氧化硅空心微球的制备及表面形貌的调控

采用改进的St(o)ber溶胶凝胶法制备聚苯乙烯(PS)/氧化硅(Silica)复合微球,研究了添加油酸对复合微球形貌的影响.微球在经过500℃高温煅烧后,得到氧化硅空心微球.应用HPPS、Zeta电位分析、TEM、SEM、氮气吸附等手段对空心微球进行研究,证实了在包裹过程中油酸与氨水作用生成的油酸铵吸附在聚苯乙烯微球表面,增加模板微球表面电势从而有利于氧化硅粒子在其表面成核生长.此外油酸与硅羟基之间形成氢键增加氧化硅的生长点,增加了氧化硅壳层的密实程度.     

模板剂去除方法对介孔氧化硅纳米球的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,在碱性条件下反应,分别采用煅烧法和酸化乙醇回流萃取法去除氧化硅中的模板剂,获得了直径为100nm分布均匀的六方有序的介孔氧化硅纳米球(MSN)。通过热失重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、小角度X射线衍射(SAXRD)和氮气吸附-脱附对MSN中CTAB的残余量和介孔结构进行了表征。结果表明:煅烧法能够彻底去除模板剂,萃取法只能去除80%左右的模板剂;随着萃取时间的延长和萃取次数的增加,MSN的孔径和孔容有所增加,其中6h回流萃取4次去除模板剂后得到的MSN的比表面积、孔容、孔径最大,分别为944.31m2.g-1、1.89cm3.g-1和2.56nm。     

用P(MMA-BA)聚合物软球制备弹性胶体晶体薄膜

采用自组装甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯的共聚物P(MMA-BA)软球的方法制备在润湿状态下具有明亮的颜色的弹性胶体晶体膜.弹性胶体晶体膜完全由软球自组装而成,因此它的拉伸能力不低于500％,弥补了刚性微球自组装而成的胶体光子晶体膜的不足.在软球中引入了疏水基团,当膜被水浸泡后,水分子进入到软球之间的结合处,使得原先融合在一起的软球由于疏水作用而相互排斥,使结合在一起的软球相互分离.实验结果显示制备出较好的弹性胶体晶体膜的VBA∶VMMA大于1.22,当该比值介于1.86和2.33之间时,制备出的弹性胶体晶体膜具有最佳的韧性和可拉伸性.     

中空介孔氧化硅微球的合成及改性研究进展

中空介孔氧化硅微球(HMSS)具有独特的结构和优异的物化性质,例如比表面积大、密度低、稳定性高、生物相容性好、表面渗透性强等,成为新型材料研究和开发的热点,广泛应用于催化、医药、环保、食品等领域。通过合成及改性方法总结了近年HMSS的研究进展,将合成方法分为软模板法、硬模板法和原位模板法,将改性方法分为化学改性法、物理改性法和原位改性法,并进行细化和优缺点说明。在此基础上,对HMSS今后发展方向进行展望。     

单分散介孔氧化硅微球的粒径可控制备

在中性醇-水体系中,采用月桂胺(DDA)为导向剂,通过调整反应物组分的剂量比,研究了具有蠕虫状介孔的单分散氧化硅微球粒径可调控行为。实验表明,当月桂胺与正硅酸乙酯的摩尔比为0.4,正硅酸乙酯的浓度范围在0.138~0.248mol/L之间,改变水/醇比例,可以实现微球粒径在50nm~1μm之间的调控。该方法简单易行,制备得到的微球尺寸均匀,单分散性好,BJH孔径在1.4nm左右。粒径可控的单分散介孔氧化硅微球,通过表面有机化修饰,可以成为改变流体流变行为的优秀添加介质。     

硅基图案化HfO2表面微结构的制备和表征

结合光刻印技术和HfO2液相自组装沉积成膜技术,在单晶硅表面成功地制备了具有微米级图案结构的HfO2薄膜,该硅基图案化HfO2微结构近来在工业界特别是微电子领域引起极度的关注.X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)显示,在图案区域成功制备了HfO2薄膜,EDS能谱测试显示了图案区域的HfO2薄膜的化学组成.     

细乳液法合成单核核壳结构氧化硅/聚苯乙烯复合微球

采用细乳液聚合法,以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)表面改性的直径50nm的氧化硅粒子为核,在乳化剂、助乳化剂、引发剂存在的情况下制备了小粒径、单核核壳结构氧化硅/聚苯乙烯纳米复合微球.研究表明,苯乙烯的浓度、超声细乳化时间,是制备这种小粒径、单分散、单核核壳结构的氧化硅/聚苯乙烯纳米复合微球的关键因素.透射电镜(TEM)的观察显示,在优化的实验条件下,可以制得平均粒径95nm,壳厚20nm,粒径均一、球形规整度较好、单核核壳结构的氧化硅/聚苯乙烯纳米复合微球.其平均粒径远低于用其它聚合方法制备的复合微球.     

软粘土流变微结构突变模型与试验研究

软粘土的力学特性是粘土颗粒在荷载下的微观力学行为的宏观表现,对于软粘土微观方面的研究是了解其宏观性质的基础.该文通过唯象理论的方法建立的软粘土微结构突变模型与本构关系,能够描述软粘土流变固结的力学特性.通过一维流变固结试验对理论进行了验证,试验曲线可以用软粘土的微观特性加以解释.利用最小二乘法对模型中的参数进行了拟合,拟合曲线与试验值的符合程度较好,拟合参数的变化特点同样能体现出软粘土微观结构的力学特性.     

单分散聚苯乙烯微球的制备及其模板表面形貌分析

以丙烯酸为分散剂、过硫酸铵为引发剂、水为分散介质进行了聚苯乙烯微球的制备,讨论了丙烯酸浓度、引发剂浓度、pH值、反应时间与温度等因素对微球制备的影响规律并确定了最佳的制备工艺参数。采用旋涂法制备聚苯乙烯微球模板,并发现其表面排布存在两种排列方式:(1)呈现面心立方〈100〉面的排列方式;(2)呈现面心立方〈111〉面的排列方式。     

大尺寸仿生微结构表面防污涂层制备及性能研究

鲨鱼、海豚等海洋生物的表皮结构具有防污功能,猪笼草的口缘区具有液膜单向传递特征,这些表面结构形貌可为船舶涂层的防污和减阻设计提供重要依据。根据鲨鱼皮表面肋条状结构、猪笼草口缘区单向沟槽和弧形结构,设计简化单向V型沟槽微结构形貌,并结合CFD模拟计算分析V型沟槽减阻性能,确定了仿生微结构的形貌及尺寸。利用皮秒激光刻蚀技术,在铝合金基材表面刻蚀微结构形貌模板,然后在未完全固化的防污涂层表面压印,通过对软/硬模板、固化时间、压印压强等工艺条件参数的考察及优化,制备出较大尺寸的仿生微结构表面涂层。使用三维形貌测试仪、接触角测试仪等表征仿生微结构涂层表面,并进行多海域实海浸泡性能实验。结果显示,该仿生涂层表面微沟槽间距为90.8 μm,深度为60.3 μm,其表面接触角为121.7°,微结构形貌均匀,具有良好的实海防污性能。     

表面修饰二氧化硅微球的制备、表征及分散性能

采用一步法制备了亚微米纯二氧化硅微球及8种有机硅表面修饰的二氧化硅微球,用扫描电镜、氮吸附、零电荷点测定等方法对微球进行了表征,对比研究了微球在不同介质中的分散性能。所有微球都呈球形,形貌较好,依表面修饰基团的不同,粒子直径在0.42~0.54nm之间。所有微球均为实心,比表面积均小于21m2/g。微球的零电荷点在8.25~8.93之间变化。粒子经过表面修饰后,在不同介质中表现出了不同的分散行为,微球的分散行为可以由微球的亲水及疏水性,以及DLVO理论得到基本解释。     

单分散二氧化硅形成过程中TEM观察和形成机理

利用透射电子显微镜（TEM）首次观察到了生长过程中的单分散二氧化硅颗粒内部结构.在生长初期,单分散二氧化硅由结构疏松的絮状SiO₂组成;而在生长过程的中后期由结构密实的SiO₂组成．基于TEM观察结果和生长过程中其它现象的研究,提出了单分散二氧化硅形成机理,利用该基理对一些实验现象进行了分析和讨论．     

十八烷基三甲基溴化铵为模板合成有序介孔氧化硅及其表征

利用表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)为模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、盐酸为催化剂,在较低的表面活性剂浓度下(小于4%)合成了介孔氧化硅,并研究了不同的反应条件对介孔结构及有序度的影响。在热乙醇萃取或者高温煅烧除去模板剂之后,利用红外(IR)、X射线电子衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及N2的吸附-脱附曲线对合成的介孔材料进行了表征。结果表明,合成的介孔氧化硅具有MCM-41型有序的孔道结构、大的孔体积(不小于1cm3/g)和BET比表面积(不小于1400m2/g),孔径均一且分布较窄。     

核-壳式聚苯乙烯/二氧化硅复合微球及空腔硅球的制备

利用层层自组装的方法制备了粒径和组成可裁剪、具有核-壳式结构的单分散聚苯乙烯(PS)/二氧化硅(SiO₂)复合微球.对复合微球进行热处理除去有机物中心,制备出壁厚可剪裁的空腔硅球.透射电镜(TEM)照片显示二氧化硅纳米颗粒在中心外生成均匀壳层,而煅烧后则可得到轮廓分明的球形空腔;热重分析(TG)说明复合球体的硅含量随着所组装的纳米二氧化硅的粒径的增加而增加;比较PS、SiO₂、复合球体及热处理后的粉体的红外光谱,可分别验证二氧化硅的成功组装和热处理过程中作为中心的PS的完全去除.在吸附相同层的前提下,随着所选用的二氧化硅纳米粒子(10um,20um,40um)的粒径的增大,复合微球的粒径增大,空腔球体的壁厚增加.     

单分散SiO_2胶体光子晶体的自组装制备与表征(英文)

使用Stber法化学合成了粒径在200-350nm之间的单分散SiO2,采用垂直沉积技术自组装制备了胶体晶体薄膜。通过扫描电镜与分光光度计对样品的微观结构与透过光谱进行了表征,结果表明,组成胶体晶体的SiO2微球呈面心立方结构,膜层的厚度可以通过胶体溶液的浓度加以控制,胶体膜层透射光谱中出现的峰值位置取决于SiO2微球的大小,并且与布拉格定律理论计算的结果相一致,透射光谱中光学阻带的深度可以通过改变胶体悬浮液中SiO2颗粒的体积分数来调控。     

氧化铝微纳结构材料的研究进展

氧化铝微纳结构材料由于具有特殊的形貌、高比表面积、高介电常数、高的热和化学稳定性等特性,以及可以作为构筑单元,采用自下而上的方法合成各种超级结构材料,从而使其在吸收剂、催化剂裁体、陶瓷材料、耐磨材料和新结构材料合成等诸多领域得到重要应用,已成为当前纳米材料科学领域的前沿和热点.结合近年来国内外的最新研究进展对氧化铝微纳结构材料的制备方法、表征和物性研究等进行了综述,并对其发展趋势和前景进行了展望.     

微纳结构叶状铜的水热制备条件研究

借助X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征,利用CuSO4·5H2O和NaOH为主要原料,考察了作为还原剂的多元醇种类、多元醇的量、水热反应温度、NaOH的量等条件对产物铜的形貌的影响.结果表明:在所研究范围内,要得到具有微纳结构的叶状铜的水热制备条件是:D-山梨醇作还原剂,醇与Cu2 的摩尔比不超过1/2,水热温度为180℃,NaOH的量不影响叶状铜的形成.     

Effects of Micro Silica on Permeability of Plastic Concrete

Water tightness and seepage control are important considerations in the design and construction of dams. Plastic concrete cut-off walls are one of the effective means for seepage control in earth dams constructed on permeable substrate. An important requirement for the plastic concrete in such applications is adequate strength for the design loads and low enough permeability to meet the water tightness requirements of the dam. As permeability of cement-based materials, such as concrete, is mainly dependent on water to cement ratio, the permeability of plastic concretes is much higher than those of normal concretes. It is thus apparent that the achieving to low permeability is an important problem in plastic concrete. So a method, which could reduce the permeability of plastic concretes without unduly increasing their elastic modulus, would provide considerable technical advantages. In the present research, the possibility of lowering the permeability of plastic concrete thorough replacement of a portion of cement by micro silica was investigated. The aim of the experimental research was to investigate the effects of various levels of cement replacement by micro silica, including 0%, 3%, 6%, 9%, 12% and 15% on strength and permeability of plastic concrete. The results illustrate that the use of micro silica for replacement of some of the cement content in plastic concrete results in very substantial decrease in permeability. Obtained results show that through the use of micro silica in plastic concrete, it is possible to keep the strength and elastic modulus at the level of control mix and still achieve to reduction in permeability.     

聚合物基微纳米复合材料的制备及微型注塑加工研究

微型高分子功能器件具有独特优点,发展迅速,应用广泛,是当今科学技术的重要前沿,迫切需要发展高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,实现其微型注塑加工。介绍了近年来作者课题组在聚合物基微纳米复合材料制备及其微型注塑加工方面的研究进展:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、纳米复合、分子复合及熔融共混技术等制备适合于微成型加工的高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,如尼龙11/钛酸钡压电复合材料、聚乙烯醇/羟基磷灰石生物医用纳米复合材料、聚氨酯/碳纳米管导电复合材料等。解决了微纳米填料难分散、复合体系难加工的难题,实现了聚合物基微纳米功能复合材料的微型注塑加工,研究了其流变行为和充填行为,调控和优化了微型制品的结构与性能,为制备高性能多功能的聚合物微型器件提供了新材料、新技术和新理论。