μm量级钨掺杂PMP泡沫制备

以聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）为泡沫骨架,m量级钨为掺杂材料,超高分子量聚乙烯（UHWPE）为溶液粘度控制剂,通过热诱导倒相技术实现了低密度钨掺杂聚合物泡沫的制备。实验结果表明：当UHWPE质量分数为25%时,能够实现粒径10 m的钨在泡沫体内的均匀掺杂;泡沫密度为20 mg/cm3时,钨掺杂质量分数最高可达60%。     

毫米量级TMPTA空心泡沫微球的微流控法制备

利用微流控技术实现了毫米量级多元丙烯酸酯(TMPTA)空心泡沫微球的制备。通过对微流体通道的设计与流场分析,获得了具有最佳流场均匀性分布的Y型微流控通道;利用软模板技术实现了Y型通道微流控芯片的组装,并开展了TMPTA泡沫微球的结构控制研究。研究结果表明:在模板尺寸一定的情况下,能够通过调节各相流速实现对微球壁厚和直径的有效控制;微球壳层密度可通过控制单体浓度来调节。通过优化控制条件,实现了密度20~100mg/cm3、直径大于3mm的空心泡沫微球的制备。     

多孔PMP聚合物薄膜微结构控制

将二氧化硅(SiO2)微球为模板材料分散在聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)溶液中,通过对流自组装方法将其涂覆于基片上,经过热致相分离(TIPS)过程形成含SiO2微球模板的PMP薄膜,然后通过氢氟酸(HF)溶液腐蚀除去SiO2微球,获得了具有规则多孔结构的PMP聚合物薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)对含SiO2微球的PMP薄膜以及除去SiO2微球后的PMP多孔薄膜的微结构进行了表征。研究结果表明:SiO2微球在聚合物中呈有序排列,腐蚀除去SiO2微球后PMP薄膜有效复制了SiO2微球形成的有序结构,形成了有序多孔PMP薄膜。     

毫米量级TMPTA空心泡沫微球的微流控法制备

利用微流控技术实现了毫米量级多元丙烯酸酯（TMPTA）空心泡沫微球的制备。通过对微流体通道的设计与流场分析,获得了具有最佳流场均匀性分布的Y型微流控通道;利用软模板技术实现了Y型通道微流控芯片的组装,并开展了TMPTA泡沫微球的结构控制研究。研究结果表明：在模板尺寸一定的情况下,能够通过调节各相流速实现对微球壁厚和直径的有效控制;微球壳层密度可通过控制单体浓度来调节。通过优化控制条件,实现了密度20~100 mg/cm3、直径大于3 mm的空心泡沫微球的制备。     

多孔PMP聚合物薄膜微结构控制

将二氧化硅（SiO2）微球为模板材料分散在聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）溶液中,通过对流自组装方法将其涂覆于基片上,经过热致相分离（TIPS）过程形成含SiO2微球模板的PMP薄膜,然后通过氢氟酸（HF）溶液腐蚀除去SiO2微球,获得了具有规则多孔结构的PMP聚合物薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）对含SiO2微球的PMP薄膜以及除去SiO2微球后的PMP多孔薄膜的微结构进行了表征。研究结果表明:SiO2微球在聚合物中呈有序排列,腐蚀除去SiO2微球后PMP薄膜有效复制了SiO2微球形成的有序结构,形成了有序多孔PMP薄膜。     

T型微通道制备可控粒径SiO2的微球数值模拟

通过数值模拟对T型通道中微液滴粒径控制的主要因素进行探讨,并结合实验验证确定了稳定控制液滴粒径的条件。结果表明离散相与连续相入口管径比及流速比是控制粒径的主要因素,并获得了50,80,120 m粒径的SiO2微球（入口管径比为5,流速比为4,6,10）,其球形度大于93%,单分散性小于5%。实验结果与数值模拟匹配性较好。     

T型微通道制备可控粒径SiO2的微球数值模拟

通过数值模拟对T型通道中微液滴粒径控制的主要因素进行探讨,并结合实验验证确定了稳定控制液滴粒径的条件。结果表明离散相与连续相入口管径比及流速比是控制粒径的主要因素,并获得了50,80,120 m粒径的SiO2微球（入口管径比为5,流速比为4,6,10）,其球形度大于93%,单分散性小于5%。实验结果与数值模拟匹配性较好。     

低密度Cu掺杂SiO2复合气凝胶的制备及表征

分别以正硅酸甲酯、醋酸铜为硅源和铜源,通过溶胶凝胶法及CO2超临界干燥技术制备了一系列Cu掺杂SiO2复合气凝胶。采用红外谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、比表面积和孔隙度分析仪（BET）、动态热机械分析仪（DMA）对样品进行了表征。结果表明随着铜含量的增加,复合气凝胶密度增加,比表面积降低,平均孔径增加,实际掺杂比与理论掺杂比对应增加。该复合气凝胶具有三维网状结构,密度低（＜40 mg/cm3）,比表面积高（＞390 m2/g）,成型性较好,有望应用于惯性约束聚变（ICF）实验。     

微流控法二乙烯基苯乳液粒子成型机理研究

采用相界面跟踪(V()F)数值模拟方法,研究了轴流型微流控芯片中流速比、界面张力、粘度等对乳液粒子粒径的影响。模拟结果表明:乳液粒子粒径与流速比的对数存在线性关系,在一定范围内,当流速比增大时,粒径变小;当界面张力小于0.025 N/m时,乳液粒径随界面张力增大而增加,当界面张力超过0.03N/m时,乳液粒径变化趋于平缓;分散相粘度对乳液粒径的影响甚微。以聚乙烯醇(PVA)水溶液为连续相,二乙烯基苯(DVB)溶液为分散相,采用自制的聚二甲基硅氧烷(PDMS)轴流型微流控芯进行了DVB乳液粒子成型实验研究,获得了0.5~3.0 mm的DVB乳液粒子。