高分子材料图案记忆表面

微纳米图案赋予了材料表面独特的光学、电学、声学、力学以及生物学等特性,其中具有动态变化形貌的表面图案能够实现对材料表面性能原位实时调控,可用于构建智能表面.能够改变临时拓扑形貌并在外界刺激下恢复初始状态的一类动态表面材料称为图案记忆表面(pattern memory surface, PMS).PMS在浸润性调节、智能显示、电子器件和信息安全等多个领域具有重要的应用前景,涉及化学、物理、材料和生物多个学科交叉领域,是智能材料研究热点之一.然而,由于基底材料对高分子链在微观尺度上的运动具有束缚作用,如何构筑动态可调的拓扑形貌记忆表面一直是该领域面临的难题.基于此,本专论试图定义高分子材料图案记忆表面特征,并总结PMS有关研究的新进展.重点讨论基于褶皱图案构建PMS的优势,进而介绍了PMS作为智能材料在动态光栅、防伪、反射式显示、细胞培养等领域的应用,同时展望PMS的发展前景.     

耦合火焰不稳定的爆炸超压预测

基于火焰不稳定和爆炸超压的耦合机制，通过向光滑火焰模型中引入褶皱因子，建立了褶皱火焰模型和湍流火焰模型，对密闭燃烧室内爆炸超压进行理论预测，且对比了绝热压缩和等温压缩对爆炸超压预测的影响规律。结果表明:在增强的流体动力学不稳定作用下，膨胀火焰失稳加剧，且在定容燃烧阶段形成胞状火焰；光滑火焰模型忽略了火焰不稳定，爆炸超压理论预测值比实验值偏低，且等温压缩下超压预测值低于绝热压缩下的预测值；湍流火焰模型高估了火焰褶皱程度，超压预测值远高于实验值；褶皱火焰模型可成功预测丙烷/空气爆炸压力和燃烧室体积V=25.6 m3的甲烷/空气爆炸压力；对于甲烷/空气爆炸，燃烧室体积V≤1.25 m3时，实验压力值介于褶皱火焰模型和绝热光滑火焰模型预测值之间。     

硅晶体表面石墨烯褶皱形貌的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学的方法和模拟退火技术从原子尺度分析研究了Si (100), Si (111)和Si (211)表面单原子层石墨烯的褶皱形貌及其演化特点. 研究表明, 分别置于Si晶体的三种不同原子表面的石墨烯都展现出原子尺度的褶皱形貌. 石墨烯与Si晶体表面原子的晶格失配是引起石墨烯褶皱的主要原因. 研究发现, Si晶体表面石墨烯的褶皱形貌强烈的依赖于退火温度. 石墨烯的褶皱形貌还将直接影响其在Si晶体表面的吸附稳定性. 这些研究结果有助于人们认识基于Si晶体衬底的石墨烯的结构形貌及其稳定性, 为石墨烯的进一步应用提供理论参考.     

空间薄膜阵面结构褶皱的实验研究

阵面薄膜上的褶皱会显著影响航天器性能,褶皱控制也是薄膜航天器研发的难点。本文采用白光扫描技术,测试了一个正方形薄膜阵面结构在纯剪切作用下的褶皱特性。测试结果显示,随着剪切力的增大,结构膜面褶皱数增加,褶皱幅度增大,膜面平整度降低。随着膜面预应力的增大,膜面上的褶皱数略有增大,褶皱幅度有所减小,膜面平整度有所提高。测试结果还显示,膜面上粘结缝的存在、以及粘结缝与剪切力间的方位关系对膜面褶皱有复杂的影响。论文所得结论对薄膜阵面结构设计研发具有参考价值。     

FeO/Pt(111)与FeO2/Pt(111)的几何、电子结构及表面氧活性的第一性原理研究

采用密度泛函理论系统研究了超薄氧化物膜/金属体系FeO/Pt和FeO₂/Pt及其表面不同区域(FCC,HCP和TOP)的几何结构、电子性质及氧的活性.研究发现,表面O-Fe高度差δ_z作为一个重要的特征结构参数直接影响局域表面静电势和表面氧的结合能: δ_z越大,静电势越大,氧的结合能越弱.计算发现,在FeO/Pt体系中,δ_z顺序为FCC > HCP > TOP,而FeO₂/Pt中是FCC > TOP > HCP.此外,在FeO/Pt中,电荷转移方向是从氧化物膜到衬底,Fe的表观价态为+2.36,表面功函较纯Pt(111)的变化可忽略; 而FeO₂/Pt中,电荷转移的方向是从衬底到氧化物,Fe的表观价态为+2.95,表面功函较纯Pt增加1.24 eV.进一步分析了电荷转移和表面偶极对电子性质的作用机制.这些研究结果对于认识超薄氧化物薄膜对表面几何结构、电子性质、表面氧活性的调制具有重要的启示意义.     

基底上薄膜结构的非线性屈曲力学进展

基底上薄膜结构中的过大残余压应力常常通过屈曲不稳定性诱发薄膜结构和功能的失效。屈曲不稳定性、演化与斑图形成是近年来非线性力学研究的热点。此类屈曲不稳定性受薄膜-基底的力学性质以及界面相互作用影响,进而呈现出复杂的屈曲模式如褶皱、翘曲和折痕等。论文简要综述褶皱、翘曲和折痕等屈曲模式的形成机制、影响因素和后屈曲形貌相关方面的进展。褶皱部分,重点介绍了褶皱的形成、多级褶皱结构、局域化的褶皱、各向异性褶皱和曲面上的褶皱。翘曲部分,介绍了翘曲结构包括一维翘曲结构、“电话线”屈曲泡,网络状屈曲泡等的形成与生长过程,并讨论了曲面几何、界面滑移、开裂等因素的影响。折痕及其它复杂屈曲模式部分,介绍了折痕、叠痕及隆起失稳的形成机制与临界条件.     

溶剂调控布洛芬乙烯酯酶促水解的立体选择性的热力学研究

采用高效液相色谱研究了不同溶剂体系中褶皱假丝酵母菌脂肪酶（CRL）催化布洛芬乙烯酯水解反应的立体选择性.研究发现,在单一溶剂体系中Eyring曲线呈线性,在10~50 ℃的实验温度内均呈S选择性;在混合溶剂体系中Eyring曲线呈非线性,且观察到不同的转变温度（T_inv）.研究还发现：在亲水性有机溶剂二氧六环/水均相混合溶剂体系中,Eyring曲线的T_inv处立体选择性E 值为极小值,在疏水性有机溶剂异辛烷/水两相混合溶剂体系中,T_inv处E 值为极大值,而在氯仿/水两相混合溶剂体系中,随着温度的变化,立体选择性发生了反转.     

确定变质岩区褶皱构造形态的几种方法及其理论分析

本文根据作者多年研究和实践,提出确定变质岩区褶皱构造形态的3种技术和方法:1.微片石法,2.钩状褶皱法,3.构造透镜体法。它们的理论依据是构造置换。这些方法无论在实际上,还是在理论上都是能成立的。应用这些方法能获得较好的效果。     

Surface rumpling of cubic CaTiO3 from density functional theory

In this paper, the structure of cubic CaTiO3 （001） surfaces with CaO and TiO2 terminations has been studied from density functional calculations. It has been found that the Ca atom has the largest relaxation for both kinds of terminations, and the rumpling of the CaO-terminated surface is much larger than that of TiO2-terminated surface. Also we have found that the metal atom relaxes much more prominently than the O atom does in each layer. The CaO-terminated surface is slightly more energetically favourahle than the TiO2-terminated surface from the analysis of the calculated surface energy.     

生物兼容蛋白水凝胶微图案的光刻平版印刷

通过简易的紫外光刻平版印刷技术,对无化学修饰的生物兼容性良好的天然牛白蛋白的水相光刻胶进行微图案化加工,获得了可用作微光栅器件的蛋白质微条纹结构,表征了蛋白质凝胶微条纹图案的宏观性状.结果表明,其折射散射彩虹色明显,单束激光经过后的衍射条纹对称度高,可获得11级衍射条纹.通过改变参数实现了条纹的可控褶皱.将图案化的蛋白水凝胶膜用于肝癌细胞的培养,实现了细胞图案化排布.