乙腈中电化学法制备类金刚石薄膜

利用液相电沉积的方法在1600V,60℃条件下,从乙腈中沉积出类金刚石薄膜,发现了电流密度随反应时间呈波动变化的规律,并利用原子力显微镜和透射电子显微镜对薄膜不同生长阶段的形貌进行了考察.     

咪唑啉酰胺在电偶电极表面的吸附行为

采用原子力显微镜技术研究了有机阳离子缓蚀剂(咪唑啉酰胺)在电偶电极表面的吸附行为, 并探讨了其腐蚀抑制机理. 结果表明, 金属表面的过剩电荷较大地影响缓蚀剂分子的吸附行为. 在1%的NaCl溶液中, 碳钢电极表面带有过剩的负电荷；不锈钢电极表面带有过剩的正电荷；碳钢电极和不锈钢电极耦合后, 其表面分别带有过剩的正电荷和负电荷. 在耦合前阳离子缓蚀剂分子仅吸附在碳钢表面, 耦合后缓蚀剂分子在偶对的阴极(不锈钢)和阳极(碳钢)表面均有吸附, 但缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附强度和覆盖度较之耦合前降低, 缓蚀剂的腐蚀抑制能力减弱.     

应用原子力显微镜研究淫羊霍苷诱导人脐带间充质干细胞成骨分化

利用碱性磷酸酶(ALP)染色和钙结节(Vonkossa)染色的方法对诱导21 d的淫羊霍苷诱导人脐带间充质干细胞进行鉴定;应用原子力显微镜(AFM)观察淫羊霍苷的形貌和人脐带间充质干细胞诱导0、5、10、15、21 d后的细胞形貌。结果表明,经成骨诱导分化21 d后,ALP染色呈强阳性,Vonkossa染色可见明显钙结节。AFM分析表明,淫羊霍苷在盖玻片上呈分散状分布,在细胞表面上聚集并呈微米域分布。实验发现,由于吸附在细胞表面时,被细胞膜分子包裹,更有利于在细胞表面的吸附,进入细胞内部,细胞表面的淫羊霍苷颗粒较在盖玻片上时增大,由淫羊霍苷颗粒进入细胞后在细胞表面留下一些小孔,可知其通过进入细胞内部诱导成骨分化。分化后,细胞表面有小突触,是由成骨分化后细胞内形成钙结节造成。     

石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

采用乙醇溶剂剥离的方法制备石墨烯. 通过对溶剂温度、超声时间、超声功率和溶剂离心速度及时间的控制, 从高定向热解石墨(HOPG)制备得到少层石墨烯. 用原子力显微镜(AFM)研究了云母基底上不同层数石墨烯在真空中的纳米摩擦过程, 发现从约4 个原子单层(4 ML)起, 摩擦系数基本不再变化, 但摩擦力仍随着厚度的增加而显著减小, 7 ML之后, 其摩擦系数基本接近于零. 在磨损实验中, 少层石墨烯表面存在刮坏的现象,且不同厚度的石墨烯的磨损现象明显不同, 其中2 ML石墨烯相比4 ML石墨烯表现出较好的耐磨损性能, 且不具有摩擦方向依赖性. 测试了真空下少层石墨烯和云母表面的粘附力, 发现不同层厚的石墨烯相差不大, 因此认为基底效应并不是磨损性质差异的主要原因. 相对于单层石墨烯, 少层石墨烯在抗磨损涂层等领域有着很大的潜在应用价值.     

非支撑磷脂双层膜制备及温度对其力学性质的影响

结合聚苯乙烯球刻蚀和微机电系统技术加工氮化硅纳米多孔膜, 并在其上用囊泡法制备非支撑磷脂双层膜, 通过温控原子力显微术(AFM)的成像模式和力曲线模式对非支撑磷脂双层膜的形貌和力学性质进行研究. 实验结果表明, 该方法制备的非支撑磷脂双层膜具有流动性, 能进行自我修复, 该特点有利于提供足够的非支撑磷脂双层膜区域用于其性质研究; 非支撑磷脂双层膜的膜破力和粘滞力均随着温度的升高而减小, 即膜的机械稳定性随着温度的升高而降低. 非支撑磷脂双层膜膜破力小于支撑磷脂双层膜的膜破力, 并且非支撑磷脂双层膜粘滞力随温度的变化趋势与支撑磷脂双层膜的变化趋势相反.     

原子力显微镜在锂离子电池界面研究中的应用

近几年,电动汽车市场的飞速发展对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求. 然而,过去近30年,在应用终端市场的大力推动下,锂离子电池的电极材料、电池结构设计和生产工艺都已经发展得比较成熟,容量提升空间已经比较小,想要进一步提高现有锂离子电池的能量密度,需要对锂离子电池的整个系统和工作原理有更深刻和全面的理解. 存在于锂离子电池电极材料和电解液之间的固态电解质中间相（solid electrolyte interphase,SEI）已被证明是一个影响电池性能的重要因素,目前学术界和产业界对其认识还不是很全面,尤其是高分辨、工况下以及多技术联合的界面表征工作较少见到报道. 原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）通过探测针尖与样品之间的相互作用力,能够在原子尺度上原位表征液态电池界面的形貌以及力学特性,对于电极界面的理解和调控非常重要. 本文作者通过总结近几年AFM在锂离子电池SEI研究的中的应用,并结合本课题组在该领域的工作,对AFM技术在锂离子电池SEI研究中的应用做了总结和展望,对加深锂离子电池界面的理解,以及构建稳定锂电池界面的相关研究有参考意义.     

锂电池电极过程的原位电化学原子力显微镜研究进展

随着人类对能源的使用与存储需求不断增加,高能量密度和高安全性能的二次锂电池体系正在被不断地开发与完善.深入理解充放电过程中锂电池内部电极/电解质界面的电化学过程以及微观反应机理,有利于指导电池材料的优化设计.原位电化学原子力显微镜将原子力显微镜的高分辨表界面分析优势与电化学反应装置相结合,能够在电池运行条件下实现对电极/电解质界面的原位可视化研究,并进一步从纳米尺度上揭示界面结构的演化规律与动力学过程.本文总结了原位电化学原子力显微镜在锂电池电极过程中的最新研究进展,主要包括基于转化型反应的正极过程、固体电解质中间相的动态演化以及固态电池界面演化与失效分析.     

石墨烯厚度与其力-距离关系的实验和模拟研究

通过原子力显微镜高度曲线确定高度分别为0.57 nm、0.90 nm和1.30 nm三个石墨烯片,随后进行多次力-距离曲线测量.结果发现:三个石墨烯片吸附力数值的平均值分别为0.30 nN、0.32 nN和0.34 nN,脱附力的平均值分别为5.33 nN、5.66 nN和7.24 nN.实验显示吸、脱附力随石墨烯厚度...     

质膜微囊的分离及原子力显微镜研究

采用非去污剂在OptiPrep梯度中漂浮超声处理质膜的方法, 从鼠肺中分离质膜微囊, 在原子力显微镜下以不同条件进行了观察. 该非去污剂法能分离出完整的质膜微囊, 在去离子水稀释500倍的条件下得到了清晰的质膜微囊的原子力显微镜图片, 建立了一种新的快速分离完整质膜微囊的方法和用原子力显微镜观测质膜微囊结构的新方法.     

机械剥离折叠石墨烯粘附与纳米摩擦性质

本文用原子力显微镜研究了空气和氮气两种不同气氛环境下的机械剥离石墨烯粘附力,发现氮气环境下的粘附力更小,且石墨烯边缘的粘附力比内部区域大.在氮气环境下探究了折叠石墨烯粘附力与层数的关系及其摩擦性能,结果表明粘附力与折叠石墨烯层数无明显关系,折叠石墨烯各区域的摩擦性能都远超二氧化硅基底,且单层、单层上折叠、双层以及双层上折叠区域的摩擦系数依次降低,分别为0.049,0.031,0.023和0.021,摩擦力也依次降低,折叠处由于层与层之间的结合力弱于相同层数的石墨烯,摩擦性能有所降低,但未发现粘附力与摩擦力之间的明显关系.在采用尖针和球针测量粘附力时,测量历史不会对后续粘附力产生明显影响.对空气环境下出现的新鲜折叠石墨烯的研究表明新鲜折叠石墨烯的折叠区域摩擦力较未折叠区域显著增大.