应用扫描电化学显微镜研究电子在室温离子液体与1,2-二氯乙烷混合溶液/水相界面上的转移反应

应用扫描电化学显微镜研究了室温离子液体(Omim·Tf2N)与1,2-二氯乙烷(DCE)混合溶液/水界面上的电子转移反应. 在保持共同离子(Tf2N-)的浓度比恒定及异相电子转移反应由界面电势差所决定的条件下, 研究了离子液体和DCE混合溶液中二茂铁(Fc)与水相中亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]之间异相电子转移反应. 探讨了混合溶液中离子液体的体积分数(xRTIL)的变化对混合溶液/水界面上电子转移反应的影响. 结果表明, 随着xRTIL的减小(从1减小到0.1), Fc在混合溶液中的扩散系数单调递增(从2.730×10-7 cm2·s-1增加到9.131×10-6 cm2·s-1); 而异相电子转移反应速率常数(k)则先逐渐减小(从8.0 mol-1·cm·s-1减小到0.32 mol-1·cm·s-1), 之后又略有增大(从0.32 mol-1·cm·s-1增大到0.48 mol-1·cm·s-1). 对这种现象可能的原因进行了较详细探讨.     

SiO2/α-FeOOH和SiO2/γ-Fe2O3微粒的界面研究

α－FeOOH微粒由于其表面高活性，在转变成γ－Fe2O3的热处理过程中容易烧结，一旦这种烧结现象发生，得到的γ－Fe2O3磁粉磁性能大大下降[1]．为了克服这一困难，目前采用在α-FeOOH微粒表面包敷有机物[2]和无机物[3]来隔离颗粒，阻止其聚集．其中SiO2表面包敷处理是最令人感兴趣的研究课题之一[4，5]．SiO2是一种难烙性的非磁性材料，它包敷在α-FeOOH微粒表面外，不仅可提高α－FeOOH转变成γ－Fe2O3的热处理温度，有利于得到外形完好、晶格完整的γ－Fe2O3磁粉，而且由包效层与内核之间的界面相互作用引起的表面各向异性常…     

静止化学反应界面：理论和验证

在静止中和反应界面的基础上，提出了静止化学反应界面的概念，导出了一些静止化学反应界面方程。这些方程显示：为了建立稳定的静止化学反应界面，正、负反应离子（比如氢离子和氢氧根离子）的迁移数必须相等。分析表明，方程的理论预测与下列事实定量吻合：（１）已建立的静止中和反应界面的实验，（２）基于Ｋｏｈｌｒａｕｓｃｈ′ｓ调整函数的计算机模拟。     

高分子基质作用下多孔碳酸钙的仿生合成

依据生物矿化的基本原理,通过仿生合成的方法,以聚丙烯酰胺作为基质合成了一种有机、无机复合的多孔碳酸钙材料.用X射线粉末衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和电导率测定等手段对所得复合碳酸钙进行了表征,结果发现该多孔CaCO3晶体为方解石型,并且在结晶过程中,聚丙烯酰胺与CaCO3之间存在着相互作用,本文讨论了这种作用的可能机理.     

“拟双子”阴离子表面活性剂在癸烷/水界面的分子动力学模拟

采用全原子分子动力学模拟方法研究了壬基酚取代的系列烷基磺酸盐表面活性剂在癸烷/水界面的微观聚集行为,通过分析界面厚度、界面生成能和界面张力以及表面活性剂分子与水分子之间的径向分布函数和配位数,讨论了不同磺烷基链长度对壬基酚基取代烷基磺酸盐表面活性剂界面性质的影响.结果表明,磺烷基链长为12时,表面活性剂的界面张力最低,界面厚度和界面生成能最大.     

考虑壁面接触效应的微流动数值模拟

使用level set和volume of fluid(VOF)方法对考虑壁面接触效应的不可压缩两相微流动进行数值模拟.对于level set方法,计算基于MAC网格,使用二阶投影算法求解二维Navier-Stokes(N-S)方程和level set函数方程;对于VOF方法,通过引入计算网格内的体积分数,将流场的参数转化为体积平均值,界面的形状由体积分数连续方程的解决定.给出一些计算实例,并和现有的实验结果进行比较.     

自由流体层与多孔介质层界面的盐指现象的统一域法模拟

自由流体层和多孔介质层交界处同时存在温度梯度和盐度梯度会导致盐指型双扩散对流的发生,改变流体的运动状态,进而影响物质输移规律.本文建立了流体层与多孔介质层界面双扩散耦合模型,模型采用统一域法,在上下层分别计算水动力-温度-浓度输运方程,用快速傅里叶变换求解统一域内流函数方程.计算分析了?=0.35, 0.40, 1的三个典型工况,研究在多孔介质层不同孔隙率下盐指的对流结构和演变过程,讨论了稳定密度分层下物质输移现象及其输运特性.结果表明,与分层水体中的盐指不同,流体层和多孔介质层界面的盐指具有非对称结构,多孔介质层的下沉盐指较于上升盐指更宽,生长速度慢,在混合区域内具有更好的输运能力.研究发现多孔介质中固体的存在极大地阻碍了盐指对流的生长,同时影响了垂向的物质通量;在孔隙率高的工况中,由盐度的不稳定分层储存的潜在势能更多地转化为动能,从而增加了垂直方向上的物质输运,使盐指具有更强的混合能力.     

基于奇异光学束缚态的古斯-汉欣位移增大

作为一类具有代表性的光学共振模式,光学束缚态已被用于大幅增大古斯-汉欣位移.然而,在大多数的研究工作中,人们利用的是透射型的束缚态来增大古斯-汉欣位移.因此,古斯-汉欣位移的峰值位于透射谱的极大值(即反射谱的极小值)处,对应的反射率很低,这不利于实验测量与实际应用.本综述阐述了本课题组在近年来利用两种奇异的光学束缚态增...     

GaN单晶衬底上同质外延界面杂质的研究

氮化镓单晶衬底上的同质外延具有显著的优势,但是二次生长界面上的杂质聚集一直是困扰同质外延广泛应用的难题,特别是对电子器件会带来沟道效应,对激光器应用会影响谐振腔中的光场分布。本文通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长的原位处理,实现了界面杂质聚集的有效抑制。研究发现,界面上的主要杂质是C、H、O和Si,其中C、H、O可以通过原位热清洗去除;界面Si聚集的问题主要是由衬底外延片保存过程中暴露空气带来的,其次是氮化镓衬底中Si背底浓度,在外延过程中,生长载气对氮化镓单晶衬底不稳定的N面造成刻蚀,释放的杂质元素会对二次生长界面产生影响,本文较系统地阐明了界面杂质的形成机制,并提出了解决方案。     

充液弹性毛细管低温相变的力学分析

充液弹性毛细管广泛存在于生物体(如毛细血管、植物导管等)和工程领域(如微流控冰阀门、制冷系统热管、MEMS微通道谐振器等).低温工作环境中,充液弹性毛细管内部的液柱会发生相变并引发冻胀效应,从而导致管壁的变形、损伤乃至断裂.该文建立并求解了考虑温度梯度、界面张力及液体冻胀作用的弹性毛细管平衡方程,分析了液柱低温相变过程中毛细管壁的径向和环向应力,发现管壁应力分布受热毛细弹性数和冻毛细弹性数的影响,且影响大小跟壁厚相关.该研究不仅有助于理解生物体内充液弹性毛细管冻胀失效机制,还可为MEMS微流控芯片的抗冻胀失效设计提供理论指导.