纳米材料中的界面现象

在课程教学中融入科学前沿实例不仅可以阐明所学基本原理的实际意义,还可以为基本原理的灵活应用提供范例,启发学生独立思考能力。界面化学是物理化学课程中的重要学习内容,但由于在常规尺度的多相体系中界面现象并不显著,学生对该部分知识常有忽视。近年来纳米材料已成为国内外研究的热点。纳米材料由于其高界面分子比例而表现出更为显著的界面现象。将界面化学的基本原理应用于纳米材料的研究中,已取得了一系列令人瞩目的成果。本文首先对附加压力、接触角等相关界面现象的基本原理进行梳理,然后分别介绍根据这些基本原理所发展出的分子马达、光控微流控器件、液体门控技术以及超疏水表面四项科技突破。

重庆大学多相流和界面现象研究团队

重庆大学多相流和界面现象研究团队,自成立之初,就确立了明确的学术方向:以国家重大科技需求、突破“卡脖子”技术为导向,从事反应堆热工水力技术、气液两相流相态特性、高精度两相流探测等方面的实验、理论及数值模拟研究工作。涉及压水堆热工水力关键技术、新型反应堆热工水力关键技术、高精度两相流探测技术、多尺度多相流数值模拟等内容。近年来承担了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金联合基金项目(重点支持项目)、军工“973”和军工预研等国家级项目,以及承担了中国核动力研究设计院、中广核研究院有限公司、国电投中央研究院、中国核电工程有限公司等专项课题。研究团队面向反应堆工程领域中两相流关键问题开展科学研究,进行高层次人才培养。团队形成了规范的管理制度,注重研究生的全方位培养,遵循“价值引领-知识探究-能力建设-人格养成”的“四步走”培养理念,科学、合理地制定了研究生培养计划。坚持以培养高层次人才为目标,具有分层分类的管理模式,强调“认知”+“实践”+“交流”+“深化”的循序渐进。已经形成了具有特色鲜明的团队文化,具备了核心凝聚力和向心力,已发展成为国内领先、世界知名的热工水力领域的研究团队之一。

用Cu箔中间层瞬间液相连接SiC_P/Al复合材料的界面现象与连接强度

采用Cu箔作中间层 ,在温度为 85 3K的条件下进行了SiCP/Al复合材料的瞬间液相 (TransientLiquid -Phasebonding ,TLP)连接 ,用扫描电镜观察了连接界面微观形貌 ,测定了接头的剪切强度 ,着重研究了连接时间和压力对界面结构和强度的影响。研究表明 ,不加压连接时 ,由于在界面处形成纯金属带 ,且氧化膜也难以去除 ,接头强度较低 ,约为母材强度的 48% ,接头剪切强度随连接时间延长而增高。连接时施加 0 .2MPa的压力即可显著提高接头强度 ,达到母材强度的 70 % ,且强度随连接时间变化不大。试验还发现 ,用Cu箔中间层无压瞬间液相连接小增强相颗粒、高体积百分含量的SiCp/AlMMCs时 ,接头界面区域没有发现颗粒偏聚 。

重力分离SHS陶瓷内衬复合管界面现象

利用自蔓延高温合成 -重力分离法制备了陶瓷内衬 2 0碳钢、Cr2 5 Ni2 0耐热钢和 1Cr18Ni9Ti不锈钢高炉煤粉喷吹复合管。对其界面现象的研究表明 ,金属 /陶瓷间的结合主要表现为机械结合。其中 ,在不锈钢复合管中除有更强的机械锚固效应外 ,还兼以由 Ti元素扩散而形成的溶解和浸润结合迹象。各复合管经使用后 ,碳钢、耐热钢复合管界面仍表现为机械结合 ,而在不锈钢复合管中 ,钢基中 Ti元素和煤粉中 C元素在界面区富集 ,陶瓷 /金属间过渡区加宽 ,且陶瓷一侧组织中出现 Ti C新相 ,使其结合方式逐渐向扩散结合过渡 。

Al－SiC系润湿性与界面现象的研究

本文通过座滴法测定了真空条件下的几种铝合金与ＳｉＣ的润湿角。研究了温度、合金元素Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ等对Ａｌ－ＳｉＣ系润湿性的影响。并运用金相观察、电子探针能谱分析、扫描电镜、ｘ射线衍射分析研究了Ａｌ－ＳｉＣ系的界面现象。

界面现象与液滴聚并

报导了一个受溶质Marangoni效应影响的液滴聚结的迟缓现象．采用示踪液滴法，对滴加在正戊醇水溶液表面、受自发界而流控制的硝基乙烷液滴的运动和存在状态进行了研究．结果显示，在一定体系中溶质Marangoni效应可导致液滴的悬浮态，并对液滴的聚并产生显著影响．由于界面状态的不同，示踪液滴也表现出完全不同的动力学特征．基于以上认识对液滴运动速率的计算得到了合理的结果．

碳质生物材料的界面现象

要更多地了解碳/碳化硅(C/SiC)复合材料在生理环境中的反应,界面现象的研究极为重要。本研究选用了Ti-6Al-4V,316L不锈钢、Ocr18Ni9Ti不锈钢,Co-Cr—Mo合金,骨水泥和C/SiC作为植入材料、采用光学显微镜(LM)和配有X-光能谱议(EDAX)的扫描电镜(SEM)对界面特性进行了观测,综合结果指出,C/SiC复合材料具有优良的骨组织相容性。

水泥混凝土中的界面现象

论述了混凝土中的水泥、集料内部界面及其与钢筋间的界面作用。提出使用无石灰水泥浆体和水泥浆裹石工艺来改善混凝土界面作用、提高混凝土性能的方法。

表界面现象及双电层模型

介绍了表界面的动电现象和双电层模型的研究状况．

液体界面现象及表面张力的分子动力学模拟

本文利用分子动力学计算机模拟的方法,研究了氪的固-液、液-气和气-固的界面现象。显示了液体的零级径向分布是有序的,与固体相邻的液体部分有类晶结构,固体表面出现了气体吸附层。表面张力计算结果与实验值很好的吻合,证明Lennead-Jones势对球形原子的相互作用作了很好的描述,在表面张力计算中可以忽略去截断效应。

表界面现象和双电层模型在高分子膜上的应用

介绍了表界面现象和双电层模型在高分子膜上的应用以及膜动现象的研究现状．

金属基复合材料液态成形中的界面现象

金属基复合材料液态成形要涉及到液态金属与增强物的润湿、吸附及反应等界面现象，这直接关系到复合材料的质量及性能。本文讨论了液态金属与增强物的润湿性及测定方法以及液相与团相的吸附与界面反应等理论与实践问题。

铝电解中的界面现象

报道了根据多年的研究所观测到的铝电解中几种重要界面现象,涉及冰晶石-氧化铝熔液中碳电极的湿润与渗透、阳极效应、以及金属在电解液中的溶解损失。讨论了这些界面现象的发生机理问题,特别是静电引力与发生阳极效应的关系。

关于润湿及铺展界面现象的教材处理

该文应用热力学原理对润湿及铺展两种界面现象的论述,推导采用较直观的方法,易于学生的理解和掌握。

物理化学教材中有关界面现象的讨论

针对现有物理化学教材中界面现象的相关内容进行了研究,就润湿相关的杨氏方程、附加压力与微液滴的饱和蒸汽压、吸附等温式、吸附动力学和热力学内容提出了一些意见。建议使用润湿角的正弦（cosθ）称为润湿系数,其值1分别对应为不润湿、润湿和铺展的三种情形。同时建议在新编教材中应适当地增加内容,以适应学科研究和应用的最新发展要求。

基于界面现象和胶体化学原理的人文素质教育

本文尝试对传统的大学教育教学模式进行改革,以期构建新型大学教育教学模式。通过将蕴含于物理化学之界面现象和胶体化学中的人生哲理渗透到物理化学课程教学中,对当代大学生进行人文素质教育,从而达到教书育人的目的。

高压塑料电力电缆半导电层界面现象的研究

本文综合分析研究高压塑料电力电缆半导电屏蔽层的场强效应、热效应和界面效应,指出半导电层与绝缘层间的界面效应将从局部放电、水树放电方面影响电缆运行寿命。通过经验公式可以计算界面场强、计算半导电层ε值、限定半导电层ρ值以改善界面场强分布,计算和控制有害杂质尺寸、有害气隙尺寸,克服和减少界面接触不良引起的附加损耗以提高电缆性能和运行寿命。

物理化学课程思政教学设计与实施——以“界面现象”为例

课程思政是落实立德树人根本任务的重要举措。物理化学课程是理工科类专业基础必修课程。本文结合物理化学课程教学面临的问题,采用将知识学习与思政教育有机融合的教学设计理念,并以“界面现象”内容的教学为例,充分挖掘了与界面现象相关的思政素材,并阐述了将知识线与思政线“双线融合”的教学设计思路和教学实施过程,以期为物理化学教师提供整体的课程思政教学设计思路和实例。

项目式翻转学习在表界面现象教学中的尝试

根据物理化学教学现状及教学活动中存在问题,展开了全面分析,并提出了项目驱动式翻转学习的教学模式,对课程项目进行了优化设计,有效展开创新型教学活动,结合表界面现象一章的教学内容,用具体教学案例说明这种新型教学模式的具体实施策略。该模式有助于培养学生思维的独立性和学习的自主性,激发学生的学习积极性,使课堂教学的质量和效果得到明显提高。

多孔新水膜—油水分散体系界面现象研究

研究固体（多孔亲水膜）与油水分散体系之界面现象，从理论和实践上发现和证实了在亲水固体表面附近存在一层不含油珠的纯水粘附层，这纯水层的厚度可达几ｕｍ，它的大小取决于固体及油水分散体系的物化性质，也受体系水力学条件影响。这个结果有利于膜分相机理的研究，也给膜分相的应用设计提供了有益的参考。