蝴蝶翅粗糙表面的各向异性及机理分析

使用扫描电镜和接触角测量仪,观测了蝴蝶翅粗糙表面的各向异性,进行了机理分析。结果表明,蝴蝶翅表面微观复合结构(一级结构、二级结构、三级结构)具有显著的各向异性,并由此导致液滴在蝴蝶翅表面的滚动行为及自清洁性呈现各向异性,正向滚动角垂向滚动角逆向滚动角。蝴蝶翅表面可作为纳米自清洁表面的仿生制备模板。翅表面的各向异性是蝴蝶长期进化的结果,对于蝴蝶的生存和繁衍具有重要意义。     

蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性

使用扫描电镜和视频光学接触角测量仪研究了22种蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性。一级结构为微米级鳞片,鳞片密度为101~280个/mm2,长65~135μm,宽35~85μm,间距48~112μm。二级结构为鳞片表面的亚微米级纵肋和横向连接。三级结构为纵肋和横向连接上的纳米级突起。蝴蝶翅表面的蒸馏水接触角为138.2°~158.5°,属于天然疏水表面,这是翅表面化学组成与微观结构协同作用的结果。蝴蝶翅表面可为新型仿生自清洁材料的制备提供生物模板。     

蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性

使用扫描电镜和视频光学接触角测量仪研究了22种蝴蝶翅表面的多级复合结构和疏水性。一级结构为微米级鳞片,鳞片密度为101~280个/mm2,长65~135μm,宽35~85μm,间距48~112μm。二级结构为鳞片表面的亚微米级纵肋和横向连接。三级结构为纵肋和横向连接上的纳米级突起。蝴蝶翅表面的蒸馏水接触角为138.2°~158.5°,属于天然疏水表面,这是翅表面化学组成与微观结构协同作用的结果。蝴蝶翅表面可为新型仿生自清洁材料的制备提供生物模板。     

等离子体处理对聚醚氨酯表面浸润性和结构的影响

本文研究了经等离子体处理的医用聚醚氨酯材料。利用N_2和Ar气体在100W的放电功率和30ml·min~(-1)的束流下产生低温等离子体,处理时间从0到15分钟变化。表面浸润性是通过测量材料表面和蒸馏水的接触角变化完成的,结果表明随着处理时间的延长,接触角从78.8°下降到61°。XPS分析结果表明等离子体处理使材料表面的一些C-H键发生断键,这是浸润性提高的主因。ESR测量结果表明材料表面的自由基数量在处理后并未明显增加,这有利于临床应用。     

仿Morpho蝴蝶翅膀微纳结构的优化设计

鉴于Morpho蝴蝶翅膀呈耀眼蓝色光泽与蝶翅表面的微纳结构有密切联系,提出了一种服务于仿生微纳制造的优化设计方法.根据生物结构的形状与尺寸,结合微纳制造中的工艺约束,建立了便于制造的仿生模型.使用严格耦合波分析对仿生模型进行光学仿真计算.在此基础上,以提高仿生结构的蓝光波段（特征波长为470nm）反射率为目标,利用遗传算法对仿生模型进行了优化设计.所得到的最优结构反射率波峰均位于470nm附近,且反射率明显高于仿生结构.为了分析最优结构的蓝光波段高反射率机理,研究了不同层数最优结构的几何特征,计算了部分结构的磁场强度分布,确定了结构中影响反射率的主要参数.     

碳氟等离子体处理聚合物的表面动力学（Ⅰ）──静态接触角法和变角XPS法研究表面动力学

利用碳氟等离子体处理ＰＥＴ，用变角ＸＰＳ和接触角进行了改性的表面分析，表明碳氟等离子体的处理可以改善ＰＥＴ表面的憎水性，而且ＣＦ４／ＣＨ４混合气体等离子体的效果更好．改性后的样品浸水后会使等离子体的处理效果很快下降，其主要原因是由于含氟基团在水的作用下翻转到ＰＥＴ的体相之中，但混合气体的等离子体的处理更有助于保持憎水的处理效果．     

3种天然纤维表面自由能计算与评价

在理论分析纤维表面自由能的基础上,以木棉、香蒲绒和原棉纤维为研究对象,利用光学接触角测量仪测试了3种纤维与去离子水、乙二醇和二碘甲烷3种液体的接触角,通过测量仪的自带表面能计算软件,定量计算3种纤维表面自由能.结果表明,3种纤维与水的接触角均超过125°,与二碘甲烷的接触角约为50°,3种纤维表面自由能相差不大,均小于50mJ/m2,且各自的色散分量远大于极性分量,从而显示木棉、香蒲绒和原棉纤维均具有优良的疏水亲油性能.研究结果从微观上揭示3种纤维的油液吸附特性本质,为纤维用作油液吸附剂提供理论依据.     

八宝景天叶片表面润湿性测试与疏水机理分析

为探寻用于超疏水表面制备的仿生原型,测试了八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)叶片表面对水滴的润湿性,采用扫描电镜和三维形貌干涉仪对叶片表面微形貌结构进行观测并提取特征参数,基于Wenzel方程和Cassie-Baxter方程构建模型用以分析叶片表面的疏水机理。结果表明:润湿性随叶片类型的不同而呈现差异,其中新鲜幼叶正、反表面的接触角分别为(147.25±3.79)°和(137.46±4.03)°,新鲜幼叶反面的接触角高达152.54°;叶片表面由排列连续致密且呈椭球形的凸包和交错排列成网状且形貌不规则但可辨别轮廓的蜡质晶体构成,不同类型叶片表面的凸包形貌呈现显著差异但蜡质晶体形貌未有明显区别;幼叶正、反表面的凸包具有相似的高度但分布密度和投影面积显著不同,蜡质晶体层的高度和面积比未有明显差异;微米级凸包和纳米级蜡质晶体的协同作用使叶片表面呈现疏水特性且蜡质晶体发挥关键作用。基于Cassie-Baxter方程构建的模型能够有效揭示叶片表面的疏水机理,并可为超疏水表面的仿生制备提供理论支持。     

化学镍金(ENIG)表面浸润性不良的失效分析

化学镍金,也称化镍沉金(ENIG),作为最终表面处理工艺的一种,以其低廉的价格和兼容于高密度封装的特性而被广泛采用,但其一直被可靠性问题所困扰着.针对ENIG诸多可靠性问题中的一种,即上锡过程中焊料在沉金表面浸润性不佳,开展了分析研究.研究表明,镀金层质量不佳,晶粒粗大,晶界开裂是导致上锡过程中焊料浸润性不良的主要原因.焊料选择的不当是导致该失效的次要因素.     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

Microstructure and structural color in wing scales of butterfly Thaumantis diores

The butterfly Thaumantis diores is a species in the Northeast of China. There are two kinds of scales on its wings, which overlap like roof tiles and completely cover the membrane. The SEM results showed that only Type-I scales play a key role in forming the blue structural color. Type-II scales have black chemical color. The cross section micro-configuration of scales is achieved by using the transmission electron microscopy (TEM). The brilliant blue generated through the multilayer microstructure is expla...     

极端润湿性表面研究与应用进展

 简介了极端润湿性表面相关理论,总结了极端润湿性表面的制备方法,讨论了极端润湿性表面在自清洁、防雾、抗结冰结霜、耐腐蚀、响应开关、油水分离、高负载力水上设备、液体无损转移、液体定向运输、血液相容材料等领域的应用,指出了实现极端润湿性表面真正工业化应用所需解决的问题,认为制备机械性能好、静/动压承受能力强的超双疏表面是超疏液极端润湿性表面制备方面的大趋势。     

Hydrophobicity mechanism of non-smooth pattern on surface of butterfly wing

Twenty-nine species (24 genera, 6 families) of butterflies typical and common in northeast China were selected to make qualitative and quantitative studies on the pattern, hydrophobicity and hydrophobicity mechanism by means of scanning electron microscopy and contact angle measuring system. The scale surface is composed of submicro-class vertical gibbosities and horizontal links. The distance of scale is 48—91 μm, length 65—150 μm, and width 35—70 μm. The distance of submicro-class vertical gib-bosities on scale is 1.06—2.74 μm, height 200—900 nm, and width 200—840 nm. The better hydropho-bicity on the surface of butterfly wing (static contact angle 136.3°—156.6°) is contributed to the co-effects of micro-class scale and submicro-class vertical gibbosities on the wing surface. The Cassie equation was revised, and new mathematical models and equations were established.     

仿Morpho蝶翅微纳结构制备及其光学特性

以Morpho Rhetenor蝴蝶鳞翅为研究对象,采用光学显微镜和电子显微镜对其蝶翅表面结构进行分析,提出一种易于操作、成本低的仿蝶翅微纳结构制备方法.以Morpho Rhetenor鳞片为生物模板,采用磁控溅射技术,借助烧结成型工艺,制备出仿蝶翅结构的Al2O3和ZnO反结构产物.再采用Rsoft软件对蝶翅结构及蝶翅样本的Al2O3和ZnO遗态结构进行光学仿真模拟,与实测的蝶翅样本反射谱进行比较.研究表明:仿真结果与所制备出的仿蝶翅微纳结构颜色及用低温原子层沉积工艺、溶胶凝胶等方法得到的结果较为近似,从而印证了该工艺的可行性,也为仿生微纳结构的制备及其应用提供了一条具有参考性的途径.     

Microstructure and structural color in wing scales of butterfly Thaumantis diores

The butterfly Thaumantis diores is a species in the Northeast of China. There are two kinds of scales on its wings, which overlap like roof tiles and completely cover the membrane. The SEM results showed that only Type-I scales play a key role in forming the blue structural color. Type-II scales have black chemical color. The cross section micro-configuration of scales is achieved by using the transmission electron microscopy (TEM). The brilliant blue generated through the multilayer microstructure is explained by the photonic crystal reason. The multilayer microstructure of the ridges is optimized to 1D Bragg stack for simulation. The reflectivity of the wing is measured by a spectrometer, and the experimental graph accord with the simulation curves basically. When this species fly, the wing’s color and brightness can change because of the transform between structural color and chemical color. The bionic color-changing design and the significance of this effect in video stealth or other fields are discussed at the end of the paper. Supported by Fok Ying Tong Education Foundation (Grant No. 101020), the Natural Science Foundation of China (Grant No. 30570235, 50635030), National Basic Research of China (Grant No. 2007CB616913) and Key Project of the Ministry of Education (Grant No. 105059)     

Leigh综合征肌肉超微结构观察

目的：研究Leigh综合征肌肉的超微结构。方法：取1例Leigh综合征患儿腓肠肌组织,经常规样品制备后进行电镜观察。结果：部分肌纤维出现下列超微结构改变：(1)局灶性肌原纤维、线粒体和肌浆网消失。(2)肌膜下柱状同心圆板层体聚集。(3)细胞核两端线粒体聚集,线粒体内晶格状包涵体常见。结论：本病例出现的形态学改变提示Leigh综合征不仅是一种中枢神经系统疾病,而且是一种线粒体肌病。     

根尖肉芽肿中免疫细胞超微结构的研究

为了进一步探讨根尖肉芽肿组织中的免疫反应机理 ,提高疗效 .对 35例根尖肉芽肿组织进行组织化学染色光镜及透射电镜下免疫细胞形态学的观察 .根据光镜下细胞成分及电镜下免疫细胞形态超微结构的改变及相互关系 ,提出根尖肉芽肿具有细胞免疫和体液免疫反应参与 .本文有助于阐明免疫反应因素在根尖肉芽肿所起的作用和发病机理 ,提示巨噬细胞、肥大细胞对免疫应答具有启动作用 ,为临床应用抗菌和免疫疗法提供理论依据     

智能复合材料机翼颤振分析

利用哈密尔顿原理和半李兹分析法建立复合材料悬臂板的运动方程,结合边界条件得到其弯扭耦合模态的半解析解.建立具有NACA0012翼型且贴有压电作动器和压电传感器的复合材料机翼的运动方程,利用西奥道生理论,形成智能复合材料机翼气动弹性问题的描述,利用U-g法预测复合材料机翼的颤振速度.通过数值仿真,针对智能复合材料机翼闭环系统中的不同反馈增益系数,计算模态振型和颤振速度.结果表明,不同的反馈增益系数,对模态振型和颤振速度有一定的影响.