材料表面润湿性调控及减阻性能研究

设计合成不同结构的自组装分子,使其可以在不改变表面粗糙度的情况下改变表面的润湿性能;利用低表面能涂层修饰粗糙表面得到超疏水表面.采用流变仪和水洞试验分别在层流和湍流流动状态下测试了具有不同润湿行为的亲、疏水材料的减阻性能.结果表明:在层流流动状态,随着不同表面的接触角从13°增加到45°、113°和161°,减阻率随之从1.8%增大到7.2%、7.9%和14.9%;在湍流流动状态下,自组装涂层接触角为13°、45°和113°的三组模型的平均减阻率为0.8%、1.9%和6.8%,最大减阻率分别可达3.6%、9.2%和18.0%.两种流体流动中均存在材料表面水接触角增加减阻效率增大的行为.     

“润滑”之新解

润湿与润滑分别属于两个不同的研究范畴,但两者之间又有着必然的因果关系.本文简要介绍了表面"润"与"滑"之间的关系;并归纳出一般规律,即,对于固-固接触摩擦为"润"而"滑",而对于固-液接触摩擦为"润"而"黏","去润"而"滑".     

基于微粒群算法优化支持向量机的加速度计静态模型辨识

针对加速度计静态模型采用线性近似模型辨识存在较大误差的问题,利用支持向量回归在小样本、非线性及高维特征空间中具有很好的推广能力的优点,提出了一种利用支持向量回归进行加速度计静态模型辨识的方法.为了避免随机试凑法识别支持向量回归参数费时的问题,采用高效的并行搜索算法-微粒群算法进行支持向量回归参数优化.利用精密光学分度头对石英挠性加速度计进行了12位置静态翻滚试验,试验结果表明所提方法可以精确地对石英挠性加速度计静态模型进行辨识,其模型精度比最小二乘辨识法的模型精度提高一倍以上.     

天然Pt和Al对比材料中7Be衰变率差别的测量

将HI-13北京串列加速器次级束流线产生的放射性核素 7Be分别注入到天然Pt和Al中, 利用两个高纯锗探测器同时测量 7Be 经由7Li第一激发态衰变后跃迁到基态产生的478 keVγ射线产额随时间的变化, 结果在实验误差范围内（<0.14%）没有发现7Be衰变率在Pt与Al中有明显差别, 讨论了这两种材料的电子亲和势及有效电子密度与EC衰变率的关系。 We measured the variation of the decay rate of 7Be implanted in Pt and Al host materials by detecting the 478 keV γ ray emitted from the first excited state of 7Li which is produced by EC decay of 7Be with two HPGe detectors simultaneously, and found no difference of 7Be decay rate in Pt from that in Al within our experimental error (<0.14%). We discussed the relation of the decay rate variation with the electronic affinities and effective electron densities near the implanted ions in the two different host materials.     

溶胶凝胶法制备仿生超疏水性薄膜

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法和自组装(Self-assembled)制备了具有超疏水性的薄膜, 水滴在该薄膜上的平衡静态接触角为155°～157°, 滑动角为3°～5°. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜微观表面, 发现该薄膜表面分布了双层结构(Binary structure)的微纳米粗糙度的微凸体, 上表层微米微凸体的平均直径为0. 2 μm, 下表层纳米微凸体的平均直径约为13 nm, 其分布与荷叶表面的结构极其相似. 用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜表面元素进行了成分分析, 结果表明, 其表面存在大量的F, Cl等元素, 它能显著降低薄膜表面的表面能. 薄膜超疏水性的原因可能是, 通过硅片经溶胶粒子表面制备的薄膜具有合适的表面粗糙度, 再经过全氟辛基三氯甲硅烷(FOTMS)化学修饰后, 薄膜表面能进一步降低, 这两个条件的有机结合就使得薄膜产生了超疏水性.     

铈改性Ru/HAP催化果糖一步法制备2,5-呋喃二甲酸

采用浸渍法制备稀土元素铈(Ce)改性的Ru/HAP催化剂Ce-Ru/HAP,以实现果糖一步法制备2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)。采用XRD、TEM、NH_3-TPD和XPS表征手段对催化剂的理化性质进行分析。结果表明,Ce很好地高度分散到载体HAP上,且并未对HAP的结构造成影响; Ce主要以Ce~(3+)和Ce~(4+)形式存在,前者的存在使催化剂表面产生大量氧空穴,同时两者之间的电子转移有利于氧空穴形成,提高储氧能力,提高催化剂的表面催化活性;催化剂具有丰富的弱酸位,能够抑制反应过程中副反应的发生。优化反应条件后,催化剂Ce (8%,质量分数)-Ru/HAP在温度160℃和氧气压力2 MPa的反应条件下,反应4 h时2,5-呋喃二甲酸的产率为34.2%。因此,Ce的引入能够提高传统贵金属复合型催化剂的催化活性,同时也为果糖一步制备2,5-FDCA提供新思路。     

表面引发聚合新进展及应用

综述了近年来聚合物刷合成与应用方面的新进展.简要介绍了利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)制备聚合物刷的历程和重要进展.重点论述了通过电化学、光诱导以及牺牲阳极技术、仿生合成等发展了多种表面引发ATRP新方法,基于如何将聚合物从分子尺度过渡到微米尺度的思考,实现了多尺度聚合物刷结构的制备.简要综述了聚合物刷在以下3个方面的应用研究:(1)智能驱动,利用聚合物刷构象变化,实现微悬臂驱动、辅助放大的电驱动以及仿毛毛虫运动.(2)生物润滑,利用聚合物的环境响应行为实现了对摩擦系数的调控,并发展了球刷型润滑材料.(3)表面防污,表面接枝含离子液体官能团的聚合物刷,并与仿生技术相结合,利用化学组成和结构化协同效应,得到一系列高性能低毒海洋防污界面材料.     

石墨烯的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的应用进展

传统的油基润滑剂在使用过程中通常存在冷却性能差,易造成环境污染等问题,近年来绿色环保的水基润滑逐渐受到科学家们的关注. 水由于自身黏度低且易挥发等特点,其作为润滑剂时润滑效果不佳,因此亟待发展高效的水基润滑添加剂来改善其摩擦磨损性能. 在本文中,作者综述了近年来石墨烯基纳米材料的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的最新研究进展,总结了其在摩擦过程中的润滑机理,并对目前石墨烯水基润滑添加剂存在的问题及今后重点研究内容进行了展望.      

有限群的广义交换度

给出了有限群广义交换度的一些性质.某种意义下,广义交换度测度了所有子群正规化子阶的平均值.通过考虑一类内交换群,探索了有限群的幂零性(可解性)与其广义交换度之间的关系.对于二面体群及含有循环极大子群的P-群,给出了其广义交换度的详细公式.     

双酚A在氧化石墨烯表面吸附的分子动力学模拟

双酚A(bisphenol A,BPA)是一种内分泌干扰物,会对机体多方面产生不良影响,包括生殖系统、神经系统、胚胎发育等.因此,在水环境中如何检测和去除BPA显得尤为重要.实验研究表明,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)对BPA具有优异的吸附去除性能,但在分子层面的吸附机制尚不清楚.分子动力学模拟,能提供BPA在GO表面的动态吸附过程以及吸附构象等详细信息,可以弥补实验的不足.本文利用GROMACS分子动力学模拟软件,系统模拟了BPA在含GO的水溶液中的吸附过程,并计算了吸附自由能.结果显示:所有的BPA均被吸附在GO两侧,通过分析BPA的吸附构象以及与GO的相互作用,发现π-π疏水作用对吸附起主导作用,且显示出很好的稳定性,而静电和氢键作用增加了GO的吸附能力.通过自由能计算,BPA在GO表面的结合能达30 k J/mol,远大于水分子的5 k J/mol.这些结果进一步证实GO对BPA具有很强的吸附能力以及GO作为吸附剂在水溶液中去除BPA的可行性.