人造玫瑰花花瓣的微结构分布与水滴黏附性质的关系

本文采用模板印刷法制备得到了“人造玫瑰花花瓣”,即具有玫瑰花花瓣结构的PDMS薄膜,通过对该薄膜逐级拉伸改变微观结构的分布;采用环境扫描电镜（ESEM）观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化,采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的粘附力,分析了微观结构分布与水滴粘附性质的关系;采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性.实验结果表明随着PDMS薄膜被逐次拉伸,单位面积内玫瑰花花瓣乳突的数目减少,纳米褶皱面积不断增加,而纳米级褶皱结构尺寸随着拉伸基本上不发生变化,直到样品破坏;与微观结构变化相对应的,该表面对水滴的粘附力先增大后减小,直到该表面彻底破坏.由此可见,微米结构及纳米结构的分布是影响玫瑰花花瓣对水滴粘附的主要因素.     

阵列凹坑结构分布与水滴黏附性质的关系

以新鲜玫瑰花花瓣正面为模板, 采用模板印刷法制备具有微米级阵列凹坑和纳米级沟壑结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜, 通过对该薄膜逐级拉伸改变其微观结构的分布; 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化, 采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的黏附力, 分析了其微观结构分布与水滴黏附性质的关系; 采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性. 结果表明, 随着PDMS薄膜被逐次拉伸, 单位面积内的凹坑结构数目减少, 且凹坑逐渐分离, 凹坑的深度逐渐降低, 水滴更容易浸入到凹坑结构中, 因此水滴与薄膜的黏附力急剧增大; 随着薄膜进一步拉伸, 纳米级沟壑结构会随着凹坑的拉伸而不断伸展, 纳米级沟壑结构的面积增加, 纳米沟壑结构诱捕的空气量逐渐上升, 导致水滴与薄膜表面的接触面积降低, 使得水滴与薄膜的黏附力下降; 继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构进一步伸展, 水滴逐渐浸入纳米级沟壑结构中, 水滴与薄膜的黏附力缓慢增大, 当水滴完全进入到纳米级沟壑中时, 水滴与薄膜的黏附力达到极大值, 此时继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构随着拉伸程度的增加继续伸展, 水滴与薄膜的接触面积稍有减少, 黏附力将有所下降, 直至薄膜被完全破坏. 由此可见, 微米级凹坑结构和纳米级褶皱结构的分布是影响PDMS薄膜对水滴黏附性质的主要因素.     

稻壳气化过程中碳微观结构及气化活性演变历程研究

为探究高倍率循环流化床气化过程中生物质中碳微观结构及气化活性演变规律,在实验室固定床反应装置上对稻壳进行了高循环倍率气化过程模拟,并对稻壳热解焦及其不同次数循环气化后样品的孔隙结构、碳微观结构及气化活性进行了研究.结果表明,随着循环次数的增加,焦的比表面积呈现先增大后减小的趋势,但不同次数循环后焦的BET比表面积均明显...     

利用胶体探针技术研究多巴与纳米、微米及微纳复合结构表面之间的相互作用

通过在硅片表面有机蒸镀不同厚度的二十九烷制备了不同晶体密度的仿生旱金莲叶面蜡质纳米结构表面,采用端基修饰多巴的原子力显微镜胶体探针,对各纳米结构表面进行了粘附性能测试,发现蒸镀200 nm厚度二十九烷结晶的纳米结构表面具有较低粘附力。采用反应离子刻蚀方法制备了不同高度的硅材质仿生鲨鱼皮微米结构表面,并选择了200 nm厚度二十九烷在仿生鲨鱼皮表面进行有机蒸镀制备了微纳复合结构表面,通过胶体探针的研究发现多巴与高度为1、3、5μm微纳复合结构表面的粘附力均小于与200 nm厚度二十九烷结晶的纳米结构表面之间的粘附力,说明微纳复合结构表面具有很强的抗多巴粘附能力,并且这种复合结构表面相对于硅材质的仿生鲨鱼皮微米结构表面还兼有旱金莲叶面的强疏水性和极佳的抗水粘附能力。     

超疏水高分子材料表面的微结构设计及其可调的黏附性

采用微注射压缩技术,以单步模板法制备表面具有微结构的大尺寸聚丙烯样品.以2种目数不同的筛网为模板,制备的样品表面呈现由微棱和高纵横比的微锥体构成的双级复合微结构;构建由上述2种筛网与2种孔径不同的冲孔板叠加而成的4种模板,制备的样品表面呈现由均匀分布的微柱和其顶面的上述双级复合微结构构成的三级复合微结构.这6种表面的静态接触角均高于150°(即呈现超疏水特性),滚动角在5.5°至大于90°之间变化(即黏附性可在大范围内调节).对在直径较小的微柱上成型数量较少的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局非复合润湿状态,从而呈现高粘附特性(花瓣效应);对在直径较小的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成局部非复合润湿状态,呈现较高粘附特性;对呈现双级复合微结构或在直径较大的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局复合润湿状态,呈现较低粘附特性,其中微锥体及其间隙较小的表面呈现荷叶效应.     

荷叶表面纳米结构与浸润性的关系

通过烘烤、化学萃取及物理剥除等方法改变荷叶表面的纳米结构和化学组成, 在环境扫描电镜(ESEM)和全反射红外光谱(ATR)对样品的微观形貌和化学组成进行表征的基础上, 为消除其它外界因素影响样品的真实微观形貌, 进一步采用原子力显微镜(AFM)进行了表征. 通过测量不同处理方法所得样品的表观接触角表征了样品的浸润性质. 结果表明, 荷叶表面的蜡质是产生表面疏水性的根本原因, 其微米级结构放大了其疏水性, 而纳米结构是导致其表面高接触角、低滚动角, 即“荷叶效应”的关键原因.     

蝴蝶翅膀表面水滴各向异性黏附性质

采用扫描电子显微镜(SEM)观察了双带闪蝶(Morpho Achilles)翅膀表面的微观形貌, 通过样品的表观接触角表征了其浸润性, 采用高敏感性微电力学天平比较了水滴在蝴蝶翅膀表面不同方向运动时受到的黏附力. 实验结果表明, 水滴沿着干燥的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力要明显小于其它方向运动时受到的力, 且受力较稳定; 当蝴蝶翅膀被水滴浸润后, 水滴沿着湿润的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力接近甚至大于逆着鳞片堆叠方向运动时受到的力.     

酚醛泡沫闭孔率测试方法及其主要影响因素的研究

用真密度仪研究了酚醛泡沫闭孔率的测试方法,在测试过程中对不同测试压力下体系达到平衡的时间进行跟踪,并结合扫描电镜观察泡沫在不同压力下测试前后的结构变化,进而对测试压力加以优化选择;利用扫描电镜观察了不同闭孔率酚醛泡沫的微观结构,深入讨论了酚醛泡沫闭孔率与不同微观结构的关系;对不同放置时间的样品进行恒温处理,将处理前后样品的闭孔率、微观结构进行对比分析.结果表明,优化测试条件、确定测试压力是保证闭孔率测试结果高效准确的首要前提;泡沫微观结构缺陷(如针孔、裂纹),是造成泡沫闭孔率低的直接原因;泡沫微观孔结构规整度、后处理程度的差异,是影响闭孔率测试过程(如测试时间过长,体系不易达到平衡)的主要因素.     

缓蚀膜电化学行为与微观粘附力特征

采用传统电化学测试技术及原子力显微镜(AFM)力曲线分析法对十二烷基硫醇/金电极以及十二烷基磺酸钠(SDS)/铝电极表面缓蚀吸附膜的吸附行为进行了研究. 结果表明, 随缓蚀剂浓度改变, 电极电化学行为与缓蚀膜的微观粘附力特征呈现出关联性的变化趋势, 表明AFM力曲线技术可成功应用于缓蚀膜吸附行为的研究.     

聚合物材料表面纳米条纹对生物细胞生长的影响

20世纪 80年代后期 ,工程学科与生命学科的交叉融合产生了组织工程学 [1,2 ] ,细胞与生物材料之间的相互作用是组织工程学的一个主要领域 .细胞必须与材料发生适当的粘附 ,才能进行迁移、分化和增殖 ,细胞与材料粘附及随后的扩散能力的大小主要由材料表面的物理和化学性质所决定 [3,4 ] .目前 ,材料表面改性以提高细胞粘附力是组织工程学的一大难题 .聚苯乙烯 (PS)以其无毒、高透明度、低成本以及易加工等性能 ,被广泛应用于基础医学研究及临床医学实验 [5,6 ] .未改性 PS的生物相容性较差 ,只有表面改性后才能用于细胞培养 .目前文献报道…     

Development of a headspace-solid phase micro extraction method to monitor changes in volatile profile of rose (Rosa hybrida, cv David Austin) petals during processing

In the present study, headspace solid phase microextraction combined to capillary gas chromatography (HS-SPME-GC) has been applied for the determination of changes in the volatile profile of rose petals (Rosa hybrida, cvs David Austin) following processing (heat treatment and addition as an ingredient to a food product--for example yoghurt). Four SPME fibres at two sampling temperatures (40 and 60 degrees C) with a sampling time of 30 min were examined. Volatile profiles were detected either by FID or/and by olfactometry (ODP-II, Gerstel). Fibre testing was performed using raw rose petals for sampling temperature selection and an 18 characteristic rose volatile standard mixture in water was used to compare fibre performances at the sampling temperature of 60 degrees C. Polydimethylsiloxane-divinylbenzene (PDMS-DVB) fibre at the sampling temperature of 60 degrees C was the most suitable to sample the rose alcohols phenyl ethanol, citronellol, nerol, geraniol and eugenol, as assessed by GC-olfactometry, not only from raw petals, but also from processed rose petals and the food product. PDMS-DVB fibre also showed a desired low affinity to volatiles from yoghurt, which reduces the influence of food matrix on the volatile profile. The method was linear over two orders of magnitude and had satisfactory repeatability, with limits of detection for the rose alcohols ranging from <1 to 10 ng/ml concentration levels.     

仿花瓣表面多功能高分子纳米薄膜的制备

以红玫瑰花瓣为模板, 用纳米压印图案转移法进行仿生合成, 获得具有多功能性的高分子薄膜. 通过将薄膜进行染色, 制得了具有特殊花瓣颜色的人工薄膜, 并探讨了化学色与结构色之间的关系.     

10′-Apolycopin-10′-ol und 10′-Apolycopin-10′-säure aus Blüten der Rosenhybride ‘Maréchal Niel’. 6. Mitteilung über Farbstoffe aus Rosen

10′-Apolycopen-10′-ol and 10′-Apolycopen-10′-oic Acid from the Petals of the Rose Hybrid ‘Maréchal Niel’ The novel 10′-apolycopen-10′-ol ( 1 ) and 10′-apolycopen-10′-oic acid ( 4 ) were isolated from the yellow petals of the once world-renowned rose hybrid ‘Maréchal Niel’. The relative amount of either 1 or 4 produced by the plant depends upon the climatic conditions. Both 1 and 4 together with related compounds were synthetisized and characterized by spectral data.     

仿生表面液固界面摩擦力的动态调控

仿生超疏水材料在自清洁、防雾抗冰、油水分离、集水等领域有着重要应用;而在不同疏水状态之间的转换将大大促进仿生超疏水材料在智能技术领域的应用.利用软印刷技术将玫瑰花表面微观结构转印到聚氨酯弹性体PU膜表面,利用机械应力实现表面微结构的动态实时调控,实现了表面微观结构在各向同性与各向异性之间的可逆转换;利用毛细管投影传感技...     

Wear-resistant rose petal-effect surfaces with superhydrophobicity and high droplet adhesion using hydrophobic and hydrophilic nanoparticles

Surfaces exhibiting the so-called "petal effect" (superhydrophobicity with high droplet adhesion) have potential for applications such as the transport of small volumes of liquid. It is known that the microstructure pitch value and nanostructure density are important in achieving this effect, both in rose petals themselves and in synthetic petal-effect surfaces. However, the effect of the surface energy of materials on these values has not been systematically studied. In addition, wear resistance, which is critical for industrial applications, has rarely been examined for petal-effect surfaces. In this study, surfaces of varying microstructure pitch and nanostructure density were fabricated by depositing ZnO nanoparticles onto micropatterned substrates. The prepared surfaces were then modified with octadecylphosphonic acid (ODP) in order to hydrophobize the ZnO nanoparticles. The wettability of the surfaces was characterized both before and after ODP modification. The effect of hydrophobizing the nanostructure was examined with regards to the values of microstructure pitch and nanostructure density necessary to achieve the petal effect. In addition, to study wear resistance for industrial applications, a wear experiment was performed using an atomic force microscope (AFM).     

静电纺丝制备具有浸润性梯度的聚酰亚胺纳米纤维膜

采用高压静电纺丝技术, 在非对称异型电极上制备得到放射状聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜. 采用环境扫描电子显微镜(ESEM)观察了PI膜的微观形貌以及纳米纤维的排列状态; 采用接触角测量仪研究了水滴浸润性的变化; 采用高敏感性力学微电力学天平测量了水滴的黏附力, 分析了微观形貌变化与水滴浸润性质和黏附性质的关系. 结果表明, 该PI纳米纤维膜沿着非对称异型电极三角电极至弧型电极方向纤维排列由密到疏, 呈放射状, 具有独特的微结构梯度; 整个纤维膜上的PI纳米纤维直径均一且具有光滑均匀表面, 纤维与纤维之间的距离约为几微米到几十微米. 由于PI纳米纤维膜所具有的独特的微结构梯度, 致使沿着微结构梯度方向水滴的接触角(从超疏水到疏水)和黏附力(从低黏附到高黏附)均表现出梯度变化的特征.     

Creation of “Rose Petal” and “Lotus Leaf” Effects on Alumina by Surface Functionalization and Metal‐Ion Coordination

Functional differences between superhydrophobic surfaces, such as lotus leaf and rose petals, are due to the subtle architectural features created by nature. Mimicry of these surfaces with synthetic molecules continues to be fascinating as well as challenging. Herein, we demonstrate how inherently hydrophilic alumina surface can be modified to give two distinct superhydrophobic behaviors. Functionalization of alumina with an organic ligand resulted in a rose‐petal‐like surface (water pinning) with a contact angle of 145° and a high contact angle hysteresis (±69°). Subsequent interaction of the ligand with Zn²⁺ resulted in a lotus‐leaf‐like surface with water rolling behavior owing to high contact angle (165°) and low‐contact‐angle‐hysteresis (±2°). In both cases, coating of an aromatic bis‐aldehyde with alkoxy chain substituents was necessary to emulate the nanowaxy cuticular feature of natural superhydrophobic materials.