基于超材料的无标记光学生物传感

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材料生物传感器具有小型化、集成化、高度灵敏、多功能可定制等突出优点。本文总结了近年来超材料生物传感器在可见光、近红外、中红外以及太赫兹波段的研究进展,包括折射率生物传感、表面增强拉曼散射、表面增强红外吸收和太赫兹生物传感等。     

表面去污剂制备及性能研究

可剥离及自脆性去污剂是目前使用较多的两种表面去污剂,但在实际使用过程中,可剥离型去污剂存在力学性能较差,不易剥离等问题。自脆性去污剂因膜片会发生脆裂,在固化过程中存在造成二次污染的潜在影响。为对表面去污剂的功能进行研究,通过选择不同单体,采用预乳液聚合的方式。制备了两种不同固化形貌的表面去污剂。红外和核磁结果表明,所选择的单体发生了共聚反应。三维深度测试表明在不同物体表明的高度值均小于10μm,去污剂能够很好地与物体表明进行结合,可剥离去污剂当单体配比为m(BA)∶m(MMA)=1∶0.9,其拉伸强度可达5.03 MPa,断裂伸长率可达638%,是一种很好的可剥离去污剂基材。通过对自脆型去污剂单体组合(MAA)与(MMA)的分析,对去污剂固化形貌的控制进行了研究,对自脆性去污剂脆化机理进行了探讨。     

TiO2上的CuAg纳米粒子用于高效乙醛光降解

光降解乙醛(CH3CHO)是一种新型高效的乙醛去除方法，通常采用TiO2作为光催化剂。然而TiO2对乙醛吸附能力较弱，对产物的选择性较低，电子-空穴对重组率较高，严重限制了对乙醛的降解性能。本研究通过在TiO2上负载CuAg纳米粒子(CuAg/TiO2)，成功构建了高效稳定的光催化降解乙醛催化剂，有效解决了TiO2的固有缺陷。在自然光照射下，CuAg/TiO2对乙醛的降解率高达42.49%。连续4轮全光谱光催化降解乙醛，CuAg/TiO2活性均保持在98.89%以上。进一步的机理研究表明，CuAg/TiO2中的CuAg纳米粒子在光照下产生热电子，随后热电子转移到TiO2和吸附在Ag位点上的氧中。CuAg/TiO2上生成的超氧自由基能有效地降解乙醛，从而在乙醛降解过程中表现出优异的性能。     

基于超声合成孔径的物体三维轮廓成像技术

文中研究了采用超声合成孔径技术对物体进行三维轮廓成像的方法,通过超声合成孔径成像的数据得到轮廓线图像。根据探头移动轨迹建立三维坐标系,将轮廓线转换点云数据,其中利用边缘检测提高轮廓线的精度,通过轮廓线间的位置关系得到物体表面数据,结合表面数据复原出物体三维轮廓。实验结果表明,采用超声合成孔径技术可以实现物体的三维成像,是又一种有应用价值三维成像技术。     

表面镀钨金刚石/铜复合材料的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS，对表面镀钨金刚石/铜复合材料进行了数值模拟，研究了金刚石体积分数、金刚石粒径及镀层厚度对表面镀钨金刚石/铜复合材料导热系数和热膨胀系数的影响。结果表明:随着金刚石体积分数的增加、金刚石粒径的增大、镀层厚度的减小，复合材料的导热系数呈现出增加的趋势，与文献数据的变化趋势相符，热膨胀系数受金刚石体积分数影响最大，金刚石粒径选在150~200 μm较为合适。     

基于三维纳米阵列结构的表面增强拉曼技术研究及其在痕量铀酰离子探测中的应用

表面增强拉曼散射(SERS)是一种新型痕量表征技术，其灵敏度高、样品用量少、特征谱易辨识，尤其适用于铀酰离子等危化品的探测。在过去十几年里, 纳米材料和纳米技术在新兴技术和SERS的应用方面获得了长足发展，将先进的纳米制造技术引入了SERS领域。本文总结了利用光刻、原子层沉积等技术，开发了一系列高质量的三维阵列纳米材料作为SERS基底，并应用于痕量铀酰离子的检测。其中，以Al₂O₃、HfO₂等惰性氧化物包裹修饰的银纳米棒三维阵列作为基底，灵敏度高，稳定性好，根据不同特征的拉曼振动频谱，可识别多个不同种态的铀酰离子，检出限低至nmol/L，具有潜在的实际应用价值。     

表面微溶喷涂法制备不对称结构高强度锦纶油水分离材料及其性能研究

使用奥利弗宝对平纹结构的锦纶机织布进行改性,将改性机织布一侧浸泡在质量分数不同的甲酸溶液中,使用喷涂方式把聚四氟乙烯纳米颗粒喷涂在改性机织布表面,得到一侧表面疏水疏油、另一侧表面疏水亲油的油水分离材料。使用X射线光电子能谱仪、接触角测试仪、场发射扫描电子显微镜等对纯锦纶机织布和改性锦纶机织布中元素含量、吸液性能、形貌特征进行分析和表征,并测试了材料的油水分离性能和力学性能。研究表明:当甲酸质量分数为20%时,制备的油水分离材料具有较高的分离效率,拉伸强度为138.97MPa,耐磨性更高、实用性更强,可将其应用于特殊环境的油水分离。     

木纤维对微发泡PVC木塑制品耐候性能的影响

该研究通过木质纤维在PVC木塑复合材料(PVC-WPCs)中的应用,研究了木纤维对制品的表面微观结构及制品的吸水性能的影响,通过配方优化显著地改善了木塑复合材料耐水性及户外耐老化性能。研究结果表明:PVC-WPCs的吸水性随着木纤维的引入,70℃条件下PVC-WPCs饱和吸水率达到4. 73%,同时PVC-WPCs吸水前后色差(ΔE)达到14. 1,制品出现显著的褪色现象;通过制品表面显微结构表征,发现制品表面在木纤维颗粒附近出现明显的破孔,水煮后制品出现显著吸水的同时制品表面粗糙度显著增大;利用碱对木粉进行处理后,可显著提升木纤维与树脂PVC的相容性,显著改善制品的耐水性,同时可显著提升PVC-WPCs制品的耐老化性能,氙灯加速老化3000h后,色差值为5. 6,而常规配方色差值达到24. 3。