氨基改性纤维素纳米晶体的自组装行为研究

采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC (CNC-NH2),进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH2薄膜.通过偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和流变测试对CNC-NH2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究.结果表明,CNC-NH2为棒状粒子,氨基的引入提高了其热稳定性.随着CNC-NH2悬浮液浓度增大,手性向列型液晶相逐渐形成,且干燥成膜后仍然能保持织态结构.流变测试表明,CNCNH2悬浮液显示独特的流变行为,可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度.此外,考察了超声时间对CNC-NH2悬浮液成膜的影响.随着超声时间的延长,CNC-NH2膜由无色透明向虹彩色转变,且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收.     

氨基改性纤维素纳米晶体的自组装行为研究

采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC)，然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC (CNC-NH_2)，进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH_2薄膜.通过偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和流变测试对CNC-NH_2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究.结果表明，CNC-NH_2为棒状粒子，氨基的引入提高了其热稳定性.随着CNC-NH_2悬浮液浓度增大，手性向列型液晶相逐渐形成，且干燥成膜后仍然能保持织态结构.流变测试表明，CNCNH_2悬浮液显示独特的流变行为，可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度.此外，考察了超声时间对CNC-NH_2悬浮液成膜的影响.随着超声时间的延长，CNC-NH_2膜由无色透明向虹彩色转变，且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收.     

纳米TiO2膜的可控制备及膜结构与光催化活性的关系

以钛醇盐为原料, 普通玻璃管为载体, 制备了纳米TiO2薄膜和固定床型光催化反应器. XRD, AFM以及厚度分析表明, 通过工艺的优化可以实现纳米TiO2薄膜的可控制备. 在优化工艺条件下, 薄膜中TiO₂为锐钛矿型; 晶粒度为3~4 nm, 颗粒度为20~80 nm且大小可控; 单层膜的厚度为纳米级, 在纳米膜层上增加的膜层, 其粒子尺寸及膜厚仍可控制在纳米级, 从而并可以有效地防止薄膜龟裂. 采用UV-Vis吸光光度法对罗丹明B降解作用的试验结果表明, 反应器中纳米TiO₂薄膜的光催化活性与TiO₂的粒径有很大关系: 当粒径在20~30 nm时, TiO₂薄膜的光催化活性很高, 表现出明显的量子效应; 当粒径超过60 nm时, 光催化活性显著降低. 膜的光催化活性不随膜层数及总厚度的增加而降低的实验结果说明, 纳米TiO₂薄膜对紫外光的透过无不良影响.     

浸泡法和旋涂法对偶氮聚电解质静电吸附自组装膜结构及性能的影响

利用浸泡和旋涂静电吸附自组装技术制备了含有偶氮生色团的聚电解质薄膜,比较了两种方法在自组装膜生长机理、膜结构以及膜光学性能方面的差异.利用紫外光谱和椭偏仪检测自组装膜的生长情况,利用原子力显微镜对膜表面结构进行了表征,并用偏振激光在膜表面进行了写光栅实验.结果表明,采用浸泡法和旋涂法都可以制备出表面光滑均匀的含偶氮生色团的聚电解质自组装膜.但是浸泡法自组装膜的生长速度要比旋涂法快.在自组装膜厚度较小的情况下,旋涂法得到的自组装膜可以写出明显的光栅而浸泡法不可以.随着自组装膜厚度的增加,两种方法得到的自组装膜都可以写出明显的光栅.这些结果说明浸泡法自组装膜内部聚电解质分子的层间穿插比较严重,而旋涂法自组装膜内分子穿插要弱得多.     

温敏性异丙基丙烯酰胺-二氧化硅透明质酸核壳型杂化微凝胶的合成和体积相变行为

通过溶胶-凝胶法,利用硅烷偶联剂(KH550)对纳米SiO2颗粒进行原位改性,使其表面带正电。改性后的SiO2颗粒(MSiO2)通过静电作用吸附带负电的透明质酸(HA)形成核壳颗粒(HA-MSiO2)。进一步在壳层HA链上接枝聚合N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)制得核壳结构温敏性杂化微凝胶(PNIPAM-HA-MSiO2),并用AFM和SEM表征其在云母表面的成膜性能。结果表明:HA-MSiO2核壳颗粒平均粒径约为182 nm,壳层厚度15 nm,其粒径或壳层厚度可以通过改变MSiO2溶液或HA溶液的浓度来调节;温敏性PNIPAM-HA-MSiO2微凝胶的体积相变温度为32°C,与PNIPAM溶液的最低临界溶解温度(LCST)一致,在体积相变温度以下旋涂于云母表面的微凝胶呈现球形颗粒,体积相变温度以上旋涂膜可以转变为致密的膜。     

溶液法制备的氧化锌多层膜及其场效应性质(英文)

通过旋涂法,采用不同浓度的前躯体制备了氧化锌多层膜,并制备了基于此多层膜的薄膜晶体管器件.实验证明,基于按照氧化锌前躯体浓度顺序为0.25、0.10和0.05 mol.L-1依次旋涂前躯体溶液制备的氧化锌薄膜的晶体管器件的载流子迁移率为0.02 cm.2V-.1s-1,高于按照浓度顺序为0.05、0.10和0.25 mol.L-1依次旋涂前躯体溶液制备的氧化锌薄膜的载流子迁移率(0.013 cm2.V-.1s-1).原子力显微镜(AFM)结果表明,前一种薄膜粗糙度的均方根值(rms)为3.95 nm,而后一种薄膜粗糙度的rms远远高于前者,为4.52 nm,这就说明了氧化锌薄膜的粗糙度对薄膜的半导体性质有很大的影响,这是由于平整的薄膜有利于形成理想的源/漏电极与半导体层的接触.在晶体管中,起传输作用的半导体层是靠近ZnO/SiO2界面处的几纳米的半导体层中的氧化锌晶粒,因此起始形成的氧化锌薄膜的结晶度影响着晶体管的性能.采用X射线衍射(XRD)测试了多层膜中起始形成的薄膜的结晶性能.对于前一种薄膜,起始形成的薄膜为多晶薄膜,而对于后一种薄膜,起始形成的薄膜是无定形薄膜.因此,粗糙度以及起始形成的薄膜的结晶度影响着多层半导体薄膜的性质.     

溶胶-凝胶法制备改性TiO2纳米薄膜及其防腐蚀性能

应用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面分别制备TiO2纳米膜和 B-Fe-Ce改性的TiO2纳米膜. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱法和能量分散谱(EDS)对薄膜进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位阳极极化曲线的测试考察薄膜的耐蚀性及对不锈钢的保护性能. 结果表明:两种纳米薄膜均含锐钛矿型的TiO2纳米颗粒,纯TiO2纳米膜与改性后的纳米膜中颗粒直径分别约为15和10 nm. TiO2/316L不锈钢和 B-Fe-Ce-TiO2/316L不锈钢膜电极浸泡在0.5 mo.lL-1 NaCl溶液后,后者的电化学反应电阻较大,动电位阳极极化曲线的稳定钝化区较宽,击穿电位更高,说明改性的纳米膜的耐蚀性及其保护性能更好.     

旋涂法制备功能薄膜的研究进展

作为众多的薄膜制备方法之一,旋涂法具备薄膜厚度精确可控、高性价比、节能、低污染等优势,在微电子技术、纳米光子学、生物学、医学等领域中有着广阔的应用前景.本文简单介绍了旋涂法的模型、机理及其主要参数的估算方法,并总结了近几年来用旋涂法制备光学、微电子学等功能薄膜的新进展,最后对旋涂法的发展前景进行了展望.     

磷酸铁纳米薄膜复合光波导氨气传感元件的制备

将硝酸铁和甲醇、磷酸溶液按一定比例混合后,通过旋涂法制备了磷酸铁（FePO₄）纳米薄膜,测定了匀胶机转速对膜厚及烘干温度对膜厚和折射率的影响,并发现薄膜的烘干温度超过150 ℃时,薄膜的厚度（130 nm）和折射率(1.7)变化不大。将该薄膜固定在钾离子交换玻璃光波导表面,研制出FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导。酸碱指示剂溴百里酚兰（BTB）作为敏感试剂,固定在复合光波导表面,研制了BTB膜-FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导氨气传感元件。采用自装的光波导气体传感检测系统对不同浓度的氨气进行了检测。结果表明,该传感元件能够检测0.35 mg/m³浓度的氨气,并具有响应（10 s）及恢复（90 s）速度快、可逆性好、连续使用等特点。     

电泳法制备的致密氧化锡薄膜及其在高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用

在平面型钙钛矿太阳能电池中常采用SnO₂作为电子传输层材料,相应的SnO₂薄膜常采用溶液旋涂法制备。但是由于前驱液中的纳米颗粒可能会发生部分团聚、基底和溶液难以完全避免灰尘等杂质颗粒混入,且最佳的SnO₂电子传输层的厚度通常仅有约20 nm,所以这种方法制备的电子传输层难以保证严格致密和无纳米针孔。在本工作中,我们报道了一种电泳沉积制备致密SnO₂薄膜的方法,并用其有效地提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和工况稳定性。通过电泳法,表面带负电荷的SnO₂纳米颗粒在电场的作用下沉积到氧化铟锡(ITO)阳极表面,这种方法得到的薄膜比旋涂法制备的更为致密。将其应用于n-i-p结构的钙钛矿太阳能电池中,能够使得暗电流降低并抑制载流子的非辐射复合,从而提高电池的短路电流和开路电压,进而实现更高的光电转换效率(从18.17%提高到19.52%),且能消除迟滞效应。更重要的是,长期工况稳定性测试表明基于电泳-旋涂法制备的器件在1个太阳的光照下、最大功率点处连续工作960 h后,仍然能够保持71%的初始效率;然而基于旋涂法制备的器件在工作100 h后即降低到初始效率的70%。本工作提供了一种全新的SnO₂电子传输层的制备方法,显著地提高了器件性能和工况稳定性,后续有望应用于制备大面积器件和电池模组。     

Atomic force microscopy observations of the structural development during the uniaxial stretching of crosslinked low-density polyethylene in partial and fully molten states

The effect of uniaxial deformation in partially and fully molten states on the morphology of crosslinked low-density polyethylene has been investigated. At low temperatures, the morphology is predominantly fibrillar, with little kebabs appearing on the fibril surfaces. As the deformation temperature is increased into the melting range, the shish density decreases, and overgrowths of kebabs on the fibrils concurrently increase in length. This gives rise to added twisting of the kebabs reflected in the orientation factor analysis. This shish/twisted lamellar kebab texture is observed only in a partially molten state. Studies in a substantially molten state indicate the absence of shish, althugh short lamellae are observed that are oriented in the transverse direction. This morphology indicates a high chain orientation factor as a result of short lamellae that exhibit small twisting similar to Matsumura's rod model. The absence of shishes in the final films stretched isothermally in a substantially molten stage agrees with Schultz's model, in which imperfectly formed shishes dissolve if they are not stabilized by rapid cooling, as is the case in these studies. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 42: 2228–2237, 2004     

Relaxation dynamics of stretched polymer chains traced by shear induced Shish‐Kebab structure

We have developed a morphologic method to investigate the relaxation processing of the stretched polymer chains in melts, in which an atomic force microscope probe was used to shear the surface of an isotactic polypropylene melt to obtain the isolated shish‐kebab structure. We present the results of the time dependence of length of the isolated shish‐kebab structure and the stress dependence of the kebab density along the direction of shish in this paper. Our results demonstrate that the shear‐oriented polymer melts show the relaxation dynamics of worm‐like chain where the length deficit of the isolated shish‐kebab structure is scaled with the relaxation time as a power of 1/3. The melting behavior of shish‐kebab structure was also investigated. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2013, 51, 907–914     

角膜基质细胞在p(HEMA-MMA)改性前后的粘附率、形貌与力学性能变化

采用原子力显微镜(AFM)对改性前后材料表面粘附生长的角膜基质细胞的亲和力、三维形貌和力学性能进行了分析。结果显示,改性后材料的细胞亲和力有较大改善,且材料表面细胞三维形态更加正常,铺展更为舒展,与材料的接触面积较大。细胞力学性能分析也发现改性后材料表面细胞具有更高的粘附力和杨氏模量,以及更低的硬度,说明未改性p(HEMA-MMA)材料具有明显的细胞毒性,这种毒性作用导致在其表面生长的细胞的细胞骨架遭到破坏,细胞健康状态明显不如改性后材料表面细胞。因此,改性后的Col/bFGF-p(HEMA-MMA)更适合作为人工角膜材料使用。     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面形成过程的AFM研究

运用原子力显微镜研究了十八烷工碱氯硅烷在玻璃表面自组装形成单分子膜的过程。通过对样品表面的显微图像,表面平均粗糙度及前进接触角的测量分析,揭示了自组装单分子膜在玻璃表面的生长规律,并探索反应初期玻璃表面的吸附特点。     

Atomic force microscopy investigation of cold‐plasma‐treated poly(ethyleneterephthalate) textiles

Atomic force microscopy (AFM) has been applied to investigate the morphological and topographical surface modifications induced by radiofrequency cold plasma processing of poly(ethyleneterephthalate) textiles. Surface effects are analysed in low‐pressure air plasma for different plasma exposure times. The results show a progressive degradation of the surface with increasing roughness. The analysis suggests that modification of the surface during textile treatment may be ascribed to a plasma‐induced physical process. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

DNA共价结合在化学修饰云母片上的AFM研究

原子力显微镜(AFM)自1986年发明以来,已经成为生物学研究领域中的一个有效工具,尤其在核酸及其它生物大分子结构方面的应用已成为普遍关注的热点.原子力显微镜要求基底达到原子级平整,硅片和玻璃表面的起伏很大,因而原子级平整的云母具有重要的价值.     

Photodegradation of tetramethylpolycarbonate (TMPC): Correlation of properties with chemical modifications

The consequences of tetramethylpolycarbonate (TMPC) photoageing (λ > 300 nm) on the surface modifications of the material have been analysed. Roughness and stiffness measurements were performed using AFM (Atomic Force Microscopy). Gel fraction measurements, DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analysis) measurements and infrared analyses were also performed. The results indicate that the three-dimensional network forms as a result of crosslinking reactions. The modifications of the properties measured using each technique were followed as functions of the irradiation time, and the influence of oxygen was characterised. The surface modifications are explained in light of the modifications of the chemical structure. Quantitative correlations were obtained between the main relevant criteria characterizing the surface degradation from the chemical structure to the mechanical properties.     

Atomic Force Microscopy Studies of SnO2 Thin Film Microstruc tures Deposited by Atomic Layer Epitaxy

 ALE-grown, rutile-type SnO₂ thin films and gas sensor structures based thereupon were studied by AFM with main emphasis on cross-sectional investigations (X-AFM). On glass substrates the polycrystalline films showed a preferred orientation which depended on the film thickness and growth temperature while on single crystal sapphire () the growth was heteroepitaxial. For the X-AFM studies various sample preparation techniques were investigated but only ion beam etching gave satisfactory results and revealed substructures in the sensor structure consisting of Pt and SnO₂ layers on a silicon substrate.     

聚甲基丙烯酸甲酯单分子膜的原子力学显微镜研究

报道了利用原子力显微镜（ＡＦＭ）技术对聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）单分子膜进行分子结构水平的观察研究．由ＡＰＭ图像中得到的ＰＭＭＡ单体所占面积与用π－Ａ曲线中换算出液面上ＰＭＭＡＬａｕｇｍｕｉｒ膜中单体的面积符合得很好．从ＡＦＭ图像中可见ＰＭＭＡＬＢ膜中ＰＭＭＡ的线型碳链是与档板（ｂａｒｒｉｅｒ）平行的紧密排列，与ＬＢ提膜方向相垂直．并由此对ＰＭＭＡＬＢ膜的形成过程进行分析．此外，还观察到了在Ｓｉ基底上ＰＭＭＡ直链的卷绕伸直排列形态，初步分析了其形成原因．