石墨烯基柔性膜材料的制备及应用研究进展

具有多重优异性能的石墨烯已经成为推动新经济、新业态下的革命性新材料,石墨烯柔性膜材料作为石墨烯基材料的一种重要表现形式,在光伏发电、能源储备、电磁屏蔽、抗菌消毒等领域有着广泛的应用前景,也成为研究的重点。针对目前石墨烯基柔性膜材料的制备方法、应用机理和应用范畴进行综述,并分析当下所面临的主要问题及其发展前景。

纳米纤维素/乙基纤维素超细泡孔柔性膜的制备

首先将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和纳米纤维素(CNC)进行反应,制备表面含有异氰酸酯活性基团的CNC(I-CNC);后将反应体系一起添加到乙基纤维素(EC)中,并通过溶液浇铸和水引发发泡制备了I-CNC/EC超细泡孔柔性纳米复合材料。研究了改性前后CNC表面基团的变化情况,以及IPDI添加量对复合材料力学性能和泡孔孔径的影响,结果表明:添加4份CNC和12份IPDI,I-CNC/EC微孔膜表现出典型韧性材料的特征,拉伸强度和断裂伸长率分别为40.3MPa和52.2%,耐折叠次数可达到2193次。发泡制得的泡孔孔径只有0.74μm,不会对膜的结构造成影响。

柔性膜覆盖车库式厌氧干法发酵系统结构设计与应用

针对目前厌氧发酵中沼液沼渣量大难处理、原料预处理难、耗水量大、原料适应性差等问题,导致沼气工程运行成本高、效率低、劳动强度大、费工费时,该文设计一种柔性膜覆盖车库式厌氧干法发酵系统,可适用于多元有机物料混合厌氧发酵。该系统是将国外车库式干发酵技术和国内柔性膜覆盖技术耦合研制而成,根据厌氧干发酵生产工艺要求,确定了该发酵系统关键结构参数和运行工作参数,进行了干发酵库体的结构设计、冬季发酵增温系统设计、喷淋强化传质传热系统设计与试验。通过生产应用表明:干发酵库体的结构设计合理,增温系统设计能够满足干发酵工程冬季增温工艺要求,喷淋系统能够达到传质传热目的,发酵系统运行状况良好,产气率为0.81 m^3/(m^3·d),CH_4体积分数为67%,原料降解率为48%,该发酵系统运行稳定、可靠,大大提升了处理农村有机废弃物的能力,促进了厌氧干发酵技术的持续、健康、快速发展。

柔性膜微型电磁驱动器的设计与制作工艺

主要讨论了一种微型电磁驱动器的设计和制作工艺。该驱动器结构简单,由 Parylene 振动膜和硅基片两层组成,将驱动线圈与硅片集成在一起。对平面电磁线圈的驱动特性和驱动器振动膜的形变进行了分析,并对其关键尺寸进行优化。采用电镀工艺在硅基片上电镀驱动线圈,在 Parylene 薄膜上电镀 NiFe 合金阵列,采用牺牲层工艺得到振动膜的悬空结构。

金纳米-Nylon柔性膜基底的制备及其SERS性能研究

表面增强拉曼光谱(SERS)是目前最灵敏的分析技术之一,广泛应用于生命科学、材料科学、环境科学及分析化学等领域。SERS基底的特性决定了该技术的实际应用范围,是推动该技术发展的关键,高活性SERS基底的制备已经逐渐成为SERS研究领域的热点。为了获得最佳的拉曼信号,对具有特殊特性的SERS活性基底的需求一直很大。柔性SERS基底因具有良好的柔韧性,3D支架结构和表面可控的孔径大小等独特优势,在检测化合物和细菌等方面有很好的应用价值。Nylon(尼龙)柔性膜表面具有分级及多孔交错排列3D结构的特点,将固相萃取装置与特殊材料Nylon柔性膜相结合,通过改变金纳米颗粒的附着量以及金纳米颗粒与膜结合次数,制备了高SERS活性的金纳米-Nylon(Au-Nylon)柔性膜基底。研究表明,金纳米颗粒能很好地附着在Nylon纤维上,纳米颗粒与Nylon柔性膜表面等离子共振耦合作用,形成金纳米颗粒与Nylon纤维的复合体,Au-Nylon柔性膜基底的等离子共振吸收峰发生蓝移。首次处理后的Nylon纤维与其所附着的金纳米颗粒形成新的活性截留层,有助于使再次处理时金颗粒更好地附着在柔性膜表面,产生SERS“热点”效应,提高其SERS性能。利用结晶紫(CV)作为SERS探针分子,对Au-Nylon柔性膜基底SERS性能进行分析,发现CV探针分子在Au-Nylon柔性膜基底上的SERS强度随金纳米颗粒的附着量以及金纳米颗粒与膜结合次数而变化。对于面积为1 cm^(2)的Au-Nylon柔性膜基底,当单次过滤金溶胶1 mL,与膜结合2次,总结合量2 mL时,CV探针分子的SERS信号最强,SERS活性最强。采用Au-Nylon柔性膜基底对浓度为2.5×10^(-5),1×10^(-5),1×10^(-6),5×10^(-7)及1×10^(-7) mol·L^(-1)的CV溶液进行的SERS检测,发现Au-Nylon柔性膜基底对CV探针分子检测极限达1×10^(-6) mol·L^(-1),增强因子达到1.0×10^(4)。此外,Au-Nylon柔性膜基底均匀性较好,相对平均偏差为11.8%。Au-Nylon柔性膜基底在微生物检测中,仍具有良好SERS活性,对金黄色葡萄球菌的SERS增强效果优于金溶胶。由此可见,研究中制备的Au-Nylon柔性具有良好的均一性,并具有较好的SERS活性,该方法简单且易批量制备,无论在化合物检测还是微生物检测中都具有良好的实际应用价值。

矩形箱柔性膜组合体透射性能的试验研究

为提高矩形箱防波堤的消波性能,通过系列物理模型试验的方法分别研究了矩形箱、矩形箱与单层柔性膜组合体和矩形箱与双层柔性膜组合体在规则波作用下的透射性能.讨论了矩形箱相对宽度B/L、柔性膜长度、宽度吃水比B/d和相对浸深d/L,以及波陡H/L对透射系数Kt的影响.试验结果表明:①随着相对宽度B/L值的增大,透射系数总体呈下降趋势;②矩形箱悬挂柔性膜能够提高透射性能,但增加柔性膜长度对于提高透射性能并不明显;③随着宽度吃水比B/d和相对浸深d/L的增加,透射系数减小;④波陡H/L对矩形箱和矩形箱与单层柔性膜组合体的透射系数影响较小,但对矩形箱与双层柔性膜组合体的透射系数影响效果明显.

柔性膜高温除尘器内气固两相流动数值模拟与优化设计

采用考虑低雷诺数流动和圆口射流的Realizable k-ε湍流模型结合双向耦合的欧拉-拉格朗日离散相(DPM)模型,对柔性膜高温除尘器内气固两相流动的速度场、压力场和颗粒相运动轨迹进行了模拟。发现原结构中存在气流分布不均匀和运行阻力过大的问题,针对此提出了在灰斗中增加梯形导流板的优化方案。结果表明:优化后的模型内气流被导流板分流且沿着导流板向上运动,气流均匀性得到了明显提高,运行阻力比之前减少约55%,为高温除尘器的稳定运行及结构优化提供指导。

pH柔性膜电极的制作与表征

采用木犀草素为pH值选择性试剂,石墨粉为导电基质,PVC为成膜材料,自制无毒无害的pH柔性膜电极(pH flexible electrode,pH/FE)。该电极有一个氧化峰,它的峰电位对2.00~9.00范围内的pH值有线性响应,并且具有弯曲度好、抗拉伸性强、溶胀性能稳定、准确度高,选择性好等性能。此电极有望作为柔性检测器件用于非平面介质表面液层pH值的测定。

金属柔性膜除尘技术在球团干燥烟气处理中的应用

为解决传统低温干法除尘和湿法除尘技术在实际生产中存在的弊端,河钢宣钢结合自身球团干燥烟气的特点,采用了高温钛铝多孔膜金属柔性膜除尘技术。介绍了高温钛铝多孔膜金属柔性膜除尘技术的工作原理、系统组成以及实施效果。实际检测结果显示:球团干燥烟气出口颗粒物排放浓度控制在4.0mg/m^3左右,除尘器噪音控制在85dB以下,完全满足目前国家环保排放指标,并达到了超低排放要求。

广东金明与巴斯夫开发柔性膜解决方案

4月21日，广东金明精机股份有限公司（广东金明）与巴斯夫签署战略合作协议，联合开发面向共挤膜行业的解决方案，为在柔性膜制造方面打造整体解决方案，改善包装产品质量，提高生产效率。按照协议，巴斯夫将提供Ultramid聚酰胺解决方案挤出膜生产和配方方面的专业知识，广东金明则将贡献其在挤出设备方面的丰富经验。

ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的制备及压电特性

采用静电纺丝技术,通过两步低温水热法制备了ZnO@聚丙烯腈(PAN)柔性复合纳米纤维膜。研究了静电纺丝电压和滚筒转速对ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜压电和铁电性能的影响。研究结果表明,当静电纺丝电压为20 kV、滚筒速度为1000 r/min时,ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的输出性能达到最佳,输出开路电压可达到5.5 V,短路电流可达到0.61μA,剩余极化强度可达到0.43μC/cm^(2)。在外部负载电阻为13 MΩ时,柔性复合纳米纤维膜达到最大输出功率0.63μW。经过5000次循环敲击测试,所制备的ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜输出性能保持稳定。通过ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜可实时监测握力器微握、半握、全握三种不同的状态,在自供电柔性压力传感器领域有着广阔的应用前景。

柔性透明导电膜用UV胶的配方探讨

应用于柔性透明导电膜用UV胶压印技术,对柔性透明导电膜产品性能有重要作用,特别是胶的黏度、硬度、附着力、光学性能、耐水性、伸长率等对实现高精度印刷效果、导电膜柔韧性、透光率和稳定性都有重要的意义。根据柔性透明导电膜用UV胶实用性能的要求,讨论了柔性透明导电膜用UV胶的配方成份。

激光冲击用柔性贴膜的研究

柔性贴膜作为一种集约束层与吸收层于一体的新手段,使激光冲击技术有了更好的工程实际应用性。为了解决原技术中约束效果较差的问题,采用丙烯酸合成树脂与聚氯乙烯胶来代替硅胶做约束层。试验结果表明,这二者的约束效果远优于硅胶,冲击后材料的硬度均达到33HV以上,最大残余压应力均在60MPa左右,接近光学玻璃约束的水平(硬度与残余应力分别约34HV,70MPa),很好地解决了硅胶约束效果较差的问题,使柔性贴膜技术更趋近于实用化。

全柔性热膜微传感器阵列制造工艺及性能优化

为了测量飞机、流体管腔等气动面上的温度、剪应力等流场参数分布,以镍作为热敏材料,利用MEMS微加工技术在聚酰亚胺衬底上制作出了一种全柔性的热膜微传感器阵列。该传感器阵列的整体厚度薄(100μm以内)、软性可弯,可以紧贴曲型壁面从边界层底部实现非破坏性的动态流场参数测量。设计了器件阵列结构,研发了基于溅射成型与退火热处理的微加工工艺。结合工艺与测试实验,系统地分析了氩气压强、衬底温度、溅射功率、退火温度等工艺参数对电阻温度系数的影响规律。为了获得更高的器件灵敏度,通过优化工艺参数提高了柔性热膜微传感器的电阻温度系数,使其达到了4.64×10-3/℃,并且保持了好的线性度。

柔性膜与刚性膜下真空排水压缩试验研究和分析

文章通过柔性膜与刚性膜下真空排水压缩试验分析了真空预压下加载方式和土体变形规律,解释了真空-堆载联合预压加固地基较纯堆载预压节省时间,缩短高速公路的建设周期的力学机理,最后通过一具体工程加以说明。

原料特性和制备工艺对柔性石墨膜导热性能的影响

以浙江国泰萧星密封材料股份有限公司提供的两种制备工艺不同的可膨胀石墨为研究对象,从石墨粒度、膨胀容积、成型压强、压制工艺等几个方面,研究各影响因素对石墨膜导热率的影响。研究结果表明:石墨中的杂质、水分及结晶缺陷对柔性石墨膜的导热率有不利的影响,而较大的石墨粒度、较高的膨胀容积以及逐渐加压多次成型的压制工艺更有利于膜的成型及导热率的增加。最终,选择两种可膨胀石墨的粒度均为(-0. 425+0. 300) mm,在1000℃下进行膨化,在机械力作用下压制成厚度为(0. 1±0. 03) mm的柔性石墨膜,其导热率分别达到423. 99 W/(m·K)和347. 12 W/(m·K)。

新型带腱索人工柔性无支架瓣膜行绵羊二尖瓣置换的实验研究

目的探索建立自行研制的新型带腱索人工柔性无支架瓣膜行绵羊二尖瓣置换术的动物模型。方法选健康绵羊8只,采用自行研制的带腱索的人工柔性无支架瓣膜;经左前外侧切口,浅-中度低温体外循环下由左心耳入路行二尖瓣置换;人工腱索固定在乳头肌上。结果实验组手术顺利,全部成活(生存时间均超过1个月);手术时间70～120min;体外循环转流时间60min;心肌缺血时间28～40min;转中鼻温28～31℃。手术后华法令抗凝治疗。结论新型带腱索人工柔性无支架瓣膜经左心耳入路行二尖瓣置换建立绵羊动物模型是可行的。

电磁驱动柔性振动膜无阀微泵

提出了一种新型微泵设计方案和制作工艺,将电磁驱动器与大振幅振动膜相结合,得到流量大、易于控制的新型微泵。该微泵结构简单,由硅橡胶(聚二甲基硅氧烷PDMS橡胶)振动膜和无阀泵泵体组成,将硅加工工艺和非硅加工工艺(电镀)相结合。采用电镀和硅橡胶加工方法将振动膜直接制作在一个硅片上;用电镀和体硅加工工艺将驱动线圈和无阀泵泵体制作在另一块硅片上,然后将两个硅片键合在一起。对该微泵的性能特点正进行着更深入的研究。

隔热背腔式柔性热膜探头的设计及其微加工

为了进一步提高器件性能,设计一种新型隔热背腔式柔性热膜传感器探头结构。借助流体传热耦合仿真和动态响应分析等,确定背腔结构参数;研发针对隔热背腔式柔性热膜探头的双面图形化微加工工艺,获得新型传感器件。对静/动态特性进行对比测试,结果表明:在相同的输入被测量情况下,新结构器件的输出信号量值提高了20%,时间常数由400μs减小到220μs,器件的灵敏度和动态响应性能都获得了有效提升。