纳米粒子在打印和印刷领域的应用

纳米粒子是一类重要的纳米材料。经过多年的研究发展,不同纳米粒子的制备方法、性质和应用研究都取得了突破性进展。基于纳米粒子独特的表面效应、量子尺寸效应等,发展出了很多新颖的功能纳米材料[1-2],这些材料在信息存储、催化、发光、医药等领域展现了广泛的应用前景[3]。近年来,纳米粒子也被越来越多地应用到打印和印刷领域,并有效推动了这一领域的发展进步。本文针对纳米粒子     

P(S-SS)/CdS核壳粒子的制备与表征

采用超声辐照乳液聚合得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)(P(S-SS))乳胶粒,用直接沉淀法在乳胶粒表面原位生成硫化镉(CdS)纳米粒子,得到P(S-SS)/CdS核壳粒子。用元素分析和XPS研究了共聚物的组成及磺酸基(-SO3-)的分布,结果表明,-SO3-主要分布在乳胶粒表面,有利于CdS纳米粒子在乳胶粒表面的沉积。用XRD、TEM及UV-v is表征了共聚物乳胶粒及P(S-SS)/CdS核壳粒子的结构及CdS的量子效应。结果表明,所制备的CdS纳米粒子为六方晶型,平均粒径为6 nm,在P(S-SS)乳胶粒外层形成多层包覆,P(S-SS)/CdS核壳粒子平均粒径为70 nm,CdS纳米粒子表现出明显的量子尺寸效应。     

利用STM研究Ag粒子在Si(111)7×7重构表面的生长

利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV STM)研究了室温条件下沉积在Si(111)7×7重构表面不同覆盖度的Ag粒子.实验结果表明,低覆盖度时的Ag粒子主要有A、B两种类型,其中A型Ag粒子呈环状结构,最小的A型Ag粒子由3个Ag原子组成;而B型Ag粒子则是由两层Ag原子构成.高覆盖度时Ag粒子的生长过程为层岛混合生长(Stranski-Krastanov)模式.本文还研究了不同蒸发速率对Ag原子成核的影响,发现在高蒸发速率条件下Ag原子在Si(111)7×7重构表面更容易成核.     

不同粒子改性环氧树脂基碳纤维复合材料低速冲击及冲击后压缩性能

使用单层纳米氧化石墨烯(GO)、纳米SiO2、陶瓷粉对环氧树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺分别制备了[±45/0/90]S、[908]T、[08]T三种铺层角度下的碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板.通过落锤冲击实验、超声C扫描检测、冲击后压缩实验等对不同粒子改性CFRP进行实验研究.结果表明:纳米粒子改性可以显著提升CFRP的抗冲击性能及冲击后压缩性能,与其他铺层角度相比,[±45/0/90]S铺层CFRP有效抑制了冲击裂纹的扩展,且单层纳米GO改性下的[±45/0/90]S铺层层合板最大冲击载荷及冲击后压缩强度分别达到3470 N、124.8 MPa,冲击损伤面积仅有580 mm2.与无粒子改性同种铺层层合板相比,最大冲击载荷及冲击后压缩强度相应提高了30％、47.3％,冲击损伤面积减小了15.5％.     

纳米Ni-Al2O3复合层的超声-电沉积制备

采用起声-电沉积方法在常用金属表面制备纳米Ni-Al2O3复合层,在试验的基础上．研究了超声波机械扰动效应对电解液传质过程的作用．超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用,脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用。获得了由镍晶(20～60nm)和纳米Al2O3粒子构成的纳米级复合层。     

可染聚丙烯合金纤维(英文)

采用聚丙烯/核壳纳米粒子共混物制备了可染聚丙烯合金纤维。染色实验结果表明:核壳纳米粒子的引入大幅度提高了聚丙烯纤维对于三种不同分散染料的染色性能,染色后的聚丙烯合金纤维颜色深且亮。力学实验结果表明:核壳粒子对聚丙烯合金纤维的机械性能影响很小。本文还对可染聚丙烯合金纤维的结晶度、取向度进行了研究,并推断了聚丙烯合金纤维染色深度提高的可能原因。     

超声辅助电沉积Ni-Co/Y2O3复合镀层的电化学研究

为了研究Y_2O_3纳米粒子在与Ni~(2+)和Co~(2+)共沉积过程中的电化学行为,揭示Ni-Co/Y_2O_3复合镀层的电结晶机理,针对Ni-Co/Y_2O_3的超声辅助电沉积进行了循环伏安(CV)、计时电流(CA)、交流阻抗(EIS)等电化学测试,并通过对实验曲线的拟合计算出共沉积过程的动力学参数。结果表明,Y_2O_3纳米粒子与基质金属的共沉积使形核/生长电位正移,阴极极化度减小。Ni-Co合金和Ni-Co/Y_2O_3复合镀层的形核/生长符合Scharifker-Hill瞬时成核模型:低负电位下,复合镀层的成核速率更高,Y_2O_3纳米粒子对Ni-Co合金的形核起促进作用;高负电位下,Y_2O_3纳米粒子抑制了Ni-Co合金的形核过程。拟合计算结果与实验曲线的理论分析一致。EIS测试表明,Y_2O_3纳米粒子对电极/电解液界面处的双电层无明显影响,但会减小复合共沉积过程的电荷转移电阻。     

核壳粒子的制备及对环氧树脂的增韧作用

采用无皂乳液聚合方法制备了以聚丙烯酸丁酯(PBA)为核、以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳的核壳粒子,讨论了引发剂量对种子乳液粒径的影响,MMA单体滴加速度对聚合反应的影响。用激光粒度仪和透射电子显微镜,分别测试了核壳粒子的粒径和形态。红外光谱(FT-IR)图谱证明了产物具有核壳结构。用合成的核壳粒子对环氧树脂进行增韧改性,冲击实验和扫描电镜结果表明,环氧树脂的缺口冲击强度较增韧前有了显著的提高,核壳粒子含量为3%时,共混体系的冲击强度达到峰值80.2 kJ/m2。     

SDS表面修饰纳米ZnO制备及抗菌性能研究

以SDS(十二烷基硫酸钠)为表面活性剂,乙酸锌为前驱体,水-乙醇混合溶剂为反应介质,通过溶液化学方法制得Zn O纳米粒子。实验过程中考察了反应温度、表面活性剂与前驱体物质的量比等因素对Zn O纳米粒子制备过程的影响。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)等对Zn O纳米粒子的结构和性质进行了表征。结果表明,控制合适的反应条件,可以得到量子尺寸效应较为明显的Zn O纳米粒子,Zn O纳米粒子具有球状形貌,尺寸在5～10 nm之间,且具有典型的纤锌矿晶体结构。抗菌实验结果表明,所合成的Zn O纳米粒子具有较好的抗菌性能。     

纳米CaCO3/TiO2复合粒子的制备

首先制备出分散性能良好的Ti(OH)4胶体溶液,然后将胶体溶液加入到以十二烷基苯磺酸钠为分散剂的纳米CaCO3水性悬浮液中;通过改变体系的温度、pH值等参数破坏Ti(OH)4胶体粒子的稳定性,导致Ti(OH)4胶体粒子沉积在纳米CaCO3表面从而形成具有核-壳结构的纳米CaCO3/TiO2复合粒子,沉积过程中纳米CaCO3可起成核剂作用.所制备的纳米CaCO3/TiO2复合粒子以球形或近球形为主,粒度均一,且壳层TiO2粒子的尺寸为5～8nm.     

具有过渡层的新型核壳型ACR的制备、表征与抗冲击性能

以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)为主要单体,1,4-丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)与二乙烯苯(DVB)为核层复合交联荆,DVB为外壳交联剂,采用种子乳液聚合法制备了核壳型聚丙烯酸酯(ACR)粒子.采用FT-R、TEM、DSC考察了ACR粒子的组成、结构与性能,TEM观察到完整的核壳结构以及核壳间过渡层,DSC分析表明,ACR粒子表现出与内核、过渡层与外壳对应的3个玻璃化转变温度(Tg),分别为-22.73℃、26.37℃、102.16℃.探讨了核层组成、核壳比、交联剂等对核壳型ACR粒子抗冲击性能的影响.缺口冲击强度实验结果表明,当核壳比为65/35、内核/过渡层比为75/25,外壳交联剂DVB、核层复合交联剂(BI)DA DVB)用量分别为外壳单体、核层单体质量的1.2%～1.6%、1.2%时,ACR对PVC具有最佳的抗冲击性能.     

PSt/(SiO2-PBA)复合粒子的设计与合成

采用Winzor提出的界面自由能计算方法对核壳型聚苯乙烯／聚丙烯酸丁酯复合粒子的四种常见形态进行了计算,计算结果表明形成正向核壳复合粒子的界面自由能变化最小。定性地分析了硅溶胶粒子吸附在聚苯乙烯乳胶粒表面的可能性。采用种子半连续乳液聚合法制备了聚苯乙烯／(二氧化硅-聚丙烯酸丁酯)复合粒子,利用扫描电镜和透射电镜证实了最终合成的粒子形态,燃烧实验结果表明：该复合乳液具有较好的阻燃性。     

氨基化磁性纳米粒子的制备及其对Pb2+吸附性能研究

采用改进的高温分解法制备单分散Fe3O4纳米粒子,以正硅酸乙酯为硅源在其表面包覆SiO2,以N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷为改性剂对复合粒子进行表面氨基化修饰,制备出氨基化磁性复合纳米粒子Fe3O4@SiO2—NH2。利用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD),振动样品磁强计(VSM)等手段对复合粒子进行了表征,并研究其作为吸附剂在不同条件下对Pb2+的吸附性能。表征结果显示,所制备的复合粒子具有核壳结构,粒径均匀大约在50nm,粒子表面拥有丰富的氨基功能基团;复合粒子饱和磁化强度为69.50A.m2/kg,具有超顺磁性。吸附实验表明所制备的氨基化磁性复合纳米粒子对Pb2+具有较大的吸附容量,是一种能够有效处理含铅废水的吸附材料。     

SiO2包覆Fe2O3纳米粒子的制备和性能

在近球形α-Fe2O3颗粒的悬浮液中,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氨水和尿素为催化剂,合成了Fe2O3-SiO2核-壳粒子.应用TEM.XRD对Fe2O3-SiO2核-壳粒子结构进行了测定.研究了TEOS.氨水的浓度对核-壳粒子结构的影响.UV-Vis吸收光谱表明,SiO2壳层消除了Fe2O3纳米粒子的表面悬挂键,产生增强的激子发射,使得核-壳粒子的吸收峰发生蓝移.根据带边吸收峰的波长计算出核-壳粒子中Fe2O3的禁带宽度为2.25 eV.     

α和β-成核作用硅灰石对聚丙烯结晶行为的共同作用

α/β复合成核剂改性聚丙烯(PP)已有研究,但α和β-成核作用无机粒子填充PP的结晶行为有待探索。文中通过制备α和β-成核作用硅灰石填充PP复合材料,考察了硅灰石所具有α和β-成核作用和成核效率对PP结晶行为、熔融特性和β-晶含量的影响及规律。结果表明,当2种硅灰石成核效率相差较大时,具有较高成核效率的硅灰石在PP成核结晶过程中发挥主导作用;而当2种硅灰石成核效率相近时,α和β-成核作用硅灰石之间存在竞争成核作用,最终形成β-晶含量由两者的质量比决定。     

第四讲 乳液聚合技术的新进展

本讲座叙述了乳液聚合中聚合物乳胶粒子成核机理，乳胶粒子的稳定化，以及无皂乳液聚合，种子乳液聚合，核壳聚合，反相乳液聚合和微乳液聚合的合成原理等。     

CdS 纳米粒子的四波混频研究

目的　研究表面化学修饰对纳料粒子光学非线性的影响 .方法　采用简并四波混频 (DFWM)方法测量了表面用 2 ,2 ' -联吡啶 (bpy)进行化学修饰的 Cd S纳米粒子 (记为Cd S/ bpy)有机深胶的三阶非线性光学响应 ,并考虑一个双光子吸收的修正因子 ,用最小二乘法对实验结果进行了拟合 .结果　求得每个 Cd S/ bpy粒子的三阶超极化率的实部γIR=-0 .42× 1 0 -2 7esu,虚部 γ1 I=2 .0 2× 1 0 -2 7esu.结论　较大的虚部表明双光子吸收导致的共振增强作用对 DFWM信号有重要贡献 .另外 ,还用表面效应解释了表面修饰 Cd S纳米粒子相对于裸的 Cd S纳料粒子 (水溶胶 )三阶非线性增强的原因     

纳米Ni-Si3N4-x复合镀层的超声电沉积机理及工艺研究

通过超声电沉积法制备纳米Ni-Si3N4-x复合层,研究超声电沉积纳米复合镀层的机理及工艺.在试验的基础上,主要研究了超声波的机械扰动效应、空化效应及脉冲电流对抑制纳米粒子团聚、控制晶粒成核及生长的作用.结果表明,适度功率超声波的引入,可以抑制镀液中纳米粒子的团聚,与高频、窄脉宽脉冲电流作用相结合,可以提高镀液扩散传质效率,加速纳米粒子与基质金属离子共沉积,使纳米陶瓷粒子均匀分散在镀层中,促进基质金属晶体形核并控制其生长,起到细晶强化的作用.获得了由纳米镍晶(20～60 nm)和纳米Si3N4-x粒子构成的纳米复合镀层.     

介孔二氧化硅粒子表面改性及其在聚甲基丙烯酸甲酯超临界二氧化碳发泡中的应用

采用水热法合成纤维状的SBA-15型介孔二氧化硅粒子,并对其表面和孔道改性用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的超临界二氧化碳发泡,研究了其在聚合物发泡中的异相成核作用。结果表明,该介孔粒子在PMMA发泡过程能够起到一定的异相成核作用,有助于提高泡孔密度,降低泡孔尺寸。该异相成核作用在发泡温度和压力较低时更加明显。同时介孔粒子的表面特性对成核作用有很大的影响,与KH550改性的粒子相比,含氟硅烷改性的粒子具有较高的成核效率。考察发泡复合材料的力学性能发现其拉伸模量较纯聚合物发泡材料有所提高,但提高幅度与未发泡比相差不大。     

轻核原子核结构的研究

原子核由质子和中子组成。对于核子数大于4的轻核原子核，原子核中的质子与中子优先组成α粒子，然后再相互或与剩余的质子和中予组成原子核；更确切地说轻核原子核由中子、质子和α粒子核组成。α粒子以整体和周围的质子、中子、Ⅸ粒子发生作用。根据轻核原予核质子-中子-α粒子结构可以绘制轻核原子核周期表，轻核原子核周期表揭示了轻核原子核的结构、性质变化规律。轻核原子核的性质周期性是原子核结构周期性的外在表现。各个原子核结构不同决定了原子核的性质不同，结构相似的轻核性质相似。