水下多级微结构液气界面的稳定性和可恢复性研究

微结构表面浸没水下所形成的液气界面对减阻等应用具有重要意义.液气界面的稳定存在是结构功能表面发挥作用的前提.因此,如何增强液气界面的稳定性以抵抗浸润转变过程,以及在液气界面失稳之后,如何实现去浸润过程以提高液气界面的可恢复性能,均具有重要的科学研究意义和实际应用价值,也是国内外研究关注的热点问题.本文针对具有多级微结构的固体表面,研究其在浸没水下后形成的液气界面的稳定性和可恢复性.通过激光扫描共聚焦显微镜对不同压强下液气界面的失稳过程和降压后的恢复过程进行原位观察,实验结果和基于最小自由能原理的理论分析相吻合.本文揭示了多级微结构抵抗浸润转变以及提高液气界面可恢复性能的机理:侧壁上的次级结构(纳米颗粒、多层翅片)通过增加液气界面在壁面的表观前进接触角增强了液气界面的稳定性;底面的次级结构(纳米颗粒和封闭式次级结构)可以维持纳米尺寸气核的存在,有利于水中溶解气体向微结构内扩散,最终使液气界面恢复.本文的研究为通过设计多级微结构表面来获得具有较强稳定性和可恢复性的液气界面提供了思路.     

粗糙表面对非定常冲击射流传热的影响

利用在射流驻点周围设置不同高度的圆环来模拟粗糙表面,进行非定常射流冲击换热的实验研究.非定常射流由一个特殊的质量流量控制装置产生,波形和频率可调.采用高度分别为1 mm,2 mm和3 mm的圆环,研究发现环高h=3 mm时,冲击射流流场发生了实质性的改变.对于流动形态没有发生实质改变的粗糙表面,在稳定射流冲击下,传热特性没有质的变化.然而,非定常射流冲击粗糙表面时,与其冲击光滑平板相比,传热特征有很大不同,传热强化系数总体上是削弱了,随着圆环高度的增加更为明显.     

单分子表面增强拉曼散射的光谱特性及分析方法

单分子检测代表分子检测灵敏度的极限,能够提供传统检测方式无法提供的物理信息,在化学分析、分子动力学机理、蛋白质解析等领域具有广阔的应用前景,具有重要的科学研究价值.具体而言,单分子检测能对复杂体系中的分子进行识别和计数,给出分子的分布信息;也可以对单个分子在吸附、反应等过程中的实时衍变进行追踪,研究分子动力学的内在机制.单分子表面增强拉曼散射是单分子检测领域最近兴起的一门新方法,其特色在于具有特异性分子识别能力,可以提供分子成键变化等动态信息.这种方法适用于研究分子的演化过程、分子与环境的电荷相互作用,从而揭示分子的反应途径、分布状态、吸附方式、电荷交换等重要信息.单分子表面增强拉曼散射的概念提出较早,但是缺乏高效的采集方法和精确的判定依据,本文将对采集方法的优化进行梳理分析,从非统计学和统计学两个角度对其进行讨论,并重点对双分子分析检测法做详细介绍.另一方面,由于单分子表面增强拉曼散射研究涉及各种交叉学科、内涵广泛,相关研究需要对光谱背后的相关机制有深刻的理解和认识.为此,本文基于当前的相关研究工作,从分子漂移、光谱闪烁及展宽等特有现象入手,分析了单分子表面增强拉曼散射的波动特征及其...     

可调谐光学超构材料及其应用

光学超构材料是由亚波长功能单元组成的新型人工结构材料,拥有天然材料所不具备的新颖光学特性.利用光学超构材料可以灵活调控光波的传播特性,可实现负折射、隐身、单向传输等新奇的光学现象.传统的光学超构材料通常具有固定的几何结构和不变的材料特性,其光学性能难以改变,限制了光学超构材料器件的可调谐性.近年来,人们通过特殊材料或者...     

带状波导表面等离子激元的透射特性(英文)

为了深入探讨带状波导的表面等离子激元透射特性,采用衍射光栅耦合方式实现表面等离子激元激发,通过改变金属薄膜厚度和入射光角度,得到薄膜厚度、入射光角度与透射率的变化特性.结果表明:金属薄膜厚度的减少会导致透射带宽迅速降低,同时透射率也随之降低;而入射光角度的改变导致透射光效率的变化.这一研究对于半导体设备的纳米等离子激元耦合具有一定的意义.     

关于油品起电现象的讨论

根据液体偶电层理论，在固-液相的接触面处存在着一个偶电层．如固相是玻璃的，则这个设想可以用图1表达．其中一种极性的电荷紧贴在固体表面上，这里是负电荷吸附在玻璃表面上，形成固定的负电荷层，层的厚度只有一个分子直径大小，带正电的离子散布在负电荷层附近，它可以扩散到离界面几十个分子直径的地方，形成带正电的扩散层．这层的正电荷容易移动．     

利用1H NMR探究混合离子型/非离子型表面活性剂临界胶束浓度降低的实质

利用¹H NMR技术研究了离子/非离子表面活性剂形成的二元混合体系,结果显示表面活性剂的混合导致各组分的临界胶束浓度（CMC）均比各自纯溶液有所降低,用吸附平衡理论清楚地解释了这个现象.通过定量分析,发现不同的表面活性剂混合使得其组分CMC降低的程度各异,可以理解为它们吸附于界面单分子吸附层上的分子之间相互作用的不同（相吸或相斥）引起的.由此揭示了"协同效应"的实质,可以为选择适当的表面活性剂类型和混合比例以达到预期的性能提供有力的参考.     

基于整体柱的超灵敏表面增强拉曼检测

本文提出了一种全新的基于整体柱材料的SERS检测方法。通过将探针分子和银溶胶混合后滴加在整体柱上, 我们可以得到浓度低至10-18 mol/L的罗丹明6G(R6G)及10-16 mol/L的对巯基苯胺(PATP)的SERS信号。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对银溶胶及整体柱材料进行了表征。通过实验结果可以初步推测, 整体柱材料的表面形态和孔结构可以促进银溶胶产生“热点”。     

薄膜生长及界面结构的计算机模拟

本文对薄膜沉积的形核、生长过程,对同质外延、异质外延生长过程中的某些现象进行了研究。特别是对界面势、界面畸变、界面缺陷以及气相、液相外延生长膜的最后形状等进行了计算机模拟研究,利用已有的实验结果与本工作进行了对比和验证。