基于缓蚀剂微/纳米容器的智能自修复涂层研究进展

涂层技术是常用的金属腐蚀防护手段。随着材料的服役环境日益严苛,采用传统的涂覆方法只能起到被动防护的作用,一旦涂层受损则会失效。近年来发展起来的智能自修复防腐涂层可根据环境变化自主修复涂层受损处,增强涂层的防护能力,延长金属基体(钢、镁、铝及其合金)的使用寿命。本文综述了国内外基于负载缓蚀剂的微/纳米容器的自修复涂层在金属腐蚀防护方面取得的最新成果,介绍了不同类型的微/纳米容器的特点及对缓蚀剂的负载与控制释放行为,包括介孔纳米颗粒(二氧化硅、二氧化钛等)、无机粘土(多水高岭石、类水滑石、沸石)等无机纳米容器,聚合物微胶囊、纳米纤维、壳聚糖、环糊精等有机纳米容器,碳纳米管、石墨烯等碳材料,以及多种微/纳米容器的复合应用,并对不同微/纳米容器的优点及缺点进行总结。最后,提出了基于缓蚀剂微/纳米容器自修复防腐涂层研究中存在的问题,并对其未来发展方向进行了展望。

聚乳酸/高乌甲素复合微/纳米纤维膜的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)及氢溴酸高乌甲素(LAH)为原料,采用静电纺丝技术制备不同PLA浓度的PLA微/纳米纤维膜及不同LAH含量的PLA/LAH复合微/纳米纤维膜,研究了纤维膜的表面形貌、化学结构、力学性能、药物缓释性能及抗炎性能。结果表明:当PLA浓度为120 mg/mL时,PLA微/纳米纤维膜的纤维直径分布均匀,平均直径达1.4μm,具有较高比表面积和高孔隙率,拉伸应力最大,达3.168 MPa;添加LAH后,纤维膜的纤维直径和形貌未发生明显改变,PLA与LAH之间是物理结合,并未发生化学反应;随着LAH含量的增加,PLA/LAH复合微/纳米纤维膜的累积药物释放率增加,当LAH质量分数为14%时累积药物释放率最高,达89%,具有良好的药物缓释性能;二甲苯致小鼠耳廓肿胀试验表明LAH质量分数为14%的PLA/LAH复合微/纳米纤维膜具有优异的抗炎效果,二甲苯致小鼠耳廓的肿胀度为4.90 mg。

Cu_(2)O微/纳米晶可控制备及其光催化性能

常温下,以水合肼(N_(2)H_(4)·H_(2)O)为还原剂,CuSO4·5H_(2)O为铜源,采用液相还原法成功制备出了两种形态氧化亚铜(Cu_(2)O)微/纳米晶。研究结果表明,当水合肼用量为0.25-1.5mL,反应时间为10-15min时,可获得质量较高的Cu_(2)O微纳米线,其平均直径约为60nm,长度可达十几μm。当其它实验条件(Cu^(2+)浓度、NaOH浓度和水合肼用量)不变,反应时间延长至30min以内可获得Cu_(2)O八面体微晶。光催化实验结果进一步表明,Cu_(2)O微纳米线的可见光催化性能优于Cu_(2)O八面体微晶,其降解率可达98%。该制备方法操作简单、效率高,可用于宏量合成Cu_(2)O纳米材料。

微/纳米多孔低介电聚酰亚胺薄膜的研究进展

聚酰亚胺(PI)作为高性能聚合物,已成为5G通信的重要原材料之一。传统PI薄膜的介电常数处于3.0~3.4之间,随着电路集成度越来越高,已无法满足高速发展的微电子工业的要求,因此,开发综合性能优异的低介电PI薄膜已成为研究热点。向PI薄膜中引入微/纳米级的分散孔隙,可以有效降低介电常数,同时保留薄膜优异的综合性能。文中从物理和化学制备方法入手,综述了近年来国内外微/纳米多孔低介电PI薄膜(M/N-PLD-PI)的制备工艺,阐明了引入微/纳米级的分散孔隙对降低PI薄膜介电常数的贡献,并对多孔低介电PI薄膜的发展进行了展望。

微/纳米塑料对哺乳动物消化道和呼吸道影响研究进展

塑料产品因其出色的功能在我们的日常生活中被广泛使用,但与此同时也产生了大量的塑料垃圾,这些塑料垃圾经多种途径分解成的微/纳米塑料广泛存在于环境中。微/纳米塑料通过食物、水和空气直接接触哺乳动物的消化道和呼吸道,引起哺乳动物消化道炎症反应、氧化应激、菌群失调和呼吸道细胞毒性,增加患慢性阻塞性肺病的风险以及与其吸附的其他有毒污染物联合作用对呼吸道产生的复合毒性等,危害人和动物健康。本文综述了微/纳米塑料对哺乳动物消化道和呼吸道的影响及其作用机制。

微/纳米尺度对烧结羟基磷灰石组织结构的影响

通过在不同烧结温度下烧结微米HA和纳米HA,研究不同尺度对烧结后HA组织结构的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析试样的显微组织形貌和物相。采用HVS-1000硬度计测量烧结后HA的表面硬度值。研究结果表明,在烧结温度为1200℃时,微米和纳米HA均发生分解生成了一定的杂相;在800℃烧结温度下,此时微米和纳米HA烧结后晶粒未发生长大,组织致密,而在1200℃烧结温度下,微米HA表面出现较多裂缝或孔洞,纳米HA晶粒之间出现粘联现象,晶粒明显长大;通过对烧结后试样致密性测量可得,纳米HA在800℃烧结后的致密性最高(99.95%),微米HA在1200℃致密性最差(98.09%);同时纳米HA烧结后的硬度值均比微米HA要高。

电化学微/纳米加工技术

介绍电化学微/纳米加工技术,特别是厦门大学电化学微/纳米加工课题组建立起来的约束刻蚀剂层技术,旨在让广大师生了解这一特种加工技术,共同促进我国电化学微/纳米加工技术的研究及产业化进程。

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO2激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明:微/纳米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理:经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。

氧化亚铜微/纳米结构的形貌可控制备及光催化和防污性能

利用简便易行的液相法,采用葡萄糖为还原剂,通过调整加料方式、反应温度、NaOH用量等条件,实现具有{110}截面八面体、八面体和短足形等形貌的Cu2O微/纳米结构的可控制备,运用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计等对产物进行组成、结构、形貌和光响应的表征,对Cu2O的形貌结构和生长机理进行研究。对比和优化了具有不同形貌的Cu2O微/纳米结构对甲基橙染料的光催化性能。将不同形貌的微/纳米Cu2O作为防污剂复配的自抛光防污涂料,涂层磨蚀率、接触角与实海挂板实验证明该涂料具有良好的防污性能。

微/纳米制造技术的摩擦学挑战

评述了国内外航天、信息和军事等高技术领域中微/纳米制造技术的研究现状和发展趋势,介绍了微/纳米制造技术特征及其关键技术问题,揭示了当器件的尺度由毫米量级减小到微米甚至纳米量级时,微器件材料表面和界面的摩擦学(摩擦磨损及润滑)、力学和化学等及其控制方法是微/纳米制造研究中急需解决的关键技术问题.这些问题的解决对摩擦学研究提出了严峻挑战,新的摩擦学理论和技术的出现将为微/纳米制造技术的发展以及相关问题的解决提供保障.

微/纳米定位平台的动态特性分析与试验

为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动态试验,结果表明,平台的开环调节时间为0.812s;驱动频率为100Hz时,发生共振现象;加载小于10N时,平台具有较好的稳定性;动态试验得到压电陶瓷、电容传感器和平台的分辨率分别为4、10和45nm,且平台的重复定位精度为0.6μm.

相变储能微/纳米胶囊的制备及其在建筑中的应用研究进展

相变储能微/纳米胶囊在能源科学等领域发挥着日益重要的作用。本文系统介绍了相变微/纳米胶囊的制备方法,其中,相变储能微胶囊的制备方法主要包括界面聚合法、原位聚合法、凝聚法、悬浮聚合法等;相变储能纳米胶囊的制备方法主要包括细乳液聚合法和原位聚合法。着重阐述了相变储能微/纳米胶囊在现在建筑中的应用,主要是在混凝土、墙体、墙板及地板中的应用。提出目前存在的问题,如相变储能墙体在夏天高温时无法完成相变过程,及相应的解决方法。指出未来将以合成工艺优化、强化胶囊理化性能和改善与无机建筑材料相容为重点研究方向。

微/纳米ZnO绒球的制备及光催化降解有机染料

以谷氨酸G氟硼酸（GluBF4）离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1∶6的二水合醋酸锌[Zn（Ac）2？？2H2O]和NaOH为原料,室温下制备前驱体,再微波辅助加热制备了微/纳米ZnO粉体,获得了单一形貌较高比表面积微/纳米ZnO绒球.利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面（BET）、能谱（EDS）等对产物进行了结构与性能表征.所得产物为六方晶系纤锌矿结构,绒球直径在1.6-3.0μm之间,粒径平均尺寸20.4nm,绒球比表面积为28.3m^2/g,产物纯度高,收率95.6%.该纳米材料在自然光下表现出较高的光催化活性和形态稳定性.分别配制浓度为10mg/L的100mL甲基橙（methyl orange,MO）、溴甲酚绿（bromocresol green,BG）水溶液,30mg纳米ZnO为光降解催化剂,太阳光激发下5h脱色率分别达74.3%和86.4%,重复利用5次,催化剂形貌不变、重量未发生变化。

微/纳米ZnO绒球的制备及对混合污水的光降解

以自制的谷氨酸-氟硼酸(GluBF4)离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1∶6的二水合醋酸锌[Zn(Ac)2·2H2O]和NaOH为原料,室温(25℃,20min)制备前驱体,再微波辅助加热(80℃,10min)制备了纳米氧化锌粉体,获得了纳米结构微米尺寸ZnO绒球。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、能谱(EDS)等对产物进行了表征。结果表明,所得产物为六方晶系纤锌矿结构,粉体粒径20.4nm,绒球比表面积为27.6m2/g。该纳米材料具有较高的光催化降解有机污染物活性。以紫外光为光源,50 mg微/纳米ZnO绒球为光降解催化剂,取500mL北京雪莲羊绒股份有限公司排污口混合印染污水进行光降解实验,在30min内光降解效率达到了100%,催化剂可回收重复利用,并对光降解机理进行了初步分析。

无机微/纳米粒子表面包覆改性技术

综述了无机微/纳米粒子表面包覆的形成机理,从有机和无机包覆两个方面阐述了无机微/纳米粒子表面改性技术的研究进展,对偶联剂改性、表面接枝聚合法、机械混合法、球磨法、溶胶-凝胶法等常用的包覆方法一一进行了介绍和举例,并提出了超细无机粒子的包覆改性中存在的几个亟待解决的问题。

微/纳米ZnO绒球的制备及其在自然光下催化降解有机染料性能（英文）

以谷氨酸氟硼酸(GluBF4)离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1:6的二水合醋酸锌[Zn(Ac)2 2H2O]和氢氧化钠为原料,室温下制备前驱体,再微波辅助加热制备了纳米氧化锌粉体,获得了纳米结构微米尺寸纳米Zn O绒球.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、能量色散谱(EDS)等对产物进行了表征.所得产物为六方晶系纤锌矿结构,粉体粒径20.4 nm,绒球比表面积为28.3 m2g–1,产物纯度较高,收率95.3%.同时探讨了纳米Zn O绒球生成的可能机理.该纳米材料在日光下显示较高的光催化活性和稳定性.分别配制浓度为10 mg L–1的100 m L甲基橙(MO)和甲基紫(MV)水溶液,30 mg纳米氧化锌为光催化降解催化剂,太阳光激发下5 h脱色率分别达到74.3%和96.9%;溶液总有机碳(TOC)含量随光降解的进行缓慢下降;光催化剂重复利用5次,催化剂形貌不变、颜色不变,质量基本未发生变化.

基于近场静电纺丝的微/纳米结构直写技术

基于近场静电纺丝（舾），研究了可用于柔性电子制造的微／纳米结构直写技术．构建了电极、收集板可协调运动的直写实验平台，分析了电纺丝参数对微／纳米结构直写过程的影响和直写参数间的匹配．通过缩短电纺丝距离实现对直写过程的控制，分别采用直径为25μm的实心探针针尖和内径为232μm的空心注射针尖作为电纺丝喷头，可有序地直写出直径为50—500nm的纳米纤维和线宽为1—8μm的微米结构．实验结果表明：微米结构线宽随收集板速度和PEO溶液浓度的变大而变大；直写工作电压随收集板运动速度的变大而减小，随电极至收集板距离的增加而变大．协调电极与收集板运动速度，平行直写微米结构间距可控制在100-180μm之间．

水/离子液体界面聚合法制备聚苯胺微/纳米纤维

没有外加质子酸的条件下,以过硫酸铵作氧化剂,水和离子液体作为两相,采用"界面聚合法"成功制备出导电聚苯胺纳米纤维(d=100～190 nm),界面体系所使用的溶剂都为绿色溶剂,对环境无污染,实现了对传统界面聚合的改进。发现[APS]/[An]的比例,去离子水的加入以及搅拌时间对产物的形貌有重要影响。通过FTIR,UV-Vis,XRD进行了结构表征,证实所得的聚苯胺纳米纤维为掺杂态。

微/纳米气泡臭氧水对尖孢镰刀菌的杀灭效果研究

为了探索绿色、无残留、无污染的土壤消毒新方法,研究了微/纳米气泡臭氧水的性质及其对尖孢镰刀菌的杀灭效果。将尖孢镰刀菌番茄专化型病原菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)配成孢子浓度为2.4×104个·m L-1的菌液后,通入微/纳米气泡臭氧水,对病原菌进行灭菌试验,研究灭菌效果及规律。在此基础上,将培养的尖孢镰刀菌均匀喷洒在营养土中,每7d浇灌1次微/纳米气泡臭氧水灭菌,连续浇灌3次,以自来水为对照。试验结果表明:当水中臭氧浓度为7.3mg·L-1、接触时间2 min时,对孢子浓度为2.4×104个·m L-1的尖孢镰刀菌番茄专化型病原菌的杀灭率接近100%;采用浓度为1.2~1.7 mg·L-1和7.8~8.3 mg·L-1的微/纳米气泡臭氧水,对营养土进行3次连续灭菌后,对尖孢镰刀菌的最终杀灭率分别为76.83%和88.76%。由此可见,利用微/纳米气泡臭氧水对土传病害中的典型致病菌-尖孢镰刀菌具有一定的杀灭效果,可作为土壤消毒的一种新方法。

静电纺丝法制备微孔Mn_2O_3微/纳米纤维及纤维结构表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与醋酸锰Mn(CH3COO)2]反应制得前驱体溶液,用静电纺丝法制备了PVP/Mn(CH3COO)2纤维,经煅烧得到具有微孔结构的Mn2O3微/纳米纤维.对所制备纤维的结晶度、纯度和表面形貌,分别采用差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱分析(IR)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)等手段进行了表征.结果表明:煅烧前后纤维的结晶度和形貌发生很大变化.