含羧基磁性高分子微球的合成与表征

在共沉淀法合成超细磁粉的基础上，以苯乙烯(St)和丙烯酸为共聚单体，以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，用分散聚合法得到了含羧基的具有核壳结构的磁性高分子微球。采用XRD、TEM、SEM、IR等对样品进行了表征。表征结果表明：制备的磁粉为Fe₃O₄单相，磁粉的粒径为10 nm左右，微球粒径大约在1～5 μm，呈球形，微球中存在羧基。VSM磁性能测试结果表明：用PEG4000作为表面活性剂时，样品的磁性能最强。分散剂和分散介质对微球形貌和粒度均有影响。     

基于微纳结构的高灵敏度柔性压力传感器

近年来,随着互联网和人工智能的发展和普及,轻薄便捷、电子性能优异的柔性压力传感器作为可穿戴电子设备的核心器件,拥有了越来越广阔的市场。柔性压力传感器具有灵活柔韧、可折叠、传感性能优异等优点,因而在电子皮肤、运动检测、医疗监测和人机界面等方面已引起广泛的关注。构筑微纳结构是提高压力传感器灵敏度和传感性能的关键。基于此,本文首先总结了高灵敏度压力传感器的传感机制(压阻式、电容式、压电式和摩擦电式)和关键性能参数(灵敏度、压力检测范围、检测限、响应/恢复时间、循环稳定性和线性度等),然后归纳了利用基材构建表面微纳结构(微凸结构、荆棘结构和褶皱结构)和利用导电材料构建微纳结构(微球结构、海胆状结构、蜂窝状结构)的柔性压力传感器的研究进展及其优缺点,总结了基于微纳结构的高灵敏度柔性压力传感器在脉搏监测、电子皮肤、运动检测和人机界面等方面的应用现状。最后,从今后应用的角度出发,概述了高灵敏度柔性压力传感器即将面临的挑战及未来发展方向。     

超声辅助制备超疏水聚丙烯表面花瓣状微纳结构

超疏水微纳结构表面广泛应用于自清洁、防冰、抗菌、柔性传感等领域,但其制备工艺仍面临一定的挑战.以阳极氧化铝(AAO)膜为模板,采用热压印在聚丙烯(PP)表面成型了规整的纳米结构阵列.对纳米结构阵列进行超声处理,在超声空化作用下,PP表面纳米结构转变为类花瓣状微纳结构.结果表明,经超声处理后的微纳结构PP表面的接触角从152.3°上升至160.0°,滚动角从11.5°降低至1.8°,表面黏附力从75μN降低至38μN,呈现典型的超疏水低黏附特性且其自清洁效应明显.采用模板法与超声辅助相结合的方法制备超疏水微纳表面具有方便快捷、成本低廉、效果显著的优点,有望应用于工业生产领域.     

微纳结构富锂锰基层状正极材料的形貌调控与储锂性能

以金属醋酸盐为原料, 尿素为沉淀剂, 采用水热法辅助高温煅烧制备了三维微纳结构富锂锰基层状材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂. 通过调整反应溶剂实现了镍钴锰碳酸盐前驱体向球状和纺锤体状的导向性生长. 其中纺锤体状富锂材料在0.1C倍率下首次放电容量接近300 mA·h/g, 在5C大倍率下放电容量能够达到92 mA·h/g, 在0.5C倍率下循环70周容量保留率能够达到85%.     

多孔微纳结构富锂正极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2的制备及其电化学性能

采用碳酸盐共沉淀与燃烧法相结合的方法制备得到了多孔微纳球形结构的富锂正极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2。借助X射线衍射(XRD)分析、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能。结果表明该方法制备出的材料是由一次颗粒径约300 nm的小颗粒组成的多孔微纳球形结构,比表面积为13 m2·g~(-1),具有完善的α-NaFeO_2层状结构(空间群为R3m)。电化学性能测试结果证实该材料具有优异的高容量、高循环稳定性和高倍率性能。在2.0~4.8 V,电流密度为0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C时的放电比容量分别为:266、254、235、205、186、149和107 m Ah·g~(-1);在0.5C下循环100次后,放电比容量仍为217 m Ah·g~(-1)(容量保持率为94%)。     

魔方状微纳结构BaTiO3的制备及其压电催化性能

在简单溶剂热条件下,通过控制钡、钛物质的量之比制备了魔方状微纳结构BaTiO₃粉体,并以5 mg·L^-1罗丹明B(RhB)溶液为降解对象测试其压电催化性能。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱对所制备粉体的物化性质进行详细表征,并测试其压电、光催化活性及循环稳定性。结果表明,钡、钛物质的量之比为1∶1时,合成的粉体为由立方体组装而成的魔方状四方相结构的BaTiO₃。在40 kHz、360 W的超声条件下,180 min内的降解率达90%,5次循环后的降解率为79.7%,变化率为11.4%,优于其光催化性能,具备优异的压电催化活性及循环稳定性。     

异质中空结构微纳材料的构建

异质中空结构是指壳层由不同成分组成的空心微纳结构.通过对异质中空结构的表面性质和传质过程进行调控,可以调控经过中空结构的物质及能量.目前,异质中空结构在太阳能转化、气体传感、电化学储能和药物运输等领域展示出了优异的性能,对异质中空结构的设计与构建已成为新型多功能先进材料研究的前沿领域.本文总结了异质中空结构的种类、特征和性能优势,重点描述了各类异质中空结构的制备方法,并探讨了异质中空结构微纳材料面临的挑战及发展趋势.     

四水合均苯三甲酸二氢钴的合成、结构和磁性

利用水热法在均苯三甲酸、六水氯化钴、甲酸铵和水的体系中合成了四水合均苯三甲酸二氢钴。该化合物晶体属于单斜晶系,对应的空间群为P2₁/c。磁性测量表明该化合物的钴离子之间存在反铁磁的相互作用,但直至2 K时也没有观察到磁有序。     

双光子光聚合与功能微纳结构制备

随着纳米光电子学及生物医学组织工程领域的发展,器件的小型化、结构多样化及高度集成化,给微纳结构与器件制造领域带来了新的挑战。本文围绕飞秒激光双光子聚合技术,简要综述了双光子光聚合基本原理与双光子引发剂分子的研究进展,并对飞秒激光双光子聚合技术在功能微纳结构与器件制备中的应用及发展前景进行了展望。     

超疏水表面微纳二级结构对冷凝液滴最终状态的影响

从超疏水表面(SHS)上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel或Cassie液滴过程中界面能量的变化,并以界面能曲线降低、是否取最小值为判据,确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明:在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,呈现Wenzel状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构,且纳米结构的表面空气面积分率较高时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie状态,因此可以自发地形成Cassie液滴.还计算了文献中具有不同结构参数的SHS上冷凝液滴的状态和接触角,并与实验结果进行了比较,结果表明,计算的冷凝液滴状态与实验观察结果完全吻合.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在SHS上呈现Cassie状态的重要因素.     

中空磁性金属微纳米材料种类及合成方法的研究进展

中空磁性金属微纳米材料在国防民生、新型能源、环境修复、生物医学等诸多领域应用广泛,高效合成性能优异的该材料一直是材料化学的研究热点。综述了中空磁性金属微纳米材料的种类及合成方法的研究进展,为进一步研发和优化该材料提供参考。     

中空磁性金属微纳米材料的特性及应用研究进展

中空磁性金属微纳米材料因其具有超大比表面积,生物相容性及优异的电、光、化学和磁特性,在国防民生、催化、能源环境、生物医学等领域广泛应用。结合国内外研究现状,就中空磁性金属微纳米材料的吸波性能、催化特性、电化学特性、生物相容性和磁特性及其应用等方面的研究进展、尚存问题和未来发展趋势展开述评。     

超疏水性聚苯胺微/纳米结构的合成及防腐蚀性能

以苯胺为单体, 过硫酸铵为氧化剂, 通过改变不同的掺杂剂, 采用"无模板"法合成了具有不同浸润性的聚苯胺微/纳米结构, 并得到超疏水聚苯胺微/纳米结构. 采用红外吸收光谱、 紫外-可见吸收光谱、 X射线衍射及扫描电镜对聚苯胺微/纳米结构及形貌进行了表征, 测定了聚苯胺微/纳米结构的接触角, 并通过Tafel极化曲线和电化学交流阻抗研究了不同疏水性的聚苯胺微/纳米结构在0.1 mol/L H₂SO₄溶液中对碳钢的腐蚀防护作用, 探讨了聚苯胺微/纳米结构的表面浸润性对腐蚀防护性能的影响. 研究结果表明, 随着聚苯胺微/纳米结构疏水性的增强, 对碳钢的腐蚀防护作用增强, 当掺杂剂为全氟辛酸时所制备的超水聚苯胺微/纳米结构表现出最佳的防腐蚀性能(η= 94.70%).     

有机太阳能电池给受体材料界面的微纳结构调控

有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备等优势,引起了人们极大的关注并成为现阶段有机电子学研究的重要热点之一。有机功能层中电子给体和受体界面特性对电池的功率转换效率影响很大,通过给受体界面的微纳结构化,可扩大给受体的接触面积、缩短给体和受体的距离、增强光吸收,能产生更多激子并促进激子有效分离,从而有效提高器件的电池效率。本文综述了纳米压印、自组装、溶剂挥发以及模板法等调控微纳结构的技术和方法,总结了基于微纳结构构建有机光伏器件的发展现状,并对目前微纳结构化方法和光伏应用中存在问题和研究重点做了简要评述,最后展望了该研究领域下一步的发展方向和应用前景。     

基于微纳结构液体灌注的超滑表面的制备与应用

超滑表面利用其基底上的微纳结构通过毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中,孔隙中浸润的润滑油在基底形成一层动态油膜,油膜与不溶液体的液-液界面代替了固体与液体的固-液界面,从而大幅减少了滑动阻力。与传统具有类似低滚动角特性的超疏水和超疏油表面相比,孔隙中填充润滑油比空气具有更好的压力稳定性,而且润滑油的毛细流动性使得超滑表面具有良好的自修复能力。由于其明显的优势,近些年超滑表面已成为国际学术界研究热点,应用也拓展到防结冰、强化传热、减阻、抗生物黏附、微流控等领域。目前超滑表面研究仍存在重要挑战,例如如何避免润滑油的挥发带来的性能退化、如何针对各种材质和结构设计合适的加工工艺制备微纳结构等,这些问题限制了超滑表面的广泛应用。本文综述了超滑表面的制备工艺以及应用,分析了现存的问题,并且对超滑表面未来的发展趋势进行了展望。     

微纳米图案化表面对细胞行为的影响

在再生医学领域中,材料对细胞生长和组织修复的调节作用一直是极为关键的问题.随着表面图案化技术的发展,在材料表面制备规则、可控、种类多样的图案化区域成为可能,因而该技术被广泛应用于再生医学、组织工程以及细胞诊断等相关学科领域.通过微纳米表面图案化方法,改变材料的化学性质和拓扑结构,从而实现对细胞粘附、迁移、增殖、凋亡、基...     

微流控技术在微/纳米材料合成中的研究进展

微/纳米材料因其尺度的微小而具有异于宏观材料的特殊性质, 在多个领域都有着丰富的应用. 近年来, 微流控技术因其微量、高效、高通量、微型化、集成化和自动化等独特的优势在微/纳米材料的合成中引起了广泛的关注. 本综述从微反应器的结构形式及反应方式两个角度进行分类, 介绍了微流控技术在无机材料、有机材料和复合材料中的具体应用, 并对该领域未来的主要发展趋势进行了展望. 微流控技术为微/纳米材料的合成提供了新的思路和方法, 在工业生产和学术研究中都蕴含着丰富的可能性和巨大的潜力.     

钒氧化物微/纳米空心球的制备技术的研究

钒氧化物微/纳米空心球由于具有比表面积高、负载容量大、密度低等特性,在催化剂、传感器、锂离子电池、电池阴极材料等相关行业中有着广泛的应用前景和研究价值。本文综述了钒氧化物微/纳米空心球材料的制备方法(包括软模板剂法、硬模板剂法、水热合成法和溶剂热合成法)及相关研究进展,并对今后的研究方向进行了展望。     

油-水界面反应制备不同微/纳结构的系列金属硫化物

利用二硫化碳与水不混溶的特点,设计了油相为溶有单质硫的二硫化碳溶液、水相为金属盐水溶液的两相体系,在100 ℃溶剂热条件下发生反应,制备出具有不同微/纳结构的系列金属硫化物,如CdS、PbS和CuS枝晶、ZnS微米球和Ag₂S花生状纳米球结构等,证实了该合成方法具有通用性。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对产物进行成分与结构的表征,提出了油-水界面反应制备微/纳结构金属硫化物的可能机理,并用荧光分光光度计(PL)对产物的光学性质进行了研究。     

聚合物微纳米管的制备技术

由于聚合物微纳米管独特的一维中空结构和性能多样性,在分离、电子器件、催化剂负载、药物释放等方面具有广泛的应用前景,本文结合最新的研究进展,总结了聚合物微纳米管的制备方法,并重点介绍了硬模板法、软模板法和无模板法的特点。