Correlation between conformation change of polyelectrolyte brushes and lubrication

We directly monitor the absolute separation profiles that function as film thickness between a single glass disk and the charged polyelectrolyte brushes decorated steel slider in water using a home-made slider-on-disk apparatus, which reflects the structural conformation variations and interactions of polymer brushes under externally applied pressure, in addition to probing the relative variation of friction forces under different applied loads and sliding velocities. We find that the polyelectrolyte brushes modified surfaces can sustain high pressure and have extremely low friction coefficients(around 0.006 at pressures of 0.13 MPa; 0.5-0.6 without brushes). The water-lubrication characteristics are correlated to the structural conformation changes of the polyelectrolyte brushes that are mainly governed by electrostatic interactions and the osmotic pressure of counterions inside the polymer chains, which can be used to support and distribute the normal pressure. The apparent thickness of the brush decreases with the increase of loading forces, an increase in the ionic strength causes the polymer chains collapse, and the friction forces increase. This fundamental research is of great importance to understand the mechanical and structural properties of polyelectrolyte brushes and their influences on the tribological behaviors, and helps to design friction/lubrication-controlled surface/interface by taking advantage of polyelectrolyte brushes.     

亚表面引发原子转移自由基聚合构筑温度响应型纳米纤维油水分离膜

亚表面引发聚合是一种用于制备共价嵌入型聚合物刷的新型改性策略. 该方法在发展高稳定性聚合物刷功能化表界面材料方面具有显著的优势. 本工作利用亚表面引发原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)对静电纺丝聚丙烯腈(PAN)基纳米纤维膜进行亚表面改性, 通过接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)制备了温度响应型纳米纤维油水分离膜(PAN-sg-PNIPAM). 当温度低于低临界溶解温度(LCST)时, PNIPAM链与水分子之间的强氢键作用使得聚合物链完全伸展, 分离膜表面亲水且对油滴具有非常低的粘附力, 对油水乳液具有非常高的分离效率(达98.7%); 当温度高于LCST时, PNIPAM链失水收缩, 膜表面变得更加疏水且对油滴的粘附力显著增加, 其油水乳液分离效率显著降低, 仅为9.1%. 此外, 由于共价嵌入聚合物刷的高稳定性, 该分离膜在4 kPa压力下, 20 ℃和45 ℃之间可逆切换10个循环后, 仍能保持非常稳定的渗透通量. 本研究为发展高稳定性的智能型油水分离膜提供了一种新方法.     

离子液体添加剂对硬脂酸钾固体润滑薄膜摩擦磨损性能的影响

采用浸渍-提拉方法在单晶硅片上制备硬脂酸钾以及添加离子液体的硬脂酸钾复合薄膜,采用DF-PM型静-动摩擦磨损试验机考察薄膜在低速滑动条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和X射线能量散射谱仪观察分析薄膜及其偶件表面的磨损形貌及典型元素面分布.结果表明:在相对低速滑动条件下,在羟基化硅基底上制备的复合薄膜的摩擦磨损性能优于硬脂酸钾薄膜;在载荷为1.0 N条件下,含离子液体质量分数40.0%的复合薄膜的耐磨寿命超过5 000次,而硬脂酸钾薄膜仅为100次左右;随着复合薄膜中离子液体含量增加,复合薄膜更容易在偶件钢球表面形成有效转移薄膜,使复合薄膜摩擦磨损性能得以提高.     

代数观点下的"GX"教科书编写研究——以方程为例

方程是义务教育阶段数学教学的基本内容之一.对于初中阶段方程的内容要求是"能够根据具体的数量关系,列出方程,体会方程是刻画现实世界的一个有效的数学模型".[1]固然,通过用字母表示未知数,方程表现为数量之间(已知或未知)的关系,本身就是一个数学模型,学生通过方程的学习体会数学建模的基本思想,是初中方程教学的一个重要目标,同时,我们还应该看到,方程也是一个问题解决的过程,即是"由已知的数量计算未知的数量,由已知的前提推证未知的结论.这种计算或推理的问题,是科学的基本任务,也是方程的基本内容".[2]因而,在初中方程的教学中将代数推理适当地加以应用是培养学生代数思维能力的一个有益的尝试.     

磁场与流场耦合问题中Newton-Laphson方法的收敛性分析

针对磁场与流场耦合问题的数值分析,提出并证明求解离散化过程所得到的非线性方程组牛顿-拉夫逊方法的一类局部收敛性条件.这一条件不仅给出了时间步长与空间步长、拟压缩因子等之间的关系,而且为数值求解磁场与流场耦合问题的牛顿-拉夫逊方法收敛性提供了理论依据.数值算例表明时间步长的实际取值要比理论值偏大.     

解约束序列极大极小问题的凝聚同伦方法

Consider the constrained sequential max-min problem (CSMMP):     

YSZ电解质薄膜的制备方法

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells, SOFC)和固体氧化物电解池(solid oxide electrolytic cells, SOEC)制备的关键技术之一是在保证致密性的前提下将Y2O3稳定ZrO2(yttria-stabled zirconia, YSZ)电解质薄膜化.本文将YSZ电解质薄膜制备方法归类为陶瓷粉末法、化学法和物理法,综述了近年来这些方法的研究进展.通过对每种方法技术特点的说明和实例举证,探讨了这些方法的优、缺点和适用场合.最后,通过分析和比较,对YSZ薄膜化方法未来的发展进行了展望.     

活性氧缺位铁酸铜的制备及其在热化学分解水制氢中的应用

热化学循环分解水制氢是近年来国际上核能制氢计划的研究热点课题,除美国通用原子能公司（GA）发明的碘硫（IS）循环和东京大学发明的UT-3循环外,作为最简单的热化学循环制氢体系,氧化物体系热化学分解水制氢近年来受到了国际上的广泛关注．采用化学共沉淀法制备了具有尖晶石结构的铁酸盐,经高温煅烧使其形成了初始分解温度仅为839Y3的高活性氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-δ）,设计并开发了两步骤热化学循环制氢反应试验装置．利用XRD,DTA—TG,AAS和GC等分析方法和实验技术,对制备出的氧缺位铁酸铜样品的结构、性质、化学组成及氧缺位程度占值进行了详细的研究,并对CuFe2O4-δ分解水制氢过程和循环性能进行了探讨和研究．     

应用同伦方法的奇数阶常微分方程周期解的存在性

This paper deals with the problems of finding periodic solutions for the third order ordinary differential equations of the form     

A New Interior Path Following Method for Nonconvex Nonlinear Programming

Consider the following nonlinear programming problem:where f, gi's are sufficiently smooth functions in R~n. LetIt is well known that if x~*∈Ω is a solution of (1) then there exists λ~*=(λ_I~*,…,λ_m~*)∈R~m such that(x~*,λ~*) is a solution of the K-K-T system