天然橡胶原位接枝炭黑的分散性研究

采用原位固相接枝方法,使在高温和强剪切作用下降解的天然橡胶接枝到炭黑表面.采用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等方法观察了接枝前后的炭黑粒子形貌变化,发现未接枝炭黑以微米级的附聚体形式存在,而由于炭黑聚集体被强剪切力部分破坏,接枝炭黑的聚集程度明显减弱,粒子的尺寸减小.采用激光光散射粒度仪对接枝前后炭黑的粒度进行分析,接枝炭黑的体积平均粒径为164 nm,远小于测得的原炭黑的粒径797 nm.采用沉降法、透光率法及zeta电位测量研究了接枝改性对炭黑在溶剂中的分散性及分散稳定性的影响,结果表明,接枝炭黑在接枝分子的溶剂中的分散性变好,分散稳定性提高.     

取向纳米纤维聚合物膜引导内皮细胞生长的作用

采用高压静电纺丝技术构建了聚氨酯(PU)取向纳米纤维聚合物膜, 研究了其引导人脐静脉内皮细胞(HUVEC)生长的作用. 通过扫描电子显微镜对PU取向纳米纤维聚合物膜的形貌进行了观察; 通过细胞增殖试验, 研究了PU取向纳米纤维聚合物膜对HUVEC生长的促进作用; 通过激光扫描共聚焦显微镜观察细胞骨架中肌动蛋白、微管蛋白及纽蛋白纤维的形成情况, 探讨了取向纳米纤维聚合物膜对细胞迁移、骨架发育的影响. 此外, 还通过ELESA方法检测了生长在不同聚合物膜上的HUVEC分泌组织因子(TF)的数量, 探讨了取向纳米纤维结构对HUVEC抗凝血功能的影响. 实验结果表明, PU取向纳米纤维聚合物膜取向良好, 直径为300~500 nm; 该薄膜可明显促进HUVEC增殖; 引导HUVEC沿纺丝方向定向排列生长且呈抗凝血表型, 组织因子分泌量明显低于对照组PU光滑膜. 因此, PU取向纳米纤维聚合物膜可提供适合内皮细胞的良好生存与增殖环境, 在血管的修复与再生方面具有潜在的重要应用价值.     

细胞在单壁碳纳米管无纺膜支架上的生长行为

以具有纳米拓扑结构特征的单壁碳纳米管无纺膜材料为支架, 选择在促进组织修复和再生中起重要作用的成纤维细胞株作为实验细胞, 研究了该材料对细胞生长行为的影响. 通过X射线光电子能谱分析, 表征其在细胞培养液中浸泡后的表面化学组成; 通过细胞粘附、增殖实验以及细胞骨架发育观察, 探讨了材料的微观纳米拓扑结构对细胞的作用, 以及与碳纤维、聚氨酯浇铸膜和空白培养板材料对细胞作用的差异和可能的机理; 并采用双层细胞培养装置, 研究了该材料通过细胞通讯途径对在其它材料上生长的细胞增殖的影响. 实验结果表明, 单壁碳纳米管无纺膜材料为细胞提供了十分接近天然细胞外基质的人造微环境, 具有显著促进细胞粘附和长时间增殖的功能, 而且生长在该支架上的细胞可能通过旁分泌方式将某些化学介质分泌到细胞外液中, 经局部扩散作用于在其它材料上生长的细胞, 促进它们的增殖.     

非定常粒子输运蒙特卡罗散射源分层抽样方法

定常粒子输运蒙特卡罗并行计算是成功的,因为粒子游动是独立的,可以把模拟的粒子数等分到每个处理器去.然而,对非定常问题,由于每个时间步涉及散射源和几何网格的通讯,它严重的制约了并行规模,导致并行不可扩展.研究了两种算法,采用自适应分配处理器,提高了加速比和处理器的利用率;采用蒙特卡罗分层抽样大大降低了处理器之间散射源的通讯量,并行可扩展性显著改善,取得了理想的加速比.     

对苯乙烯磺酸钠改性炭黑对天然橡胶胶乳力学性能的影响

在Haake转矩流变仪的热机械作用下,用对苯乙烯磺酸钠(NASS)对炭黑进行预处理,制备了在水介质中具有优异的分散稳定性的亲水性纳米炭黑粒子(PNASS-CB),并将其直接用于天然橡胶胶乳的补强研究.1HNMR和FT-IR结果表明NASS在炭黑表面成功聚合包覆,用热重分析方法计算其包覆率为8.1 wt%,接枝率为2.5 wt%.亲水性炭黑的表面自由能降低,同时,Payne效应和结合胶含量表明亲水性炭黑粒子与橡胶的相互作用强于亲水性炭黑粒子之间的相互作用.因此,亲水性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的硫化时间变短,转化速度加快,硫化胶的撕裂强度提高了85%,拉伸强度提高了30%,断裂伸长率提高了20%.     

非定常输运模拟中基于粒子标识分类的源偏倚算法

在非定常输运问题的多步蒙特卡罗模拟中,根据粒子的不同属性进行标识分类可以得到非常细致的系统相关标识物理量.对于某些目标标识物理量,模拟的样本中造成有效贡献的样本相对较少,导致这些物理量模拟结果的涨落较大,而单靠增加总样本数不能高效地使有效样本达到一个合理的水平.本文提出一种基于标识分类的源偏倚算法,将增加的所有样本定向赋予目标类粒子,从而高效地降低目标标识物理量的统计误差且不影响非目标标识物理量的计算.以一维多层介质非定常输运模型验证上述结论.     

环氧天然橡胶接枝高分散白炭黑增强天然橡胶复合材料的制备及表征

基于白炭黑表面硅羟基与环氧基团的可反应性,利用Haake流变仪的高温高剪切作用,在170℃下,实现了环氧天然橡胶(ENR)对白炭黑的固态原位接枝,制备出一种高分散疏水型白炭黑.探讨了白炭黑和ENR的反应配比对增强性能的影响,确定合适的反应比例为3∶1.FTIR、TGA和TEM的分析结果证实了ENR被接枝到白炭黑表面上.对比研究了接枝前、后白炭黑对增强天然橡胶(NR)复合材料性能的影响,测试结果表明接枝白炭黑在天然橡胶中具有良好的分散性并能明显改善对天然橡胶的增强效果;接枝于白炭黑表面上的环氧天然橡胶分子玻璃化转变向高温偏移,使该复合材料在常温下具备优异力学性能的同时也体现出了高动态滞后的特点.