电控液滴移动的研究进展

电控液滴移动是一种利用电场作用驱动液滴移动的策略, 因其液滴具有响应速度快、 运动速度快及路径可控等优点而备受关注, 在外场刺激驱动液滴移动等基础研究和智能微流体器件等实际应用中具有重要意义. 本文概述了传统电润湿驱动液滴移动的基本原理和研究进展, 介绍了新型电控液滴移动的代表性成果, 展望了相关研究和应用的发展前景.     

基于各向异性表面的液滴驱动

驱动液滴实现各种动态行为在生物医学、微流控、痕量检测等领域具有重要应用.液滴的驱动主要依赖于对液滴不同位置受力的调节.具有浸润性差异或结构差异的各向异性表面,在对液滴进行驱动时具有操作简便、节约能源等优势,逐渐成为液滴操控领域的研究热点之一.本文结合本课题组的研究工作,对近年来利用各向异性表面驱动液滴的相关研究进行了综...     

第三届中国软物质研究杰出贡献奖评选

<正>宗旨为促进我国胶体与界面化学,特别是软物质相关研究领域的发展,中国化学会胶体与界面化学专业委员会经研究决定,自2015年起设立中国软物质研究杰出贡献奖(The Awards of Soft Matter Research in China),以鼓励、表彰中国(内地)软物质研究领域的创新进取和全面进展。申请资格与范围全国(内地不含港澳台地区)范围内各大学、科研机构内具有中国国籍的胶体与界面化学研究人员(不含博士后)均有资格申请。申请人应在软物质领域取得突出的创新性结果,申请人的科研成果应在国内完成(学术论     

第二届中国软物质研究杰出贡献奖评选通知北大核心CSCD

宗旨 为促进我国胶体与界面化学,特别是软物质相关研究领域的发展,在英国皇家化学会Soft Matter杂志的支持下,中国化学会胶体与界面化学专业委员会经研究决定,自2015年起设立中国软物质研究杰出贡献奖（The Awards of Soft Matter Researchin China）,以鼓励、表彰中国（内地）软物质研究领域的创新进取和全面进展。     

微液滴微流控芯片:微液滴的形成、操纵和应用

微流控芯片中形成的微液滴粒径均一、可控,与传统的连续流体系相比,具有能实现试剂的快速混合、通量更高等优点.本文介绍了微流控芯片中由微通道控制的微液滴的形成、分裂、合并、混合、分选和捕获等微液滴操纵技术,以及微液滴技术在纳米粒子、聚合物微粒的合成、纳米粒子自组装、蛋白质结晶研究和DNA、细胞分析等领域的研究进展.     

智能化自振荡高分子凝胶

自振荡高分子凝胶是一种智能化软物质材料,其体积无需外界刺激即能自发膨胀收缩,实现化学能向机械能转化,具有良好的研究和应用前景。本文介绍了自振荡凝胶的设计和自振荡机理、不同尺度的自振荡行为,以及温度、浓度、胶结构和外界刺激等因素对自振荡行为的影响等内容。从凝胶自驱动运动和物质运输两方面介绍仿生驱动凝胶在组织工程、生命科学、药物缓释和材料等领域的潜在应用,并展望了自振荡凝胶未来研究趋势。     

聚丙烯片晶厚度对受限空间内聚丁烯-1三方晶型形成的影响

当聚丁烯-1以小液滴的形式分散在另一种树脂基体中时,会表现出不同的成核路径,即发生“分级结晶”现象.前期研究结果表明将聚丁烯-1以≤20%的比例与聚丙烯进行共混,动力学优先的晶型Ⅱ的成核会受到抑制,使得聚丁烯-1小液滴相界面处更容易发生界面诱导成核形成三方的晶型Ⅰ’.本工作采用自成核与调控聚丙烯等温结晶温度的方法,改变了聚丙烯/聚丁烯-1界面处聚丙烯的片晶厚度,发现聚丙烯的片晶越厚,晶型Ⅰ’的结晶速率越慢,进一步证明了三方晶的形成是由界面处聚丙烯诱导得到.原位广角X射线衍射结果显示,聚丁烯-1的晶型Ⅰ’是否发生重结晶取决于体系中是否存在晶型Ⅱ晶核.纯净的晶型Ⅰ’在升温过程中会直接熔融而不会转化为晶型Ⅱ.     

第二届中国软物质研究杰出贡献奖评选通知

<正>宗旨为促进我国胶体与界面化学,特别是软物质相关研究领域的发展,在英国皇家化学会Soft Matter杂志的支持下,中国化学会胶体与界面化学专业委员会经研究决定,自2015年起设立中国软物质研究杰出贡献奖(The Awards of Soft Matter Research in China),以鼓励、表彰中国(内地)软物质研究领域的创新进取和全面进展。     

谷氨酸钠从其水溶液中的周期结晶现象

早在本世纪初物理化学家们就已观察到，某些物质从其熔融态或溶液中结晶出来时，在某些条件下可形成周期性的宏观结晶条纹［1，2］，这就是周期结晶现象，由于这种现象和晶体生长、材料物性以及成矿过程等重要问题紧密相关，很早就引起了人们的重视．近年来有关非平衡非线性系统中自发产生各种时空有序现象（自组织现象）的各种理论（如耗散结构理论）［3］的兴起，重新引起了人们对这类现象的兴趣．八十年代，Iwamoto等先后报道了甲基苄基氨基甲酸酯（MethylMesitylcarbamate）从氯仿溶液［4］和抗坏血酸（AscorbicAcid）从甲醇溶液［5］…     

先进功能分子体系的设计与组装——从低维到多维

在设计、合成功能分子基元的基础上,综合考虑能量、结构和性质匹配的原则及小尺度下复杂的物理化学现象等关键科学问题,建立了自组装新方法,发展了尺寸与结构可控的分子聚集态结构材料定向、定维自组装技术,构建了大面积、高有序分子聚集态结构材料.并研究了有序异质和同质结构以及表界面问题,特别是界面活性、界面连接等关键科学问题.证明了分子聚集态材料中的性质和性能与形貌、尺寸和维数的强烈依赖关系.从合成化学新的视角出发,建立了合成碳的新同素异形体——石墨炔的新方法,并研究了石墨炔在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域的应用.这些研究对化学、材料科学、物理学、微电子学等基础科学研究以及基于这些学科的交叉研究具有重大的科学意义.     

超疏水表面微纳二级结构对冷凝液滴最终状态的影响

从超疏水表面(SHS)上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel或Cassie液滴过程中界面能量的变化,并以界面能曲线降低、是否取最小值为判据,确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明:在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,呈现Wenzel状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构,且纳米结构的表面空气面积分率较高时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie状态,因此可以自发地形成Cassie液滴.还计算了文献中具有不同结构参数的SHS上冷凝液滴的状态和接触角,并与实验结果进行了比较,结果表明,计算的冷凝液滴状态与实验观察结果完全吻合.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在SHS上呈现Cassie状态的重要因素.     

聚异丁烯基热塑弹性体设计合成与性能

通过双端羟基聚异丁烯(HO-PIB-OH)与4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)及1,4-丁二醇(BDO)反应,设计合成一系列具有不同聚氨基甲酸丁二酯硬段长度的聚异丁烯基热塑弹性体(PIB-TPE),研究HMDI/PIB摩尔比值对PIB-TPE的聚集态结构、弹性回复、自修复性能、表面亲/疏水性、动态力学性能和拉伸性能的影响.结果表明:在PIB-TPE中,软段是完全饱和结构的PIB柔性链段,聚氨基甲酸丁二酯硬段通过氢键(无序氢键、有序氢键)形成结晶物理交联微区((3.6±0.5)nm),软段与硬段呈现明显的微相分离现象,常温下形成了三维超分子网络结构,高温下发生结晶熔融与氢键解离,超分子网络结构解散,形成黏流态,降低温度又可形成三维超分子网络结构;随着材料储存时间延长,无序氢键逐渐向有序氢键转变,有利于提高材料的拉伸强度和断裂伸长率.结晶熔融与氢键解离温度依赖于PIB-TPE中硬段长度,当HMDI/PIB摩尔比值小于19,硬段结晶熔融峰温度可达119℃以上,提高了PIB-TPE服役温度.PIB-TPE材料具有良好的弹性回复和自修复性能,且其膜表面的亲/疏水性可以通过HMDI/PIB摩尔比值或正己烷蒸汽常温下诱导表面自组装来调节,当HMDI/PIB摩尔比值从6增加至21,PIB-TPE膜表面的水接触角(WCA)由98.7°降低至77.8°,即由疏水性转变为亲水性.此外,PIB-TPE热塑弹性体中的完全饱和柔性PIB软段赋予其优良的减振阻尼性能,其损耗因子(tanδ)大于0.3的温域较宽(?55~25℃),且tanδ最大值(tanδ_max)达到1.05.上述多嵌段聚异丁烯基热塑弹性体在生物医用、减振阻尼、自修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.     

聚合物流动诱导结晶研究进展

在外力作用下,半结晶聚合物的结晶形态、结晶动力学等与静态条件下相比,均发生了较大的变化,并继而影响到成型制品的性能.自上世纪六十年代人们从溶液中发现外力诱导结晶现象以来,相继开展了大量相关的理论和实验研究,提出了一些模型,随着测试手段的改进,流动诱导结晶研究取得了较大的进展,但仍存在许多争议.本文回顾了围绕聚合物流动诱导结晶所开展的工作,重点综述了流动诱导结晶形态变化、分子量及其分布、剪切速率、温度等因素对聚合物结晶动力学的影响,并指出了今后的研究方向.     

镜像手性蛋白质研究进展

镜像蛋白质由D型α-氨基酸及甘氨酸构成,与天然蛋白质互为手性对映体.镜像蛋白质尚无法通过生物重组技术制备,而只能通过化学全合成获取.镜像蛋白质具有独特的结构和功能,使其在外消旋结晶、仿生催化、软物质材料、疾病诊断与治疗物质等方面具备潜在的应用价值.简要介绍了镜像蛋白的化学合成方法,总结了镜像D型蛋白质在蛋白外消旋结晶、蛋白药物开发以及镜像生命再造方面取得的进展.     

多尺度柔性结构的防覆冰性能

通过软复型和晶体生长的方法制备了具有柔性微米锯齿和纳米棒结构的微纳米复合表面,其具有低温低黏附的特性,达到了优异的防覆冰效果.柔性微纳米结构表面的形变,可以在低温条件下有效去除液滴.研究结果表明,微米结构的弯曲作用改变了液滴在表面的三相线,凹面增大了气/液/固三相线长度,增加了驱动液滴的难度;凸面减小了气/液/固三相线长度,有利于减少液滴与表面之间黏附力,使液滴在重力作用下快速脱除.     

二氧化硅胶体晶模板技术制备间规聚苯乙烯有序孔材料

结晶高分子在受限空间中的聚合行为及聚集态均与本体的有着显著的差异 ,因而呈现不同的性能[1] .受限空间是指介观有序的分子筛 .间规聚苯乙烯具有熔点高、结晶速度快、弹性模量高、绝缘及抗溶剂性能优良等特点 ,具有广阔的应用前景 .自从 Ishihara等 [2～ 5]首次报道苯乙烯间规聚合以来 ,国内外对间规聚苯乙烯的均聚和共聚反应进行了大量研究 .苯乙烯在二氧化硅胶体晶中通过自由基聚合得到三维有序聚苯乙烯孔材料 ,实验表明 ,即使在亚微米的受限空间内 ,聚苯乙烯的生成和性质也会发生明显变化 [6] .本文以有序二氧化硅胶体晶为模板 ,在其…     

液滴尺寸与表面张力

液体的滴数问题是化学实验等实际工作中经常遇到的界面问题.液滴体积与液体的表面张力有关,因此一定体积的液体所具有的液滴数也与表面张力有关.但若仅考虑表面张力的影响而忽视密度的作用,则有可能得出不正确的结论.本文从一道考题入手,讨论了表面张力、密度等因素对液滴大小的影响,对考题答案进行了分析.     

黏弹性对介观液珠聚并的影响——液珠-细丝-液珠聚并现象及其分析

在四辊流变仪中,黏弹性高分子介观液滴经反复拉伸和松弛形成了有细丝相连的两个黏弹液珠,研究了黏弹液珠的聚并过程,依形状叫做BSB(bead-string-bead,液珠-细丝-液珠)聚并.BSB现象与常见的通过滴间液膜破裂实现的液滴聚并过程大不相同.根据界面上的Laplace力、液珠移动时的黏性阻力和细丝中黏弹应力之间的平衡,推导出一个力学模型来描述BSB现象,理论分析与实验结果相符较好.细丝直径的变化和稳定性由过程参数和物料参数共同决定,尤其是液滴的黏弹性有较大影响.这一效应对多相高分子与复杂流体加工过程的基础理解富有启发.     

基于超声振动的微液滴生成装置设计与实验研究

设计了一种基于V型直线超声电机驱动的微液滴生成装置用于制备具有微米级尺寸的微液滴.此装置由基于V型直线超声电机驱动的微液滴生成部件、基于V型直线超声电机的三维位移控制平台和基于压电振子的微液滴分离部件组成.其中,生成部件包含超声电机、医用注射器、硅胶软管和自制的玻璃基微喷嘴.利用控制器驱动直线超声电机高精度地移动,由滑台推动注射器,在玻璃基喷嘴尖端产生附着的微小液滴;再利用压电振子激发杆状喷嘴的固有振型,使得附着的液滴克服粘性力从微喷嘴尖端分离,落在一定的范围内, 并计算生成的球形微液滴的半径.以蒸馏水作为初始液体,探究此装置生成的微液滴的特性.研究结果表明,蒸馏水在直线电机的精密驱动下,在微喷嘴尖端形成附着的球冠状液滴.通过分离部件的振动,附着的液滴克服自身的粘性力从喷嘴尖端分离, 形成球形液滴,通过测量得出此装置生成的球形液滴的半径小于40 μm.     

聚己内酯型聚氨酯在不同退火条件下的热行为研究

用DSC方法系统地探讨了不同硬段含量的聚已内酯型聚氨酯在各种退火温度下的退火诱导吸热峰的变化规律。实验发现,对于软、硬段都会结晶的样品,其硬段退火诱导有序受软段热行为的牵制;而对于只有硬段结晶的样品,在较低温度退火时,其退火诱导有序和软段的存在无关,而在较高退火温度时,软段的分子运动会对硬段的有序排列产生影响,同时退火诱导有序的平衡,比其样品的硬段结晶过程快得多。