用于压电传感器的层加层结构纳米纤维膜

通过聚丙烯腈(PAN)与改性木质素(CEHL-PTMG)接枝物进行共混,使用多层静电纺丝技术得到PAN|PAN/CEHL-PTMG|PAN层加层结构的纳米纤维膜,并制备一系列的薄膜。对制备的层加层结构纳米纤维膜进行表面形貌、构象、热性能、力学性能以及压电性能测试。实验结果表明:层加层结构使得薄膜的压电性能得到了大幅提高,PAN(11%,1 mL)|PAN/CEHL-PTMG(11%/2%,2 mL)|PAN(11%,1 mL)层加层结构纳米纤维膜的压电性能最为优异,输出电压和电流分别可达2.57 V、1468.0 nA;层加层结构薄膜的拉伸强度提高到了7.16 MPa,相较复合纳米纤维膜拉伸强度提高了7.51%,比纯PAN薄膜拉伸强度提高了52.67%;结构化后的薄膜的稳定性大幅提高,经过上千次的撞击仍能输出较好的电压;同时将其附于手指及手肘上,能更加明确地指示两者的运动,且在数值上出现较大的差距。

纳米TiC浓度对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响

研究了镀液中纳米TiC的添加量对双脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层结构及性能的影响。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对镀层的表面形貌和物相进行了表征,并研究了镀层的表面粗糙度、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:当镀液中TiC浓度较低时,复合镀层表现为类似于纯Ni镀层的胞状沉积结构。当镀液中TiC浓度较高时,复合镀层表现为菜花状沉积结构。当纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层表面致密性相对较高,Ni的衍射峰有明显的宽化现象。随着镀液中纳米TiC浓度的升高,复合镀层的磨损质量损失比表现为先下降后上升的趋势,当TiC浓度为8 g/L时,磨损质量损失比最小,为5.436%。当镀液中纳米TiC浓度为8 g/L时,镀层的自腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大。结果表明双向脉冲电沉积制备Ni-TiC复合镀层镀液中最佳纳米TiC浓度为8 g/L。

纳米纤维融合改性建筑结构胶制备及性能测试

为提高建筑结构胶性能,通过在传统建筑结构胶中加入纳米纤维材料,制备了一种具有较高应用性能的新型建筑用结构胶。新型建筑结构胶通过在微硅粉和纳米二氧化硅中加入纳米碳酸钙和纳米白炭黑,实现了对建筑结构胶环氧树脂结构胶的改性。当掺入的固定剂质量分数为50%,偶联剂4%,稀释剂10%,组合填料掺量为5%时,可获得抗压强度、抗拉强度等力学指标最佳的建筑结构胶。相对于加入传统的纳米二氧化硅,试验加入的组合填料对结构胶的改性更好。

酶解-动态高压微射流制备纳米淀粉及对其结构性质的影响

为探究蜡质玉米淀粉(WMS)经普鲁兰酶协同动态超高压微射流技术(P-DHPM)制备纳米淀粉后对其结构及性质的变化规律,本文探讨了处理前后淀粉微观结构、结晶结构、分子结构、粒径、分子量及热性能的变化趋势。结果表明,随着酶解时间的增加,淀粉圆球形颗粒变碎片状、结晶结构逐渐消失、淀粉短程有序性增加、分子量显著(P<0.05)减小;同时,淀粉糊化峰值温度由71.23℃降低至55.81℃,糊化焓值(ΔH)显著(P<0.05)减小至4.68 J/g;酶解淀粉进一步经微射流处理后,粒径降低至纳米级,淀粉颗粒变成更加无规则的小碎片,糊化峰值温度(T_p)降低至55.37℃,糊化焓值(ΔH)增大至14.13 J/g。通过酶解-微射流技术处理WMS淀粉,可制备得到粒径可控且具有短程有序的纳米尺寸淀粉颗粒,提供了一种环境友好、操作简单的制备方法,同时为继续探讨其在淀粉纳米乳液及淀粉基活性包装材料中的应用奠定基础。

纳米氧化铁调控钧瓷釉层显微结构及呈色分析

本文在钧瓷釉中添加不同质量分数的纳米氧化铁,分析在还原气氛(96%Ar/4%H_(2))与氧化气氛(空气)烧制后钧瓷呈色及釉面显微结构的变化,采用分光测色计研究了颜色变化,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪研究了钧瓷物相成分,利用扫描电子显微镜研究了釉层微观结构。结果表明:随着纳米氧化铁含量梯度增加,还原气氛下钧瓷试片从淡青色变为蓝色再变为青灰色,氧化气氛下从白色变为黄色再变为酱黑色。当釉层中纳米氧化铁含量达到3.0%(质量分数)时,釉面SiO_(2)晶相完全消失,呈非晶态。随着纳米氧化铁含量的增加,釉面呈液-液分相结构,还原气氛下显微结构尺寸从85 nm增加至150 nm,且Fe^(2+)相对含量上升。氧化气氛下,当釉面达到玻璃化后,分相结构尺寸从217 nm增加到307 nm。

猴头菇多糖-纳米硒的制备、结构表征及其生物活性研究

以亚硒酸钠为硒源,利用微生物将无机硒转化为纳米硒(SeNPs),在此基础上,以猴头菇多糖为载体制备得到猴头菇多糖-纳米硒(HEPS-SeNPs).通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米粒度仪、透射电子显微镜等对纳米硒及猴头菇多糖-纳米硒进行结构表征;同时以SeNPs为对照,探究HEPS-SeNPs的抗氧化活性及对HepG_(2)细胞、PC12细胞、RAW264.7细胞细胞存活率的影响.结果表明:所制备的纳米硒及猴头菇多糖-纳米硒均为形貌规则、均一的球体,其元素组成均有Se元素检出;其中Se元素的含量高达671.42μg/g和169.63μg/g.傅里叶变换红外光谱表明HEPS主要通过O-H键等基团与纳米硒结合.与纳米硒相比,HEPS-SeNPs的粒径降低7.33%,电位绝对值提高了17.94%.同时,体外试验结果表明,SeNPs和HEPS-SeNPs对细胞均有一定的生物活性.当物质浓度大于0.4 mg/mL时,HEPS-SeNPs的生物活性高于SeNPs.且HEPS-SeNPs能提高抗氧化活性.研究结果为硒多糖的后续研究提供了理论依据.

纳米结构金属氧化物电子传输层研究进展

总结纳米结构金属氧化物在钙钛矿太阳电池中的应用进展,详细介绍纳米结构金属氧化物(包括二氧化钛、氧化锌和二氧化锡等)作为电子传输材料的实例。此外,对纳米结构金属氧化物电子传输层进行掺杂和界面修饰等方面的研究进展加4个介绍。最后,对该类电子传输层的未来发展前景进行展望。

AuNP@Co_(3)(HITP)_(2)-CNT纳米结构的制备及电化学传感性能

利用一步水热法和化学还原法制备了基于金纳米颗粒负载Co_(3)(HITP)_(2)-碳纳米管(AuNP@Co_(3)(HITP)_(2)-CNT)的纳米复合材料。利用X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对其表面微观形貌和元素组成进行表征。构建了前列腺特异性抗原(PSA)/牛血清蛋白(BSA)/PSA抗体(Ab)/AuNP@Co_(3)(HITP)_(2)-CNT/玻碳电极(GCE)电化学免疫传感器,并对PSA进行了检测,用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)和电化学阻抗谱(EIS)对其进行电化学性能分析测试。实验结果表明:基于AuNP@Co_(3)(HITP)_(2)-CNT纳米复合材料的电化学免疫传感器对PSA有较宽的检测范围,可达40 fg/mL~100 ng/mL,同时具有较好的特异性、稳定性和可重复性。

金属/高熵合金纳米多层膜的制备、微观结构及力学性能研究进展

通过表面防护涂层技术制备综合力学性能与摩擦性能优异的涂层材料,对降低构件因碰撞摩擦磨损所引起的损伤失效问题十分重要。相较于单层膜结构防护涂层,金属纳米多层膜涂层材料由于其微观组织结构的独特性与可控性,表现出优异的服役特性,且其综合性能可通过结合新组元或界面调控得到进一步提高,因此该类材料受到了广泛关注。新颖的成分设计理念使得高熵合金具有独特的四大效应,即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和性能鸡尾酒效应,进而呈现出良好的综合性能。因此,在传统的双金属纳米多层膜结构材料中引入高熵合金组元,形成金属/高熵合金纳米多层膜,有望突破传统金属纳米多层膜的性能局限,极大地提高多层膜结构材料的力学性能。从功能基元序构的视角,围绕近几年金属/高熵合金纳米多层膜的相关研究,首先介绍了其制备方法和工艺原理,针对功能基元微观结构特征,从晶粒形貌、界面结构、组元成分等方面进行了阐释,在此基础上论述了其力学行为以及相应的内在机制,并提出了调控金属/高熵合金纳米多层膜力学性能的优化策略,最后对金属/高熵合金纳米多层膜的未来研究方向和面临的挑战进行展望。

尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的研究进展

尖晶石结构过渡金属氧化物的纳米阵列相对其纳米线和纳米颗粒具有独特的优势,在能源存储、催化、磁性和光电等诸多领域具有重要的应用。概述了水/溶剂热法制备尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的过程中影响其结构形貌的多种因素(基底、反应温度、反应时间和原料等),探讨了纳米阵列的结构形貌与性能之间的关联性,简介了尖晶石结构过渡金属氧化物分级结构纳米阵列的相关研究,希望能为设计开发多功能或功能集成化的纳米阵列并拓宽其应用范围起到推动作用。

多孔通道结构纳米纤维膜的制备及油水分离性能

通过静电纺丝制备以聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)为壳,PVP/纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为核的Janus结构纳米纤维膜,并利用绿色的水刻蚀法获得用于油水分离的多孔通道结构纳米纤维膜。结果表明,多孔通道结构增加了纳米纤维内部的储水空间,提供了额外的水分渗透路径,赋予了纳米纤维膜优异的亲水性和水下超疏油性。纳米纤维膜的孔隙率从54%提升至83%,水下油接触角从134°提升至164°,水通量从731 L/(m^(2)·h)提升至3344 L/(m^(2)·h)。纳米纤维膜对水包正己烷乳液的渗透通量高达1985 L/(m^(2)·h),滤液中的TOC含量低于50 mg/L,表明其油水分离效果较好。这种多孔通道结构纳米纤维膜的设计理念为开发油水分离膜提供了一种绿色的制造思路。

定向凝固条件下Ti_(3)Al合金中梯度纳米结构的形成机制与力学行为——原子尺度研究

通过分子动力学(MD)模拟方法对Ti_(3)Al合金在定向凝固条件下的生长机理进行系统研究,并通过对比纳米晶(NG)、粗晶(CG)和梯度纳米晶(GNG)合金,研究Ti_(3)Al合金的结构力学性能。结果表明,在凝固过程中Ti_(3)Al相优先生长为等轴晶组织,随后逐渐演变为柱状粒,并最终形成梯度纳米晶结构。此时,晶粒在与凝固方向平行的方向优先生长。此外,研究还发现,相较于NG和CG结构,GNG结构定向凝固合金具有更高的抗拉强度和更好的延展性。GNG结构不仅有效抑制了小晶粒区域的应变局域化和晶粒生长,而且促进了较大晶粒区域的位错形成,从而获得更好的力学性能。

紫草素纳米结构脂质载体的制备与评价

目的 制备并优化紫草素纳米结构脂质载体(NLC),并对其进行表征、创面刺激性测试及抗炎活性评价。方法 通过饱和溶解度测定、脂质相容性和乳化能力筛选了紫草素NLC的处方。以粒径和多分散系数(PDI)为指标,考察紫草素NLC的制备方法,并采用该方法制备紫草素NLC,单因素法考察固液脂质比、总脂质用量、乳化剂用量和投药量的范围。通过正交试验考察固液脂质比、总脂质用量、投药量对PDI和载药量的影响,得到最优处方,并对其进行验证及表征。通过在大鼠背部表皮造成破损后连续给药,测试紫草素NLC的创面刺激性。采用脂多糖诱导RAW264.7细胞炎症模型,以NO释放率为指标评价紫草素NLC的体外抗炎活性。结果 采用Transcutol P为液体脂质,固体脂质为双硬脂酸甘油酯,乳化剂为BRIJ?O20,采用薄膜水化法制备NLC,最优处方:乳化剂用量为6%,固液脂质比为4∶6,总脂质用量为6%,投药量为20 mg。大鼠背部破损皮肤均未见红斑或水肿,皮肤组织结构均基本正常,同时等剂量下的紫草素NLC抑制RAW264.7释放NO的能力存在比紫草素更强的趋势。结论 制得的紫草素NLC载药量高,粒径均一。紫草素被制成NLC后,对创面无刺激性,细胞毒性有所下降,同时具有较好的抗炎活性。

外电场作用下纳米结构表面的固-液界面传热特性

在固体表面布置纳米结构是一种强化固-液界面传热的简单有效的方法.但是,当固-液界面相互作用较弱时,由于纳米结构并不能被液体浸润,纳米结构的存在反而会弱化固-液界面之间的传热,而外电场的施加则可以解决这一问题.本文基于分子动力学模拟的方法,研究了纳米结构固-液界面在外电场作用下的传热特性.通过在2块平行金属板布置数量相同的正负电荷,产生垂直于板面的均匀电场,并在下层金属板上布置了不同尺寸的纳米结构.结果表明:在外电场作用下,纳米结构处会产生电润湿现象,固-液界面的润湿状态能够从Cassie态变为Wenzel态,界面处的Kapitza热阻长度明显减小,因而热流密度显著增大;当电荷量增至发生电冻结的临界值,液态水会产生电冻结现象,其热导率骤增至1.2 W/(m·K),热流密度也随之发生骤增;继续增加电场强度,由于电冻结现象的发生,固-液界面热阻则基本保持不变.

硅纳米结构阵列:光热CO_(2)催化的新兴平台

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是在温和条件下有效催化化学反应的新概念。近年来,与传统的光热催化剂相比,硅纳米结构阵列在光热CO_(2)还原反应中表现出独特的催化性能优势。作为一种平台,它表现出优异的光收集能力、高比表面积以及多样化的材料复合选择。本文综述了光热催化CO_(2)转化的概念和原理,硅纳米结构阵列的功能,以及利用硅纳米结构阵列在光热催化CO_(2)转化方面的最新进展,最终将为高性能纳米结构阵列光热CO_(2)催化剂的发展方向提供指导。

水热-烧结法制备Cr^(2+):ZnSe/ZnSe核壳结构纳米孪晶

Cr^(2+)掺杂ZnSe纳米晶是一种重要的中红外材料,核壳结构的ZnSe基半导体纳米晶表现出优异的光学、电学与催化性能。纳米晶的缺陷可以影响其性能,如具有孪晶结构的纳米晶拥有更高的强度和硬度。为了提高掺杂纳米晶的综合性能,本工作以可溶性Zn盐为Zn源,以新制NaHSe溶液为Se源,以Cr(AC)_(2)为掺杂源,通过两次水热过程制备了核壳结构Cr^(2+):ZnSe/ZnSe,在氩气保护或高真空下分别于400和800℃烧结获得了室温下化学性质稳定的纳米晶。结构和形貌表征结果显示,纳米晶尺寸主要集中在20~30 nm之间,壳体厚度约为2.6 nm,纳米晶具有层错缺陷,并由此发展成为孪晶。分析可知孪晶面为(111),相邻两晶面夹角为70.02°,误差在±0.5°以内。随着样品结晶度提高,孪晶密度增大,表明释放晶格畸变能为层错和孪晶的形成提供驱动力,孪晶的形核与长大符合位错诱导机制。XPS分析表明,Cr元素以+2价存在于纳米晶中;反射光谱测试结果分析发现,烧结的纳米晶在1775 nm附近存在吸收带,表明所制纳米孪晶具有潜在的中红外发光性能。

静电纺中空结构碳纳米纤维制备与应用研究进展

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单轴静电纺丝法和同轴静电纺丝法两种制备方法。主要介绍了HCNFs的复合与掺杂,改变或提高HCNFs的性能,进而扩展HCNFs应用领域。重点介绍了HCNFs在锂二次电池领域、催化领域、超级电容器领域以及吸附领域的应用现状,并对未来HCNFs的发展方向进行了展望,以期为HCNFs的研发提供参考。

Cu掺杂对Au_(11)(dppf)_(4)Cl_(2)纳米团簇结构和光学性质的影响

通过一锅还原法成功制备了合金纳米团簇Au_(11-x)Cu_(x)(dppf)_(4)Cl_(2)(x=1、2;dppf=1,1'-双(二苯基膦)二茂铁)。晶体结构解析表明,合金团簇具有与Au_(11)(dppf)_(4)Cl_(2)类似的几何结构,如含有缺陷二十面体金属内核,不同之处在于Cu原子取代了与Cl配位的Au原子。因此,Au_(11-x)Cu_(x)(dppf)_(4)Cl_(2)可视为Cu对Au_(11)(dppf)_(4)Cl_(2)模板团簇的掺杂。Cu原子的引入并未改变模板团簇Au_(11)(dppf)_(4)Cl_(2)的框架结构,但有效调控了电子结构,进而使其光吸收发生红移。

气体吸附对硅锗异质结纳米线电子结构与光学性质的影响

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法探讨了沿[112]晶向的硅锗异质结纳米线作为气体传感器检测CO,CO_(2)和Cl2的能力,着重计算了其吸附气体分子前后的吸附能、能带结构与光学性质.几何结构优化计算表明:不同硅锗组分的[112]晶向的硅锗纳米线对CO,CO_(2)和Cl_(2)分子的吸附能的绝对值在0.001 eV至1.36 eV之间,其中Si_(24)Ge_(36)H_(32)对CO_(2)气体的吸附能最大,气敏性能最好.能带结构计算表明:吸附CO和CO_(2)分子的[112]晶向硅锗纳米线能带的简并度明显减小,带隙变化较小;而吸附Cl2分子后的价带顶与导带底之间产生了杂质能级使其带隙减小.光学性质计算表明:Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线吸附CO, CO_(2)和Cl_(2)分子后的光学性质差异明显,主要体现在吸收谱的范围及吸收峰的峰值上,上述研究结果为[112]晶向Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线可作为气体传感器敏感材料提供了一定的理论依据.

基于耗散粒子动力学模拟辅助的纳米结构脂质载体优化制备

基于分子模拟能够探究纳米结构脂质载体(nanostructure lipid carriers,NLC)各物质间的结合能、溶解度参数等,预测混合物的相容性,从而用于指导实验前原料种类以及用量选择。该文以姜黄素(curcumin,Cur)为模型营养物,以固体脂质(单硬脂酸甘油酯)和液体脂质(中链甘油三酯、葵花籽油、甜橙油)及表面活性剂(泊洛沙姆188、卵磷脂、吐温-80)作为筛选对象,采用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)方法进行模拟筛选,再通过正交试验制备NLC以对模拟结果进行验证,最后对NLC的粒径和微观形态等进行表征。模拟与实验结果均表明,单硬脂酸甘油酯-中链甘油三酯(medium chain triglycerides,MCT)-卵磷脂能形成较好的载体体系,固液脂质比为1∶3(质量比),卵磷脂含量为5%(质量分数),姜黄素含量占总脂质的3%(质量分数)时形成的球壳结构最好。优化后制备的姜黄素NLC平均粒径为(233.8±2.4)nm,电位为(-38.2±0.6)mV,包封率为85.06%,微观形态均匀分散、没有明显聚集现象。