高压碳化法可控制备微纳米分级结构中空棒状碳酸钙及其表征

以氢氧化钙为钙源,D-葡萄糖酸钠为添加剂,在高压碳化釜中采用二氧化碳鼓泡碳化法制备出分散均匀,由立方状纳米粒子组装而成具有微纳米分级结构的中空棒状碳酸钙聚集体。探究了各因素对高压碳化法制备碳酸钙的影响,通过改变反应温度、D-葡萄糖酸钠的添加量、氢氧化钙的浓度等考察制备的最佳条件。采用SEM、TEM、XRD、FTIR和BET等测试手段对产品的结构和性能进行了表征。实验结果表明,所制备的微纳米分级结构中空棒状碳酸钙的平均直径约300nm,长度为1~2μm,壳壁由粒径为50~100nm的纳米立方状粒子聚集而成,壳层厚度约100nm。同时,在反应温度为120℃、氢氧化钙质量分数为2%、D-葡萄糖酸钠添加量为氢氧化钙质量的2%、反应时间为4h的条件下,所制备的中空棒状碳酸钙的分散性和均匀性最好。

Sb_2S_3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb2S3纳米粒子制备出了Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明,Sb2S3/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构.在Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb2S3/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中,P3HT/Sb2S3/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.

球形花状ZnO微-纳分级结构的制备及其光电化学性能

文章采用一种热蒸发的方法在镀有Zn膜的掺F的SnO2(FTO)导电玻璃上制备出球形花状ZnO微-纳米分级结构,利用SEM、XRD、PL等手段对球形微-纳米结构的形貌、成分和发光性能进行了分析。分析结果表明,球形花状六方纤锌矿ZnO微-纳米分级结构具有表面多孔特征,有利于染料的吸收。球形花状ZnO微-纳米结构存在近带边发射的近紫外发光(402nm)和来自于深能级缺陷的可见发光(460nm和500nm)。将所制备的样品作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),该电池的转换效率η=0.67%,比以纳米棒、树枝状纳米结构、纳米梳作为光阳极材料的DSSC的转换效率要高,但是整体转换效率不高,这是由于晶体内部较多缺陷引起的。

钛表面二氧化钛纳米管/微米坑复合结构的制备及亲水性

为改善钛的生物相容性,促进成骨细胞在其表面的附着与分化,设计了一种新型工艺。通过微弧氧化后酸洗的技术在钛表面制备微米级凹坑(10~20μm)。通过阳极氧化技术在上述微米级凹坑上制备定向生长的二氧化钛纳米管(70~80 nm)。采用微弧氧化、酸洗和阳极氧化复合工艺,制备出二氧化钛纳米管/微米坑复合结构。研究了使用不同电解液制备的微弧氧化涂层所获得复合结构的形貌,分析了复合结构形貌对亲水性的影响。结果表明,采用Na2B4O7电解液制备的微弧氧化涂层所获得的复合结构具有显著的微纳米分级结构特征,并展现出优异的亲水性。

微纳米分级形貌促进成骨细胞分化的分子机制研究进展

种植材料表面形貌因素能够通过调控种植体周围细胞的成骨向分化,影响种植体周围的骨形成。目前研究表明,相较于单一的微米级或者纳米级形貌而言,微纳米分级形貌具有更强的促进细胞成骨向分化的能力,从而促进种植体周围的骨整合。微纳米分级形貌既能够通过调控诸多生物化学信号通路如Wnt/β-catenin、Hedgehog-Gli1、YAP/TAZ等,又能够影响表观遗传以及骨免疫微环境来促进种植体表面细胞成骨向分化。对微纳米分级形貌调控细胞成骨向分化的分子机制的研究,可以为功能活性种植体表面的设计与改良提供思路。

一步溶胶凝胶法制备木基超疏水层的研究

为简化超疏水木材的制备工艺,以正硅酸乙酯为前驱体,氨丙基三乙氧基硅烷为修饰剂,采用一步溶胶凝胶法构建超疏水木材,并研究了其表面形貌和疏水性能。结果表明:表面类荷叶的微纳米分级结构协同低表面能物质,使杉木转变为超疏水性,表面接触角达151.5°,动态接触角低于8°;试样在大气中放置1年,经强酸、强碱溶液分别浸泡及超声波清洗25 min后,接触角仍高于140°,保持了较好的疏水性能。

旋带掩模电解织构化圆柱表面及其润湿性分析

在圆柱面工件上高效、低成本地创制功能化极端润湿性表面仍面临重大技术挑战。对此提出旋带掩模电解织构技术。该技术直接选用市售带状柔性电绝缘多孔高分子编织布为活动掩模,以中性盐Na NO3溶液为电解液,基于旋带电解印制方式对金属圆柱表面进行织构化处理。介绍其工作原理,分析圆柱表面微织构形貌与几何廓形的演化过程,试验探究极间电压、旋带速度、加工次数等对表面织构特征的影响,评测氟化后的不同微结构特征的织构化表面的润湿性。结果表明:圆柱表面织构特征显著受加工次数的影响,随加工次数的增加,圆柱表面经历“反复复制”掩模印制阵列凹凸微结构、阵列凹凸微结构叠错-细化、微纳米分级结构分级化等表面微织构化演化过程;用时仅需249 s制备的外径49 cm、长50 cm的SUS304圆柱面(氟化后)微-纳米分级结构表面对水/甘油/十六烷的接触角分别为160.4°、158.5°、153.6°、滚动角分别为2.1°、5.6°、8.6°;呈现优异的超双疏极端润湿性且机械耐久性好。旋带掩模电解织构技术在圆柱面工件制取机械耐久性极端润湿性功能表面方面呈现高效、低成本、便于实施等优势。

蚊子复眼的防雾原理

蚊子复眼具有超疏水性和防雾功能,主要归功于蚊子复眼具有特殊的微、纳米分级结构。建立了复眼的微、纳米分级结构模型;并从界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181 k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态,并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。