二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe₂O₃作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。 本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe₂O₃。 纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。 300 ℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 mA/g时首次放电比容量为1360 mA·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 mA·h/g;相比之下,450和800 ℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 mA·h/g。 微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe₂O₃负极材料循环性能差的问题提供了思路。     

纳滤膜新型材料研究

纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的重要膜分离过程,具有工作压力低、无相转变及分离效率高等独特优势。膜污染及渗透性/选择性之间的平衡是纳滤膜在使用和研发过程中面临的亟待解决的两个主要问题。膜材料是膜与膜分离技术的核心,开发新型的纳滤膜材料是解决上述问题的重要手段。本文从新型纳滤膜材料的设计与选择的角度出发,总结归纳了近年来新型材料在纳滤膜的制备与应用研究现状,包括新型有机纳滤膜材料、新型无机纳滤膜材料和新型有机-无机杂化纳滤膜材料三个方面,拓展了对纳滤膜材料的认知,探讨了新型纳滤膜材料的共性及其存在的主要问题,并对未来高性能纳滤膜材料的研制方向进行了展望。     

采用双轴加速度计的旋转弹运动姿态角速率测量方法

研究了基于哥氏加速度原理的双轴加速度计测量旋转弹航向角角速率与俯仰角角速率的方法。首先根据哥氏加速度原理建立了旋转弹三维动力学模型,得出三个轴向加速度输出值同各轴角速率输入值之间的转换矩。针对旋转弹横滚角角速率远大于航向角角速率与俯仰角角速率的情况,建立了旋转弹的简化动力学模型;基于简化模型,提出了采用双轴正交加速度计测量横轴与竖轴上的加速度值,来实现对运动过程中航向角角速率与俯仰角角速率测量的方法。应用100 mm高射炮数据对该模型进行验证,验证结果同理论推导结果完全吻合。证明基于哥氏加速度的正交双轴加速度计测量旋转弹航向角角速率与俯仰角角速率理论的正确性和工程实现的可行性。     

Sb2S3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb₂S₃纳米粒子制备出了Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明, Sb₂S₃/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构.在Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb₂S₃/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中, P3HT/Sb₂S₃/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.     

基于微纳结构液体灌注的超滑表面的制备与应用

超滑表面利用其基底上的微纳结构通过毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中,孔隙中浸润的润滑油在基底形成一层动态油膜,油膜与不溶液体的液-液界面代替了固体与液体的固-液界面,从而大幅减少了滑动阻力。与传统具有类似低滚动角特性的超疏水和超疏油表面相比,孔隙中填充润滑油比空气具有更好的压力稳定性,而且润滑油的毛细流动性使得超滑表面具有良好的自修复能力。由于其明显的优势,近些年超滑表面已成为国际学术界研究热点,应用也拓展到防结冰、强化传热、减阻、抗生物黏附、微流控等领域。目前超滑表面研究仍存在重要挑战,例如如何避免润滑油的挥发带来的性能退化、如何针对各种材质和结构设计合适的加工工艺制备微纳结构等,这些问题限制了超滑表面的广泛应用。本文综述了超滑表面的制备工艺以及应用,分析了现存的问题,并且对超滑表面未来的发展趋势进行了展望。     

多层介质膜光谱调制反射镜的反应离子束刻蚀误差容限

 在千焦拍瓦高功率放大系统设计中,激光脉冲的时空和光谱整形技术一直受到人们的广泛关注。利用反应离子束刻蚀等微纳超精细加工而成的多层电介质结构反射镜可在高功率条件下实现啁啾脉冲的光谱整形。在光谱整形介质结构反射镜的设计与制造中,需要根据要求的反射率来合理提出反应离子束刻蚀误差容限指标。推导出反应离子束刻蚀误差容限的解析表达式。针对神光Ⅱ千焦拍瓦高功率放大系统设计中提出的多层介质光谱调制反射镜,分析了调制结构反射镜各层加工的容许误差,确定了反应离子束刻蚀误差容限指标。研究表明：刻蚀高折射率介质的加工误差容限为35 nm;刻蚀低折射率介质的加工误差容限为62 nm。此外,还从使用需要和加工难易的角度,对刻蚀方案进行了讨论。就加工难易程度而言,优选反应离子束刻蚀方案,且采用刻蚀并残留低折射率介质的方案更容易实现。     

凡纳滨对虾兰尼定受体基因亚克隆文库的构建及部分序列的测定

将一个含有凡纳滨对虾兰尼定受体基因的fosmid克隆用DNA剪切仪进行片段化处理,回收3～5kb之间的DNA片段连接到pUC118HincⅡ/BAP载体上,构建了适合于鸟枪法测序的亚克隆文库.经鉴定,该文库滴度为5.0×104 cfu.mL-1,重组率达到90%,插入片段大小在3～5kb范围内.随机挑取100个阳性克隆进行两端测序,通过拼接得到一条兰尼定受体基因部分片段,该片段长2 550bp.通过比对分析,发现该基因片段推导的氨基酸序列与果蝇兰尼定受体基因有较高的相似性.     

单轴压缩下微纳晶镍的孔洞演化模型

在含孔隙微纳晶材料受单轴压缩载荷下的大塑性变形中,由于孔洞与基体变形的不匹配,在孔洞周围将产生大量的几何必需位错,本文假设这些位错均匀地从孔洞表面向其内部发射,促使孔洞周围先产生局部非均匀变形,从而导致微纳晶镍试样内孔隙率的变化。基于这种假设本文首先建立了单轴压缩载荷下孔洞的演化发展模型,并用此模型预测了孔隙率的变化,将其与实验测定值进行了比较,结果表明孔洞演化发展模型具有一定合理性。在此基础上,讨论了固定孔隙率和演化发展的孔隙率对不同晶粒尺寸和不同应变速率下的纳晶镍试样力学行为的影响。     

解读纳滤:一种具有纳米尺度效应的分子分离操作

纳滤膜是20世纪80年代末期发展起来的一种广泛用于液体分离的新型分离膜。早期研究中,先后提出的基于筛分效应的细孔模型,基于静电效应的电荷模型,以及同时考虑上述两种效应的静电位阻模型和道南位阻模型等为人们更好地理解纳滤膜分离机理和指导纳滤膜过程应用发挥了十分重要的作用。然而由于这些具有“疏松型反渗透膜”特点的纳滤膜没有相应的膜性能预测评价软件,使得针对具体应用过程的纳滤膜的大规模标准化应用受到了一定的制约。为此,结合上述模型,根据一些特定实验拟合确定混合盐体系同号离子间的竞争作用和异号离子间的调节作用,提出了一个适于混合盐体系的纳滤膜分离性能评价模型,促进了纳滤膜技术在水处理过程的大规模推广。最近,根据纳滤膜对离子选择性分离性能及其伴随的动电性质的细致而深入的实验研究,发现仅考虑筛分效应和静电效应并不能完全合理地解释纳滤膜的分离性能,且在动电性质的解析上也存在一定缺陷,进而对纳滤膜纳米级孔径引起的特殊效应和溶液体系中复杂相互作用引起的荷电性质变化有了更为深刻的认识和理解,提出并定量分析了离子透过纳滤膜时存在的介电排斥效应。     

纳米颗粒在复杂生物介质中的反常扩散

由于生物微环境中存在各向异性等复杂物理因素影响,纳米颗粒在其中的扩散运动表现出反常的特征.反常扩散与生物微环境的功能实现有重要的关联,同时也是流体力学在微纳尺度方向的重要扩展.该综述系统介绍了近年来反常扩散研究的进展,从物理模型、数值模拟、测量方法及实验现象等方面揭示了纳米颗粒在复杂生物介质中的反常扩散机理及特征.该问题在微纳尺度流体力学、生物物理等领域是研究的热点,在理论上和实验时仍有重大挑战,有待进一步深入研究.