合作性学习在物理化学实验教学中的作用

物理化学实验是理论性和综合性较强的一门基础实验课程。论文针对教学中存在的问题,从学生分组、问题设计、开放实验室、实验考核四个教学环节中提出物理化学实验课开展合作性学习的方法,阐明了引入合作性学习在物理化学实验教学中的意义。合作性学习在提高教学质量和学习效率、增强实验技能、培养人际交往能力等方面具有积极作用。

深层动力与成就策略型自主学习能力的培养

本文提出培养学生深层动力与成就策略能力,引导其脱离学习动力匮乏的困境,唤醒各阶段学习的深层动力,激发其求知旨趣。同时启发学生进行成就策略型自主学习,独立设置明确的学习目标,创建学习计划,并有效地进行过程监控和调节,高效完成任务,进而为学生奠定一生获取知识的良好习惯。从重视学习过程质量、“探究”型培养模式构建、应用型项目练习和口试考核机制等四个方面具体实施,实现基础向高阶思维的转变,以及学生思辨能力、发现问题、分析问题和解决问题能力的养成,促使自主学习能力的大幅度提升。

PCL/ASA药物控释系统结构拓扑优化及瞬态释药性能

以聚己内酯(PCL)为载体材料,阿司匹林(ASA)为待释放药物,提出一种PCL/ASA药物控释系统,以实现医工结合背景下药物控释系统的个性化定制及释药量的参数化调节。首先,基于菲克扩散定律建立了PCL/ASA药物控释系统的释药模型,以设计域平均浓度与目标浓度之差的最小值作为优化目标,采用拓扑优化方法对PCL/ASA药物控释系统的结构进行拓扑优化设计。其次,对所获得的拓扑优化结构进行几何重构,得到清晰的流道结构,并研究了不同药物储库形状和流道结构对瞬态释药性能的影响。最后,制备PCL/ASA药物控释系统并进行体外药物释放实验,验证了优化方法和模型的合理性。结果表明,几何重构方法可以很好地保留拓扑优化的流道结构,具备较高的可靠性。拓扑优化方法所获得的流道结构展现出较好的药物控释性能,药物释放趋势趋于零级释放。基于拓扑优化设计的PCL/ASA药物控释系统可以在35.03~43.86 mol/m3范围内实现ASA浓度的参数化调节,呈现出较好的释药量调节能力。该研究为医工结合背景下优化药物控释系统结构、实现按需给药提供了一种新的手段。

动态模拟仿真在高校工科教学中的探索与应用

本文介绍了动态模拟仿真在教学中的应用,提出现有教学存在的问题,以高校工科的教学为特点,从学生的需求出发,以现有教学条件为基础,采用动态模拟仿真的教学方法,解决单一讲授、黑板平面演示等传统单一、不生动的静态教学方式,探索了以研发和生产能力相关专业教学模式的改革,讨论了将动态模拟仿真这种新的教学理念引入教学环节的效果和意义。这说明改变以往的理论授课方式,利用动态的三维立体图像能使学生极大程度的掌握生产流程,弥补学生无法及时深入生产第一线的不足;激发了学生的学习兴趣,强化了学生的工程意识,培养了学生思考和解决问题的能力。利用教学反馈不断的改进教学方法提高课堂教学水平,培养适应本专业发展潮流的高素质专业人才,取得了良好的教学效果。

超临界CO_2在水杨酸/聚ε-己内酯缓释体制备中的应用

Salicylic acid as a drug carrying agent was intercalated into microporous poly(ε-caprolactone)(PCL) and PCL resin particles using supercritical CO 2 as solvent. The drug releasing currves in 95% ethanol solution for open-hole PCL and close-hole PCL particles have been obtained and the releasing half-life(t 1/2) for both systems were calculated to be 35 h and 57 h, respectively. The latter appears more preferable.

超临界CO_2在制备PCL/水杨酸甲酯控释体系中的应用研究

本文利用超临界二氧化碳(SCCO2)对生物可降解材料——聚己内酯(PCL)进行溶胀和塑化,进而将其作为携带剂,将水杨酸甲酯嵌入到PCL中,制备含有水杨酸甲酯的PCL多孔材料,即PCL/水杨酸甲酯控释体系,并研究超临界流体条件下水杨酸甲酯的插嵌规律。研究结果表明,PCL对水杨酸甲酯有很好的吸附能力,通过测定所制备的多孔材料PCL/水杨酸甲酯体系的缓释行为,表明其多孔结构对药物分子具有一定的缓释功能,药物分子释放时间最长可达18 h以上。

分级多孔聚吡咯膜的界面自组装合成与电化学电容性

通过界面自组装聚合,在长链表面活性剂OP10的辅助下成功制备了分级多孔结构聚吡咯膜。对所得聚吡咯的分子结构、微观形貌和电化学性能分别进行了表征和研究。结果表明:界面聚合中引入OP10对聚吡咯的分子结构并没有影响,但对其微观形貌却具有重要作用。当OP10的用量优化为0.02 g时,聚吡咯可自组装形成分级多孔结构,既有纳米孔(约100 nm),也有亚微米孔(200~1000 nm)和微米孔(1~3.5μm)。由于相对较高的活性表面积和总孔体积,分级多孔聚吡咯作为电极材料最大比电容可达357 F·g^(-1),比相同条件下传统界面法制备的聚吡咯高70%以上。此外,2000次充放电循环后该材料仍保持初始比电容的87.6%,表明其优异的循环稳定性。

共聚对聚吡咯的改性作用

从导电吡咯共聚物的性能和实际应用两个方面综述了共聚法改性聚吡咯的研究进展。吡咯与不同单体共聚,不仅能够得到平均粒径小于100nm的导电吡咯共聚物,还能赋予或改善吡咯共聚物的各种性能,包括溶解性、电性能、机械性能、热稳定性、生物相容性以及电致变色性。这类吡咯共聚物在制备导电纳米复合膜、生物医疗和金属防腐的应用研究中取得了令人满意的结果。

界面聚合自组装合成三维多孔网络状聚邻甲基苯胺

采用界面聚合法在植酸的辅助作用下自组装合成具有连续三维多孔网络结构的聚邻甲基苯胺（POT）。采用扫描电镜（SEM）、氮气吸附和接触角测定的手段，研究了POT的微观结构、比表面积和亲水性。结果表明：当植酸浓度为0.3 mol/L，聚合温度为10℃时，POT呈现三维多孔网络状形貌，开孔尺寸为0.2-1 μm，且网络上附着粒径不足200 nm的聚合物颗粒。该POT具有相对较高的电导率（7.52×10^-3 S/cm）和比表面积（37.5 m^2/g）以及较好的亲水性（接触角为34°）。在聚合过程中，多官能团的植酸既是掺杂剂又是交联剂，其与聚合物链的相互作用是该自组装行为的驱动力。

浅析《材料物理化学》的课程教学改革

《材料物理化学》是材料科学与工程专业必修的基础理论课程,也是比较难学的一门课程。针对该课程的特点,论文从教学方法和考核方式两大方面提出了具体改革措施,同时阐明了这些措施在教学过程中的意义。通过教学改革能够激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维和综合素质,也能更加全面而客观地评价学生的综合能力,有利于进一步提升教学水平。

超临界CO_2协助马来酸酐对聚丙烯的接枝共聚

利用超临界流体插嵌技术协助苯乙烯和马来酸酐共单体对聚丙烯膜进行接枝改性。在制备过程中采用"两步法",有利于研究超临界CO2的溶胀、渗透和携带作用,并且能够控制成本。临界CO2的插嵌压力、插嵌温度以及引发剂浓度是影响接枝率的主要因素。在压力10 MPa、温度42℃条件下,接枝率具有极大值,约为4.7%。对接枝前后聚丙烯膜的FT-IR、DSC、SEM表征,进一步证明了共单体确实接枝在聚丙烯膜基质上,并且随着接枝率的提高,接枝聚丙烯膜的表观结晶度和熔点均下降。

合成吡咯-苯胺共聚物亚微米颗粒及增强的超电容性

采用简单的化学氧化聚合直接合成吡咯-苯胺（Py-An）共聚物亚微米颗粒.所得共聚物的产率和电导率受聚合条件如共单体配比、聚合温度和氧单比的影响.当n（Py）/n（An）=7/3,氧单比为1,共聚温度为20℃时,共聚物具有相对较高的产率（57.5%）和电导率（2.61S/cm）.红外光谱（FT-IR）的分析结果表明,共聚物分子链由吡咯和苯胺链段构成,并随着共单体配比的不同而变化.扫描电镜（SEM）显示Py-An （7/3）共聚物呈现亚微米尺度的无规则颗粒状形貌,粒径约300-500nm.相对均聚物来说,Py-An（7/3）共聚物显示出更好的溶解性和赝电容特性.循环伏安（CV）的研究表明Py-An（7/3）共聚物的质量比电容为256F/g,且1000次循环后仍能保持初始比电容的97.6%.

吡咯/3-氨基苯磺酸半导体共聚物纳米颗粒的制备

采用简单的化学氧化聚合法在无外加稳定剂的条件下成功地合成了自稳定性的吡咯/3-氨基苯磺酸半导体共聚物纳米颗粒。紫外和红外光谱的分析结果证实吡咯和3-氨基苯磺酸之间确实发生了共聚。3-氨基苯磺酸投量对共聚物颗粒的产率、电导率、尺寸及分布有明显影响。当其投量为30mol%时,共聚物颗粒表现出最小的平均粒径(约80nm)和相对较高的产率及电导率。电镜表征的结果表明共聚物纳米颗粒呈现不规则的粒状形貌且尺寸分布比较均一。共聚物纳米颗粒的形成和自稳定性与颗粒表面电负性磺酸基的静电排斥效应和亲水性有关。

超临界CO_2协助多单体接枝改性聚丙烯

利用超临界CO2作为溶胀剂和携带剂,使小分子单体马来酸酐和苯乙烯单体(MAH与St)及引发剂过氧化苯甲酰(BPO)插嵌进入聚丙烯(PP)基质中,然后在100℃条件下反应4 h得到接枝产物。研究了不同超临界CO2条件及引发剂浓度对接枝率的影响,固定超临界流体压力,改变温度,42℃为最佳温度,接枝率达到2.2%;固定温度,改变压力,10 MPa为最佳条件,接枝率为2.3%。对样品的FT-IR和SEM分析表明,共单体确实接枝到了PP分子链上,而DSC分析表明,随着接枝率的提高,材料的熔点(Tm)及表观结晶度(Ca)下降。这可能是接枝破坏了PP链结构的规整性,同时扩大了分子链间的距离所致。

聚集诱导发红光材料在生物成像领域的应用

近年,荧光生物成像技术在生物医学领域发展迅速,为生命科学的研究和疾病诊断提供了一种可视化手段。有机荧光染料是一类常用的荧光试剂,具有种类繁多、化学结构和发光颜色易于调节等优势。然而,有机荧光染料大都具有较高的共轭程度和刚性的平面结构,在其良溶剂中发光强烈。由于其疏水性较强,在生物体内容易聚集,导致荧光强度急剧下降,表现出聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应,使荧光信号大幅减弱。严重的ACQ效应大大限制了有机染料在荧光成像技术中的实际应用。聚集诱导发光(AIE)材料在溶液中发光微弱甚至不发光,在聚集状态或固态下发出强烈的荧光。聚集是疏水性基团的本性,AIE材料聚集后荧光强度显著增大,这与ACQ材料恰恰相反,从根本上克服了ACQ效应。自AIE材料被发现以来,因其独特的发光性能,引起了各国科研工作者的极大兴趣。随着AIE材料发光机理的揭示,众多的AIE分子被设计合成出来,并在有机发光二极管、荧光探针和生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。大部分AIE材料发射蓝光、绿光或黄光,发射红光的AIE材料种类和数量十分有限。然而,红光AIE材料是基础研究和应用研究中必不可少的要素之一,其兼具发射红光和AIE特性,在生物成像领域具有诸多优势。一方面,红光具有穿透能力强、激发能量低、背景荧光干扰小等优点;另一方面,红光AIE分子聚集后能发出强烈的荧光,可以将其应用于生物成像以获得高亮度的荧光;由红光AIE分子制备的纳米粒子,抗光漂白性较强,同时低毒、可控,有望替代无机量子点应用于生物分析和医学成像领域。因此,红光AIE材料在生物成像领域的前景十分广阔。本文列举了一些具有代表性的红光AIE材料,重点介绍红光AIE小分子、物理包覆红光AIE分子形成的纳米粒子、共价键连接红光AIE分子与聚合物形成的纳米粒子及基于红光AIE分子的氧化硅纳米粒子在细胞成像、动物成像等生物成像领域的应用,并对红光AIE材料的设计及其在生物成像领域的应用进行了展望,以期为红光AIE分子的设计制备和应用研究提供参考。

锂硫电池有机电解液研究现状与展望

作为一种高能量密度和绿色环保的储能体系,锂硫电池的发展前景被普遍看好,但是其当前存在的活性材料利用率低、循环性能差、自放电严重等问题,严重制约了实用化进程。放电中间产物多硫化锂在电解液中的溶解与穿梭是导致上述问题的主要原因。人们起初多从改性正极材料入手开展研究工作,但随着认识的不断深入,逐步意识到锂硫电池的另一关键部件——有机电解液亦极大影响着电池性能,因此电解液研究近年来开始备受关注。首先分析了锂硫电池电解液的基本设计理念,然后详细论述了近几年在锂盐、有机溶剂、离子液体、添加剂等方面的研究进展,最后简要展望了电解液今后的发展方向。

本征型导热液晶聚合物的制备及导热模型构建:一种提升聚合物基体热导率的方法

合成含有刚性液晶基元的液晶聚合物(LCP),利用完整的聚合物网络与液晶基元的取向有序来提高LCP分子链的有序排列,构建以微观有序结构为基础的声子传递互通网络,保证聚合物基体高热导率的实现。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行结构表征,偏光显微镜(POM)和差示扫描量热(DSC)仪进行液晶性能分析,扫描电镜(SEM)进行微观形貌分析,热重分析(TGA)仪进行热性能研究,并对LCP膜的导热性进行测试(λ=α·ρ·C p)。结果表明,LCP 1和LCP 2均呈现出微观有序性,具有较高的热导率,分别为0.79 W/(m·K)和0.72 W/(m·K),且热导率随液晶基元含量的增加而有所提高。此外,LCP 1和LCP 2还具有较高的热稳定性,其熔点温度(T m)和质量损失5%时的温度(T d(5wt%))最高分别为230℃和420.36℃。该结果丰富了本征型导热液晶聚合物的研究基础,扩大了液晶聚合物的应用范围。

超临界CO_2辅助制备聚苯乙烯/尼龙1010共混物及其结晶形态

Polystyrene/nylon1010 blend was prepared with supercritical CO_ 2 as the monomer/initiator carrier. The aggregation structures of both nylon1010 treated by supercritical CO_ 2 and the blend were studied. The results reveal that the crystallinity of the blend decreased a little as the PS content increased; there were apparent bacillary or fruticose crystalline on the surface of treated nylon1010 and PS/nylon1010 blend.

烷基链长对四苯基乙烯衍生物聚集行为和光学性质的影响

制备了带有不同烷基链长的四苯基乙烯衍生物1,1,2,2-四(4-正己氧基苯基)乙烯(THPE)和1,1,2,2-四(4-正癸氧基苯基)乙烯(TDPE),并采用紫外吸收光谱、荧光光谱研究THPE和TDPE在四氢呋喃(THF)/H_2O混合溶剂中的光物理性质,通过扫描电镜观察THPE和TDPE在THF/H_2O中形成的聚集体的形态结构。结果表明,THPE和TDPE在THF/H_2O中的紫外吸收光谱都出现拖尾现象,然而开始出现拖尾时溶剂中的水含量不同,THPE和TDPE分别在水含量为50%和40%的THF/H_2O中开始出现拖尾现象;THPE和TDPE都具有聚集诱导发光(AIE)性能,它们的荧光量子产率随着水含量的增加而增大,但是荧光量子产率快速增长的起始点不同,THPE和TDPE的荧光量子产率分别在水含量达到40%和30%后开始快速增长;THPE和TDPE在THF/H_2O中都能形成形状规则的聚集体,不同的是THPE在水含量为70%时才形成有序的纳米棒,而TDPE则在水含量为50%时即能形成纳米棒和微米片。这表明,带有长烷基链的TDPE更容易聚集,通过调节烷基链长度,有望制备出发光效率高、聚集体结构可控的AIE材料。

自由基聚合制备聚集诱导发光聚合物

首先制备了基于四苯基乙烯的聚集诱导发光(AIE)单体1-(4-丁烯氧基苯基)-1,2,2-三苯基乙烯(TPEBE)。然后,通过自由基溶液聚合法,将少量TPE-BE与丙烯酰胺和丙烯酸共聚制备了亲水性聚合物P1,与苯乙烯共聚制备了疏水性聚合物P2。利用红外光谱表征了P1和P2的结构,通过荧光光谱研究了P1和P2的发光性能,并探讨了聚合物亲疏水性对其发光行为的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了P2在四氢呋喃(THF)/H2O混合溶剂中的微观形态。结果表明:P1在水中发出蓝光,随着THF的加入,荧光逐渐减弱,然而,P2在THF及THF/H2O混合物中都不发光,表明聚合物的亲疏水性能够影响其发光行为。然而,P1和P2的固态粉末都发出较强的荧光,说明P1和P2具有聚集诱导发光性能。P2在水质量含量超过30%的THF/H2O混合溶剂中能够形成微球。这表明通过调整共聚单体的种类,有望制备出结构和功能多样的AIE聚合物。