实践十号卫星开展空间固液界面胶体自组装动力学行为研究

微流动驱动的胶体自组装是一种非平衡的过程。在定向微流动(如热毛细流)驱动下,胶体体系内的粒子自身的热运动受到抑制,胶体体系中的微粒常常出现宏观有序的结构。但这种粒径的球在重力作用下会显著沉降,造成胶体体系的浓度不均,而胶体体系的相行为与浓度密切相关。因此在重力作用下难以准确地描述相变与局域结构的关联。在微重力条件下,大尺度的胶体球没有重力沉降作用,可提供准确的局域结构信息,而且浮力对流受到较大抑制,没有流体静压力,不产生沉降作用,这为研究界面上的胶体自组装动力学行为提供了有利条件。“胶体有序排列及新型材料研究”是“实践十号卫星”19项科学实验载荷之一,其科学实验将在载荷“胶体材料箱”中完成,将是空间中进行的首次胶体自组装动力学行为的实验研究。     

胶体在非晶研究中的应用

胶体玻璃作为一种软物质材料由于其独特的物理化学特性在非晶态物理的研究中有重要的应用.本文简要介绍了胶体玻璃与玻璃材料的联系,并通过具体的研究实例介绍了胶体玻璃在研究非晶结构、动力学以及热力学方面的应用,对胶体玻璃未来的研究进行了展望.     

一种胶体光子晶体修饰的光纤

设计了一种胶体光子晶体修饰的光纤. 采用恒温快速蒸发法直接在经切割刀处理后的光纤端面生长胶体晶体,再与另一根切割后的光纤在毛细玻璃管中完成对接,制备成胶体光子晶体修饰的光纤. 用扫描电子显微镜和光谱分析仪对样品的形貌、结构以及光学特性进行分析. 实验结果表明,粒径为640 nm、体积分数约为0.5%的SiO₂胶体微球溶液在60 ℃的情况下沉积,大约12 h后可得到质量较高的胶体光子晶体. 在SEM下,观察到端面的胶体晶体为面心立方(fcc)结构. 透射光谱证明,该结构在(111)面上     

在单粒子尺度下用胶体研究相变

悬浮于溶液中的微米胶体粒子可以自组装成多种结构,与原子一样具有丰富的相行为,通过调节粒子的大小、形状、相互作用或密度可以驱动相变。由于胶体粒子可以在光学显微镜下直接成像并测量其热运动轨迹,因此是研究相变微观过程的一种有力的模型系统。近十几年来,作用力可调粒子、非球形粒子和活性粒子的制备有了突破性进展,并在自组装技术和相应的计算机模拟中有很大进步,因此为相变研究开辟了许多可能性。文章总结了利用胶体研究相变过程的最新进展,重点关注结晶、熔化和固—固相变,并简述胶体相变研究中存在的挑战和未来前景。     

SiO2胶体晶体自组装技术

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体,并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球,用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明,用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称,而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明,选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体,用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明,垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质,而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。     

SiO_2胶体晶体自组装技术

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体,并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球,用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明,用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称,而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明,选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体,用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明,垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质,而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。     

二元体系胶体晶体性质的实验研究

利用Kossel衍射技术和反射光谱对由总体积分数为0.02的二元聚苯乙烯胶体体系(94nm+141nm)形成的胶体晶体的性质进行了研究,实验结果显示胶体晶体的形成时间,平均粒子间距,晶体结构都与二元胶体体系中两种粒子的数密度比相关,当94nm聚苯乙烯粒子相对于141nm聚苯乙烯粒子的数密度比趋向1∶1时,胶体晶体的形成时间延长,当94nm聚苯乙烯粒子相对于141nm聚苯乙烯粒子的数密度比由1∶0向0∶1变化时,胶体晶体的平均粒子间距变大,另外实验中发现在两种粒子的数密度比为5∶1时,胶体晶体出现了超晶格结 关键词： 胶体晶体 聚苯乙烯 Kossel衍射 反射光谱     

胶体晶体结晶过程与人造三维周期性集团点阵材料

胶体晶体结晶的物理过程和以胶体晶体为基的三维周期性集团点阵材料的制备是目前实验凝聚态物理的一个热点领域,文章对胶体粒在悬浮液中自组织有序化的物理机制、结构相变与形态的形成和以胶体晶体为基的人造三维周期性点材料作了介绍,无论是从实验上还是理论上看,对胶体体系中发生的自组织有序化的物理机制还有没有给出令人信服的证据和解释。而胶体晶体的制备为具有新异功能的三维周期性集团国材料设计开辟了一条新途径,因而在     

磁性液体在磁场中产生光的双折射效应机理

磁性液体是一种特殊的高分子稳定胶体,在磁场中会产生光的双折射效应,对磁性液体在胶体学科方面展开研究,发现磁性液体在磁场中的弱絮凝行为表现异常明显,显示出特有的方向性,且又不至胶体系统失稳,证明了磁性液体中的磁性微粒在磁场中聚集成方向性的链状而又不失稳的临界状态存在。从而揭示了方向性弱絮凝是磁性液体在磁场中产生光的双折射效应的机理。     

聚苯乙烯多孔薄膜的密度梯度控制

利用单分散的SiO2微球自组装制备了含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体和含多种尺寸微球的多层异质结构。对含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体进行煅烧和刻蚀处理后,胶体晶体中空隙所占比例大于立方密堆结构的26%,形成了非密堆结构,而且刻蚀时间越长,空隙比例越大。在同样的热处理和刻蚀条件下,微球尺寸越小的胶体晶体被刻蚀的程度越高,结构中空气空隙所占的比例越大。对SiO2多层异质结构经过煅烧和刻蚀处理后,得到了空隙梯度变化的多层结构,以此为模板制备了密度梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。薄膜各层之间形成了平滑的过渡,没有显示出明显的层间缺陷,且孔与孔之间没有出现3维有序多孔结构中常见的大的连通孔道。     

聚苯乙烯多孔薄膜的密度梯度控制

利用单分散的SiO2微球自组装制备了含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体和含多种尺寸微球的多层异质结构。对含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体进行煅烧和刻蚀处理后,胶体晶体中空隙所占比例大于立方密堆结构的26%,形成了非密堆结构,而且刻蚀时间越长,空隙比例越大。在同样的热处理和刻蚀条件下,微球尺寸越小的胶体晶体被刻蚀的程度越高,结构中空气空隙所占的比例越大。对SiO2多层异质结构经过煅烧和刻蚀处理后,得到了空隙梯度变化的多层结构,以此为模板制备了密度梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。薄膜各层之间形成了平滑的过渡,没有显示出明显的层间缺陷,且孔与孔之间没有出现3维有序多孔结构中常见的大的连通孔道。     

高质量胶体晶体薄膜的快速制备及表征

通过控制温度和湿度，用垂直沉积法（vertical deposition method）快速制备出了可精确控制样品的厚度、在较大范围呈现好的有序性的密排结构的聚苯乙烯（PS）胶体晶体 薄膜.利用透射电子显微镜直观准确地确定了样品为面心（fcc）密排结构.通过控制样品干燥速度和加温处理，胶体颗粒排列更加有序,并且克服了胶体晶体干燥后易碎和在水等溶 剂中容易再分散等缺点，为胶体晶体实际应用创造了条件. 关键词： 胶体晶体薄膜 垂直沉积法 面心密排结构 再分散     

流体相互作用力对剪切流动下胶体重构的影响

本文利用布朗动力学和斯托克斯动力学方法对胶体在剪切流动下的重构和断裂过程进行了数值模拟,计算并分析了颗粒间作用势以及流体相互作用力对胶体断裂的临界剪切率的影响。模拟中胶体颗粒间作用势采用了L-J势和Yukawa排斥势的组合模型。模拟结果显示,作用势最大值与最小值的差决定了胶体断裂的临界剪切率,但由于胶体的几何构型(也是作用势的函数)的影响,两者的依存关系是非线性的。布朗动力学方法虽然不包含颗粒间的流体相互作用力,但是与斯托克斯动力学方法的结果比较发现,当颗粒间作用势较强,胶体满足刚性假设时,布朗动力学方法依然能够定性地给出胶体在剪切流动下的断裂规律。     

提拉法SiO_2化学膜厚度与折射率的变化规律研究

采用提拉法在硅基底上制备了多孔溶胶凝胶SiO2膜,用椭偏法测量薄膜的厚度与折射率,考察了提拉速度和胶体浓度对膜层厚度与折射率的影响。对厚度与提拉速度的关系进行线性与幂函数拟合,并比较分析两种拟合的关系及其对工艺流程的作用。比较了不同浓度胶体所得到的同一厚度薄膜的折射率变化规律。结果表明:对于同一胶体浓度下薄膜厚度与提拉速度的正相关关系,线性拟合相比幂函数拟合可以更好地解释实验结果的规律性。同时,折射率在一定范围内也会随着提拉速度的增加而减小。镀同一厚度膜时,浓度大的胶体膜层折射率大。通过对提拉速度和胶体浓度的控制可以得到理想的薄膜厚度与折射率。     

提拉法SiO2化学膜厚度与折射率的变化规律研究

采用提拉法在硅基底上制备了多孔溶胶凝胶SiO2膜,用椭偏法测量薄膜的厚度与折射率,考察了提拉速度和胶体浓度对膜层厚度与折射率的影响。对厚度与提拉速度的关系进行线性与幂函数拟合,并比较分析两种拟合的关系及其对工艺流程的作用。比较了不同浓度胶体所得到的同一厚度薄膜的折射率变化规律。结果表明：对于同一胶体浓度下薄膜厚度与提拉速度的正相关关系,线性拟合相比幂函数拟合可以更好地解释实验结果的规律性。同时,折射率在一定范围内也会随着提拉速度的增加而减小。镀同一厚度膜时,浓度大的胶体膜层折射率大。通过对提拉速度和胶体浓度的控制可以得到理想的薄膜厚度与折射率。     

Ag2O胶体上吸附分子的表面增强喇曼光谱

记录了柠檬酸钠、偶氮苯、吡啶、花菁染料Ｄ１、Ｄ２和Ｄ２６６六种分子吸附在ＡｇＯ胶体上的表面增强喇曼光谱，并计算了增强因子的大小。结果表明：表面增强喇曼散射显 著，Ａｇ２Ｏ胶体是一种较好的半导体ＳＥＲＳ活性载体。     

不同波长脉冲激光液相制备Ag纳米颗粒在Raman光谱学中的应用

利用Nd:YAG(1064nm)和准分子(KrF,248nm)两种不同波长的脉冲激光器对处于去离子水中的Ag片进行激光烧蚀,得到了不同尺寸的Ag纳米颗粒,同时,这些Ag纳米颗粒与去离子水形成了Ag纳米胶体体系。由于制备这种Ag纳米胶体的是一种物理过程,所以具有较高的纯净性。通过透射电子显微镜(TEM)对两种不同激光器制备的Ag纳米胶体的观测发现,虽然这两种Ag纳米颗粒大小尺寸不同,但都具有较好的分散性和均匀性。同时,在Raman光谱学应用方面,由于这两种Ag纳米胶体中无任何氧化剂或还原剂等外来杂质的干扰,具有非常好的纯净性,可以作为非常好的表面增强拉曼散射的增强基底,并对这两种Ag纳米颗粒与探针对羟基苯甲酸(PHBA)的吸附行为做了简要的分析。     

基于ICP-AES的膨润土胶体浓度分析方法

介绍了一种利用发射光谱测量胶体浓度的方法。研究了利用膨润土胶体的主要骨架元素定量胶体浓度的可行性和基于ICP-AES分析膨润土胶体浓度的方法。结果表明,采用HNO3-HF混合溶液浸泡的预处理方法可溶出绝大多数骨架元素;胶体含量与Si含量相关性较差,Mn的含量较低,不确定度大,而Fe和Al可作为膨润土胶体浓度检测的基准元素,其浓度与胶体浓度呈现良好的线性关系;样品的Fe/Al测量比值与荧光光谱分析法一致;加入内标元素Ni则显著提升了测量精度。     

低氯缓蚀石棉橡胶板中痕量氯的间接原子吸收法测定

根据胶体的性质，本文提出了一种测定痕量氯的新方法，即在未知样溶液中定量加入过量的硝酸银标准溶液，使氯离子沉淀完全，然后再加入少量电解质，破坏氯化银胶体使之聚沉，过量银离子的吸收强度与其浓度成正比。间接计算出待测溶液中氯离子的含量。方法准确、可靠。     

光纤表面自组装胶体晶体微结构的实验研究

利用自组装方法在普通单模光纤裸纤表面生长胶体晶体,采用自组装方法制备了一种新型的三维光子晶体微结构光纤。将单分散度小于2％的二氧化硅胶体微球超声分散于乙醇溶液,通过垂直沉积法在表面经湿法腐蚀处理的裸光纤表面组装胶体晶体。采用SEM对样品进行表征,胶体样品表面为六角密排列,晶体呈FCC结构,其（111）晶面平行于光纤表面。当微球直径远小于光纤直径时,在60℃温度下制备的胶体样品有较好的质量。