“聚合物基复合材料”专业课程实验案例之复合凝胶球的制备

“聚合物基复合材料”是复合材料与工程专业重要的专业课,就基体而言,围绕该课程开设的实验以玻璃纤维增强热固性树脂和热塑性通用树脂为主。这些聚合物基复合材料制备实验所用设备通常是大型仪器设备,如模压机、缠绕机和注塑机等。实验教学过程中,由于台套数限制,以教师演示操作为主,学生缺乏主动性和能动性,实验样品缺少特色,实验教学效果欠佳。为了增加实验的趣味性,激发学生的创新性,以氧化石墨烯(GO)/海藻酸钠(SA)复合凝胶球制备作为“聚合物基复合材料”专业课程实验,培养学生实验操作能力。实践表明,该实验拓展了“聚合物基复合材料”专业课程实验内容,培养了团队协作精神,锻炼了学生解决问题的能力,提高了学生实验操作的技能。

基于实验结合密度泛函理论的PVDF/GO复合膜的过滤性能

为去除空气中的颗粒污染物,采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/氧化石墨烯(GO)复合膜。通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪对PVDF和PVDF/GO复合膜的形貌及化学结构进行表征;采用接触角测试分析膜的亲-疏水性;以檀香烟雾作为颗粒污染物模型,利用激光粉尘粒度分析仪测试膜对檀香烟雾的过滤效率;基于密度泛函理论,通过构建添加羧基的GO和檀香烟雾主要成分单萜(C_(8)H_(6)O_(5))的结构模型,从吸附位点、吸附能、电荷转移量的变化等探讨GO与C_(8)H_(6)O_(5)之间的相互作用。结果表明,相转化法制备的PVDF膜具有多孔结构,GO的加入减小了PVDF膜的孔隙结构,复合膜的接触角增大。GO质量分数分别为0.5%,1%,1.5%和2%的复合膜对颗粒物的过滤效率分别为60.51%,82.55%,78.55%和75.95%。当GO质量分数为1%时,复合膜的过滤效率最高。FTIR分析也表明GO的加入有利于PVDF从α相转变为β相,β相PVDF更适合作为过滤材料。GO与C_(8)H_(6)O_(5)之间最稳定构型的吸附能和电荷转移量为-0.395 eV和-0.107e(e=1.6×10^(-19)C),表明GO与C_(8)H_(6)O_(5)分子间形成了氢键,发生的是物理吸附,有利于提高膜的过滤效率。

CNFs/SA复合水凝胶球对IBU释放性能的影响

为了提高疏水性药物的缓释性能,采用离子交联的方法制备复合水凝胶球并进行改性研究。以海藻酸钠(Sodium alginate,SA)和纤维素纳米纤维(Cellulose nanofibers,CNFs)为原料,制备不同CNFs含量的CNFs/SA复合水凝胶球。通过形貌表征和吸水率测试,探讨了CNFs对凝胶球的结构、成型性和溶胀率的影响。以布洛芬(Ibuprofen,IBU)作为药物模型,研究水凝胶球载体对IBU释放性能的影响。实验表明,随着CNFs含量增加,复合水凝胶球的成型性及在生理盐水中的稳定性提高。水凝胶载体对疏水性药物IBU有明显缓释作用,加入CNFs后,IBU在相同时间内的释放量高于纯SA水凝胶球载体。当CNFs含量为21%时,所得复合水凝胶球网络结构规整,在生理盐水中的稳定性最好,IBU释放时间长。

让探究在科学教学中遍地开花——第二轮科学新课程教学感悟

《基础教育课程改革指导纲要》把“以学生发展为本”作为新课程的基本理念，提出“改变过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于研究、勤于动手”。在初中新课程“科学”教材中，放弃了传统教材所常见的长篇的叙述和严谨的归纳，而是根据问题的提出，做出相应的假设，找出分析、解决问题的办法，最后得出结论。