分子水平上的虚拟仿真实验之思政元素的挖掘与提炼——以“高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算”项目为例

高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算,是分子水平上的虚拟仿真实验项目,结合诺贝尔奖获得者de Gennes和P.J.Flory的理论工作、由项目组自身教研成果转化、师生合作研发而成。与小分子化合物相比,高分子的研究方法有很大的不同,特别是需要采用统计方法来描述高分子链的构象、形态,计算高分子链的平均尺寸,这是经典的物理化学方法所不能完成的。本项目从研发到教学实践、再经改进,教学内容的更新优化中,自然融入了诺贝尔奖成果、哲学思想、科学思维、学科发展史、教研成果等多个维度的思政元素。

长链脂肪酸LB膜的X射线衍射研究

利用Langmuir-Blodgett技术制备了硬脂酸、花生酸及其混合酸的多层LB膜。用低角X射线衍射研究了它们的周期结构,硬脂酸和花生酸的LB膜在2θ=0.8°～23°的范围内分别出现13个和12个布拉格衍射峰,由此计算了它们的等同周期。用模型计算了它们衍射峰的强度,得到了与实验一致的衍射强度奇偶起伏的结果。在混合酸的LB膜中,可以观察到等同周期随混合比变化的规律。

在“高聚物的结构与性能”课程中讲透高聚物的特点

通过对高分子链的柔性、聚合物独有的熵弹性、显著的粘弹性、特有的描述链段运动的WLF方程、可能实现的大尺寸取向和小尺寸解取向、银纹、单链凝聚态、折叠链片晶和伸直链晶体、分子量的多分散性、高分子溶液特性和高聚物熔体的弹性行为等的讨论 ,希望能突出“高聚物的结构与性能”课程中高聚物的特点。

如何理解橡胶高弹性的特点

橡胶的物理力学性能是极其特殊的,它兼备了固体、液体和气体的某些性质。橡胶高弹性具有可逆弹性形变大、弹性模量(高弹模量)小、高弹模量随温度增加而增加和快速拉伸(绝热过程)橡胶会因放热而升温等特点,而最为特殊的是橡胶高弹性本质上是一种熵弹性。

8,10-二炔廿五碳酸LB膜的周期结构

合成了8,10-二炔廿五碳酸,在玻璃片、石英片和镀金片上沉积了它的LB膜,X-射线衍射研究了LB膜的周期结构和聚合对它的影响。在2θ=1°—15°范围内观察到了多达7个布拉格衍射峰。由此计算了等同周期和分子在基片上的倾斜角。用分子模型计算了衍射峰强度,得到了与实验结果相符合的衍射峰强度奇偶起伏现象。

Langmuir单分子膜的动态稳定性

应用KSVLB - 50 0 0型Langmuir膜天平的VISCOS模式 ,对硬脂酸和 19,2 1-二炔廿二碳酸 (DDA)单分子膜在有无亚相离子、不同目标膜压、不同膜障振动频率和不同温度下的动态稳定性作了研究。实验表明 ,单分子膜的目标膜压越低 ,膜障交变振动的频率越低 ,单分子膜越稳定 ,亚相中加有金属正离子对单分子膜的动态稳定性也有利。

高分子物理实验课初探

高分子物理课的选取应充分考虑揭示聚合物与小分子化合物在结构与性能上的显著差别 ,并尽量反映高分子物理的科研成果。自己动手组建装置 ,并尽量把计算机技术引入到高分子物理实验教学中。

LB技术制备双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯及其聚合物的沉积薄膜

LB(Langmuir-Blodgett)技术是人为排列分子的一项技术。由LB技术制备的LB膜高度规整又极薄,有望在微电子学(分子电子器件)和集成光学(非线性光学器件)等高技术领域中得到应用。本文利用LB技术制备了端头不具备亲水基团的双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(TS)的沉积薄膜,用X-射线衍射研究了TS及其聚合物PTS沉积薄膜的分子排列情况。

聚酰亚胺LB膜研究 Ⅱ.聚酰胺酸N,N-二甲基十八铵盐LB膜的表征和热分解性能

聚酰胺酸Ｎ，Ｎ－二甲基十八铵盐ＬＢ膜具有严格排列的周期结构，其亚胺化可以在比聚酰胺酸更为温和的条件下进行。测定了沉积在单晶硅片上的聚酰亚胺涂膜的热分解性能。于真空和高温下聚酰亚胺ＬＢ膜会热解并与基片硅反应而生成规则结构的ＳｉＣ准单晶膜。

环氧树脂-三乙醇胺体系固化行为的预估

应用Flory凝胶化理论和非平衡态热力学涨落理论对环氧树脂-三乙醇胺体系不同温度下的凝胶化时间t_g和t_g以后树脂体系的固化行为进行了预估。动态扭振的实验表明,理论预估与实验有良好的相符。

8,10-二炔二十五碳酸LB膜的聚合

Langmuir-Blodgett膜(LB膜)具有特殊的功能和生物活性,在现代高技术中有广泛的应用。本文合成了一个长链炔酸——8,10-二炔二十五碳酸,并研究其LB膜的聚合。 8,10-二炔二十五碳酸的氯仿溶液(10^(-3)g/mL)在简易水槽上铺展,亚相水中含3×10^(-4)mol/L CdCl_2。用丝线作膜障,油酸作推进油,以0.4 cm/min速度拉制成Y型LB膜。

花生酸LB膜周期结构的环境稳定性

花生酸ＬＢ膜周期结构的环境稳定性何平笙，管水云，李春娥（中国科学技术大学材料科学与工程系，合肥，２３００２６）关键词Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜，Ｘ射线衍射，氨和ＨＣｌ溶液蒸汽处理，花生酸铅、镉、钡Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜（ＬＢ膜...

动态扭振法及其在环氧树脂固化过程研究中的应用

本文改进了动态扭振的橡胶硫化仪.通过测定不同温度下环氧树脂E51-咪唑体系的等温固化曲线上的凝胶化时间推算该体系的固化反应表观活化能为12.9千卡/摩尔.测定了E51-三乙醇胺体系在100℃下的等温固化曲线,推得反应是一级反应,在凝胶点时的反应程度为48.2%,与理论值50%相当接近.

动态扭振法观察环氧树脂/蒙脱土插层聚合物的二次固化

The isothermal cure behavior of epoxy/polyamide/montmorillonite(3 wt%) system has been investigated with the dynamic torsiond vibration method at four temperatures of 53 ℃、61 ℃、77 ℃ and 78 ℃ respectively. The gel timest g of the system were determined and the apparent cure activation energy E a was etimated with Flory’s gelation theory, E a=56.8 kJ/mol.The two cure processes in epoxy/polyamide/clay (3 wt%) system were observed, they are eltragallery cure process and intergallery one, which is influenced by the intercalating agent of hexadecyl trimethyl ammonium bromide in epoxy resin.

高聚物粘弹性力学模型的等当性

以描述高聚物粘弹性的三元件模型之一的弹簧与沃-开氏并联单元串接的为例,通过运动方程式从而推导出应力松弛模量G(t)的表达式,用初级的数学替代就可把这个G(t)转换为另一个形式,正好对应于弹簧与麦氏串联单元并联的关系,说明弹簧与伏-开氏并联单元串接的和弹簧与麦氏串联单元并联的力学模型互为等当,它们描述的是同一个高聚物粘弹性现象。模型的这种等当性为人们提供了很大的方便,我们可以根据使用的方便而任意选择其中的任一个模型。

微模塑技术在聚乙烯上刻制微条纹

以聚二甲基硅氧烷为弹性印章 ,低密度聚乙烯为材料 ,在平面。

聚酰亚胺的Langmiur-Blodgett膜

由于聚酰亚胺的优良物理性能和它化学结构的多样性，聚酰亚胺ＬＢ膜一直是聚合物超薄膜制备和研究者关注的热点之一。本文介绍了制备聚酰亚胺ＬＢ膜的“前聚物法”以及通过引入不同结构基团或各种后处理以得到不同性能的聚酰亚胺ＬＢ膜和它们各种可能的应用。

用“表面离子”法制备组分可控的LB膜超分子体系

综述了LB膜超分子体系中“表面离子”法的概念及其与传统的“亚相离子”法的区别.分别以钌螯合物(Ru(ph2phen)32+)和金属β-二酮螯合物为例,详细描述这两类不同的“表面离子”在水面上的成膜作用机理,并举例说明“表面离子”法在铺展膜和LB膜中,功能分子二维密度和凝聚态结构精确可调,并对“表面离子”法在多功能分子体系中的应用作了详细描述.

T_(31)—环氧树脂固化体系研究 Ⅱ、电阻应变丝法测残余应力

把0.008mm的电阻应变丝埋入树脂与玻璃界面层并作为一臂接入直流电桥,测定等温固化时电桥不平衡电压可以求取因固化反应树脂体积收缩而引起的残余应力。由此测定的T_31—环氧树脂E_51体系与玻璃间界面层的残余剪切应力为10~7Pa量级,比味唑—环氧树脂和三乙醇胺—环氧树脂的都来得小。