸张表面制备出了大面积且具有随角异色特性的结构色涂层。探讨SiO₂微球粒径、分散液浓度及涂布次数等因素对结构色涂层光学特性的影响，通过优化自组装条件和分析周期性结构构筑类型，阐明快速涂布法构建的SiO₂微球在激光打标纸上的自组装过程及结构色呈色机理。应用数码相机、3D激光共聚焦形貌测量显微镜等仪器对样品的颜色外观和微观结构进行测量，表征样品的呈色性能及表面结构。使用X-Rite MA68Ⅱ多角度分光光度仪及光纤光谱仪测量反射光谱，进而用CIEL*a*b*色度值对制备的结构色涂层的光学性能进行分析。结果表明，通过快速涂布自组装法制备所得的结构色涂层，SiO₂微球粒径尺度对样品色调影响显著，随着微球粒径的增加，反射光谱中心波长发生红移，且该涂层有角度依赖特性，当固定入射角度为45°时，随着探测方向与镜面反射方向夹角的增大，中心波长发生红移；微球溶液的浓度可以调控结构色涂层反射光谱曲线的半高宽及反射率峰值，进而影响样品的亮度和彩度，而对于光子带隙的位置无明显影响。微球浓度为4%时，样品表面呈现出基材本身的黑色，微球浓度为8%时，200，220和250 nm粒径的样品表面分别可以呈现彩度较低的蓝色、绿色、黄色，微球浓度增加到10%时，纸张表面的结构色涂层彩度提高，色调不变；随着涂布次数的增加，反射光谱曲线的半高宽变窄，且反射峰位发生蓝移，涂布次数达到3次时，反射峰位最接近于根据布拉格定律计算出的理论值，但涂布次数的增加也使得结构色涂层表面产生白色的不均匀现象。     

喷涂轨迹对铝合金表面等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层温度场的影响规律研究

为了突破传统Mo/8YSZ双层热障涂层高温易剥离的技术瓶颈,研究喷涂轨迹对等离子喷涂功能梯度热障涂层温度场的影响规律,利用ANSYS有限元仿真模拟软件,基于"生死单元"的方法,建立了等离子喷涂功能梯度热障涂层的有限元模型,模型中考虑了材料的相变潜热及不同温度下的热物性参数,分析了不同喷涂轨迹下喷涂构件温度及温度梯度的分布情况。结果表明:当喷涂粘结层和过渡层材料时,采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件温度最低。当喷涂陶瓷层材料时,采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;而采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最低。采用"S"型喷涂轨迹进行喷涂作业时,喷涂构件左右两端面温度分布的均匀性优于另外两种喷涂方式;采用同向的喷涂轨迹进行喷涂作业时,基体温度的波动幅度较另外两种喷涂方式小。通过设计梯度结构,并调控喷涂轨迹,可减小构件厚度方向的温度梯度,从而提升基体与涂层的结合强度。     

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。     

HA/ZnO/SiO2梯度涂层材料的制备及其体外抗菌活性测试

采用区带电泳法电泳羟基磷灰石（HA）、壳聚糖（CS）、ZnO和SiO₂悬浊液,接着施予反向电场进行电泳沉积从而在钛基材表面获得HA/CS/ZnO/SiO₂复合涂层材料,而后经710℃焙烧2 h后得到HA/ZnO/SiO₂涂层材料（Z1）。同时也仅用电泳沉积法直接制得HA/ZnO/SiO₂涂层材料（E1）作为对比。X射线能谱分析发现Si和Zn两种元素在Z1的径向上均呈现梯度分布,初步说明Z1具有一定的梯度。结合扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、傅里叶红外光谱等手段对2种材料进行表征,发现Z1的各种性能较E1更为优异,主要表现在Z1与钛基材表面的结合强度达31.2 MPa,且在HEPES模拟体液中培养14 d后Z1表面碳磷灰石化程度更加完全。另外,抑菌实验发现Z1粉末对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为81.7%和89.4%。     

搅拌棒吸附萃取涂层研制进展

搅拌棒吸附萃取(SBSE)是20世纪90年代末发展起来的一种新型无溶剂样品前处理技术,具有固定相体积大、萃取容量高、无需外加搅拌子、可避免竞争性吸附、能在自身搅拌的同时实现萃取富集等优点,已广泛应用于环境、食品和生物等复杂样品中目标物质的痕量分析。涂层是SBSE技术的核心,决定了萃取选择性和容量。本文简要介绍了SBSE涂层的萃取原理、萃取解吸模式及其影响因素,重点阐述了近年SBSE涂层制备技术与方法,探讨了SBSE涂层发展中的不足,并展望了其发展趋势。     

风沙粒子冲击钢结构涂层力学行为的理论与有限元分析

利用接触力学理论和三维有限元分析了钢结构受到风沙粒子冲击后其涂层表面接触区应力、涂层内部应力、涂层与基体界面上应力的分布规律。分析结果表明:涂层表面径向应力在接触中心出现最大压应力,在接触区边缘出现最大拉应力,且在接触区边缘易发生环状撕裂破坏;在涂层内部,涂层对Z向应力的承受力较好;涂层内部剪应力的最大值出现在碰撞接触点的左下方和右下方,这两个位置易受到剪切破坏,在接触点和剪应力最大值之间的剪应力变化速度较大;涂层与基体界面上r/h为0~0.4时,Z向应力变化较小;在r/h为0.4~1时,Z向应力剧烈减小;r/h1时,Z向应力基本保持不变;涂层与基体界面上剪应力最大值出现在冲击点附近,且冲击点附近剪应力变化较大,易引起剪切撕裂破坏。     

Dispersion stabilization of antimony-doped tin oxide（ATO）nanoparticles used for energy-efficient glass coating

Nano-antimony-doped tin oxide（ATO） was synthesized using the sol-gel method.A colloidal dispersion of ATO nanoparticles in distilled water was achieved using a milling process in which different dispersants were studied.In this paper,different factors that affect the stability of ATO nanoparticles were discussed,such as zeta potential,dispersant,and pH value.Sodium polyphosphate was a suitable dispersant for stabilizing ATO nanoparticles in distilled water.A stable dispersion of ATO nanoparticles in distilled water was prepared.The stable dispersion of ATO nanoparticles was used to prepare nano-thermal insulation glass paint to block near-infrared rays of sunlight.     

端铣Ti40阻燃钛合金的刀具磨损破损形态及其机理

分别采用油冷和低温喷雾射流冷却方法开展了涂层硬质合金刀具端铣Ti40阻燃钛合金试验,结合铣削力和铣削温度,对刀具磨损破损形态及其磨损机理进行了系统研究.结果表明:涂层硬质合金刀具在铣削Ti40阻燃钛合金时主要磨损形式为前刀面月牙洼磨损和后刀面边界磨损;前后刀面破损形态主要表现为涂层贝壳状剥落、裂纹和微崩刃.磨损机理主要是黏结磨损、磨粒磨损、氧化磨损及疲劳破损的综合作用.铣削高温是造成硬质合金刀具快速磨损的主要原因.低温喷雾射流冷却方式明显降低了铣削温度,减轻了刀具黏结磨损、氧化磨损,同时抑制了刀具边界磨损的发展速度,因而大幅度提高了刀具的耐用度.     

Dislocation stability in three-phase nanocomposites with imperfect interface

Interface imperfection can significantly affect the mechanical properties and failure mechanisms as well as the strength and toughness of nanocomposites. The elastic behavior of a screw dislocation in nanoscale coating with imperfect interface is studied in the three-phase composite cylinder model. The interface between inner nanoin- homogeneity and intermediate coating is assumed as perfectly bonded. The bonding between intermediate coating and outer matrix is considered to be imperfect with the assumption that interface imperfection is uniform, and a linear spring model is adopted to describe the weakness of imperfect interface. The explicit expression for image force acting on dislocation is obtained by means of a complex variable method. The analytic results indicate that inner interface effect and outer interface imperfection, simultaneously taken into account, would influence greatly image force, equilibrium position and stability of dislocation, and various critical parameters that would change dislocation stability. The weaker interface is a very strong trap for glide dislocation and, thus, a more effective barrier for slip transmission.     

Quantitative assessment of the surface crack density in thermal barrier coatings

In this paper, a modified shear-lag model is developed to calculate the surface crack density in thermal barrier coatings（TBCs）. The mechanical properties of TBCs are also measured to quantitatively assess their surface crack density. Acoustic emission（AE） and digital image correlation methods are applied to monitor the surface cracking in TBCs under tensile loading. The results show that the calculated surface crack density from the modified model is in agreement with that obtained from experiments. The surface cracking process of TBCs can be discriminated by their AE characteristics and strain evolution. Based on the correlation of energy released from cracking and its corresponding AE signals, a linear relationship is built up between the surface crack density and AE parameters, with the slope being dependent on the mechanical properties of TBCs.