超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜的原理及其在石墨烯量子点中的应用

扫描隧道显微镜具有原子级实空间分辨与原位电子态密度探测能力,是材料表面结构及性质表征的常用工具,特别是在近20年来以石墨烯为代表的二维材料电学性质的研究中发挥了重要作用.本文介绍了扫描隧道显微镜的基本原理以及超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜的关键技术,并且以石墨烯量子点的特性为例,介绍了超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜在石墨烯量子点的制备、电学性质的表征以及量子点中准束缚态在磁场作用下的演化研究中的应用.

印染行业节能工艺及措施浅析

由于能源越来越紧俏,节约能源一直是印染行业倡导的方向,印染作为纺织产业链中技术含量较高的环节,节能工艺的开发、应用,节能设备的改造成果也颇为丰硕。分析了近几年行业内使用的节能工艺及措施,列举了一些典型实例,通过实例分析得出这些技术相比传统工艺取得的节能效果。

基于低温沉积3D打印技术构建新型组织工程半月板支架的研究

目的基于低温沉积3D打印技术构建新型组织工程半月板支架,评价该支架理化性质及生物相容性。方法取新鲜猪膝关节半月板,采用改良物理化学联合方法脱细胞处理,获得脱细胞半月板基质匀浆;经大体观察、HE及DAPI染色观察脱细胞效果,甲苯胺蓝、番红O及天狼猩红染色评估黏多糖和胶原保留情况。然后制备脱细胞半月板基质生物墨水,通过低温沉积3D打印技术制备新型组织工程半月板支架。扫描电镜观察微观结构;与脂肪来源干细胞共培养后,采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)检测支架细胞相容性,死/活细胞染色和细胞骨架染色观察细胞活性和形态;植入大鼠皮下后组织学染色评估支架炎症细胞浸润与降解情况。结果脱细胞处理后半月板基质匀浆呈透明凝胶状,DAPI和组织学染色示免疫原性的核酸去除,同时黏多糖及胶原成分保留。采用低温沉积3D打印技术成功构建新型组织工程半月板支架,扫描电镜示支架呈分级大孔-微孔的微观结构;CCK-8检测示支架具有良好细胞相容性;死/活细胞染色示支架可有效维持细胞活性(>90%);细胞骨架染色示支架有利于细胞黏附和铺展;支架植入大鼠皮下1周后有轻度炎症反应,3周后未见明显炎症反应,并可见支架逐步降解。结论基于低温沉积3D打印技术构建的新型组织工程半月板支架具有分级大孔-微孔的微观结构和良好细胞相容性,有利于细胞黏附和生长,为下一步体内研究奠定基础。

低温3D打印联合冷冻干燥技术制备组织工程骨支架的研究

目的探讨采用低温3D打印联合冷冻干燥技术制备组织工程骨支架的方法,评价支架细胞相容性。方法取新鲜牛肌腱及家蚕生丝分别制备胶原蛋白(collagen,COL)、丝素蛋白(silk fibroin,SF)。采用计算机辅助软件Solid Works2014设计大小为9 mm×9 mm×3 mm、孔径为500μm的支架模型,以质量比9∶3∶2的COL、SF和纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,n HA)混合物为原料,采用低温3D打印联合冷冻干燥技术构建COL/SF/n HA复合支架。大体观察结合扫描电镜观测支架形态及表面结构;采用力学试验机测量支架压缩位移、压缩应力及弹性模量,分析力学性能;将支架与MC3T3-E1细胞共培养1、7、14、21 d,倒置显微镜及扫描电镜观察细胞生长情况,MTT法检测细胞增殖情况,RT-PCR及Western blot检测MC3T3-E1细胞COLⅠ、ALP及骨钙素(osteocalcin,OCN)基因及蛋白表达情况。结果低温3D打印联合冷冻干燥技术成功制备COL/SF/n HA复合支架,扫描电镜示支架为大孔及微孔共存的3D多孔径立体结构。支架弹性模量为(344.783 07±40.728 55)k Pa,压缩应力为(0.062 15±0.007 15)MPa,压缩位移为(0.958 41±0.000 84)mm。共培养后倒置显微镜、扫描电镜观察及MTT检测均显示,随时间延长,支架表面大量细胞黏附,伸展充分,大孔孔壁上细胞生长良好,数量逐渐增多。RTPCR及Western blot检测示,MC3T3-E1细胞COLⅠ、ALP及OCN基因及蛋白均表达。结论低温3D打印联合冷冻干燥技术可精确控制支架微观结构,得到大孔、微孔共存的组织工程骨支架,且细胞相容性良好,为下一步骨缺损修复研究奠定基础。

3D打印制备聚己内酯/Ⅰ型胶原组织工程半月板支架及其理化特性的研究

目的采用低温沉积技术3D打印制备聚己内酯(polycaprolactone,PCL)/Ⅰ型胶原组织工程半月板支架(以下简称PCL/Ⅰ型胶原半月板支架),探讨其理化特性。方法制备15%PCL/4%Ⅰ型胶原溶液及15%PCL溶液,利用低温沉积技术3D打印制备PCL/Ⅰ型胶原半月板支架及PCL半月板支架。大体及扫描电镜观察支架形态及微观结构,生物力学试验测量支架压缩模量及拉伸模量,红外光谱分析支架成分,测量支架表面接触角;将两种支架及其浸提液分别与兔半月板细胞复合培养,细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)检测细胞增殖,并以正常培养细胞作对照;扫描电镜观察支架-细胞复合物中细胞黏附及生长情况。结果大体及扫描电镜观察显示,两种支架均具有取向的三维微观结构及孔隙,但PCL/Ⅰ型胶原半月板支架表面更粗糙。生物力学测试,两种支架压缩模量及拉伸模量比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。红外光谱分析提示,PCL/Ⅰ型胶原半月板支架中PCL和Ⅰ型胶原成功混合。PCL/Ⅰ型胶原半月板支架表面接触角为(83.19±7.49)°,较PCL半月板支架(111.13±5.70)°显著减小(t=6.638,P=0.000)。CCK-8检测显示,随培养时间延长,两种支架浸提液培养的细胞数量呈递增趋势,与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。支架-细胞复合物扫描电镜观察示,PCL/Ⅰ型胶原半月板支架表面黏附细胞多于PCL半月板支架。结论低温沉积技术3D打印制备的PCL/Ⅰ型胶原半月板支架具有优良的理化学性能,无细胞毒性,有望作为半月板组织工程支架材料。

正火温度对激光3D打印钛合金组织及拉伸性能的影响

采用激光三维(3D)打印技术制备了TC4厚壁件,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机等研究了正火温度对激光3D打印TC4钛合金显微组织、相组成、室温拉伸性能的影响规律。结果表明:当在α-Ti相单相区内正火处理时,α-Ti相再结晶生长,长、宽均增加;组织主要由α-Ti相组成,含有少量(或微量)β-Ti相;合金的室温拉伸性能一般。当在α+β两相区内正火处理时,沉积态下的细长状初生α-Ti相由于β-Ti相析出而被截断,变成短棒状初生α-Ti相;β-Ti相不仅与次生α-Ti相共存于短棒状初生α-Ti相之间,还会在短棒状初生α-Ti相内部呈网状析出。经990℃/2 h/AC处理后,合金的室温抗拉强度为960 MPa,屈服强度为835 MPa,断后伸长率为17%,达到了锻件国标要求。拉伸试样断口上均布满韧窝,均为延性断裂。