梯度润湿性图案化表面的制备及其输运性能研究

目的针对液体输运距离短、速度慢等问题,提出一种基于梯度疏水基底的箭形图案化表面,该表面能有效改善液滴的输运性能。方法对铝合金表面依次进行预处理、激光加工基底、低表面能改性处理和激光加工箭形亲水图案,得到具有良好输运性能的图案化表面。深入研究激光扫描速度对铝合金表面形貌和润湿性的影响。结果随着激光扫描速度的提高,表面微结构由“微纳分层结构”逐渐变为“亚微米结构”,铝合金表面的粗糙度逐渐变小,导致表面静态接触角由150°左右降至107°左右,动态接触状态由滚动状态变为钉扎状态。另外,随着扫描速度的增加,基底表面O的质量分数从11.2%降至7.7%,F的质量分数从17.6%降至10.6%,表明表面氧化物减少,导致表面对含F有机物的吸附能力减弱,进而导致表面疏水性降低。液滴在基于梯度疏水基底的箭形图案化表面上的输运距离可达到61 mm,相较于均匀疏水基底,提高了34%。结论采用梯度激光扫描速度和低表面能处理可简单、快速地获得梯度疏水基底,相较于基于均匀疏水基底的图案化表面,液滴在基于梯度疏水基底的图案化表面上的输运性能得到显著提高,液滴自发、定向和高性能的输运在水收集装置、传热设备等方面具有广阔的应用前景。

软模板印刷法制备超疏水性聚苯乙烯膜

利用软模板印刷的方法,以微米-亚微米-纳米复合结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软模板,在平滑聚苯乙烯(PS)表面上成功制备了同样具有微米-亚微米-纳米复合结构的超疏水表面,该表面与水的接触角高达161.2°.软模板印刷方法可以用在其它热塑性聚合物如聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯等材料上,是一种简单有效地制备超疏水性表面的方法.

疏水图形及面积对棉织物吸湿快干性能的影响

为改变织物表面亲疏水性能,达到吸湿快干效果,采用印花方式对棉织物进行单面局部疏水整理。通过测试整理后织物吸湿、放湿、透湿、润湿、耐洗等性能,研究了疏水整理图形形状(正方形、圆形、十字形、三角形、五角星形)、疏水整理图形所占面积比例(20%、40%、50%、60%、80%、100%)及疏水整理图形大小对整理后棉织物吸湿快干性能的影响。结果表明,采用正方形图案,疏水面积占总面积比例为50%,疏水整理图形以小尺寸为宜时,整理对棉织物原有吸湿性影响较小,同时能提高棉织物的放湿速率,棉织物具有了优异的吸湿快干性能,且耐水洗牢度较高。

滴灌两点源交汇入渗的斥水土壤水分运动规律

基于室内滴灌两点源交汇的水分入渗试验,对比研究了滴头间距为30 cm、滴头流量为0.41 mL/min条件下,斥水和亲水土壤的湿润锋变化和含水率分布规律.试验结果表明:在湿润体交汇前和交汇后,亲水土壤湿润锋都较光滑,形状呈1/4椭圆形,水平湿润锋比垂直的长,亲水性塿土和盐碱土交汇时间分别为1 270和2 79 min.斥水土壤的湿润锋明显不如亲水土壤光滑,部分位置出现优先流,斥水塿土和盐碱土交汇时间分别为40和210 min.不同条件下湿润锋的定量关系可采用对数和幂函数,拟合的决定系数均达到0.86以上.入渗的交汇面上,水平和垂向湿润锋与时间关系均可用对数关系描述,拟合的决定系数均达到0.98以上.塿土滴头下方垂向剖面上的土壤水分分布最均匀,湿润面近似圆形;塿土交汇面的次之,但仍比盐碱土的含水率等值线图规则.2种斥水土壤在不同深度上的水分分布都有很大的随机性和空间不均匀性.总体上,亲水性塿土的水分运动比亲水性盐碱土更具规律性,斥水土壤水分运动由于出现非稳定流,因此比亲水土壤的更不规律.相关成果可为在斥水土壤中应用节水灌溉技术提供技术参考.

β-葡聚糖酶对高燕麦含量面团性质与蛋白结构的影响

β-葡聚糖酶可对高燕麦含量面团流变特性、面筋蛋白结构产生较大影响。测试了燕麦面包预拌粉粉质特性、面团动态流变学特性、燕麦面团中β-葡聚糖含量和平均相对分子量、蛋白质游离巯基和SDS可萃取蛋白含量,分析了燕麦蛋白质二级结构、SDS-PAGE蛋白图谱和蛋白质表面疏水性,结果显示:与对照组相比,加入β-葡聚糖酶后,50%燕麦含量的面团吸水率显著下降,弹性模量(Gʹ)和粘性模量(Gʺ)显著降低,减弱了燕麦中本身存在的β-葡聚糖的成胶性并改善了面团的可变形性和流动性,面团的加工适应性得到提高。β-葡聚糖酶降低了面团中β-葡聚糖的聚合度,平均相对分子质量从350 kDa降至62 kDa,面筋蛋白间的非共价相互作用加强,面筋蛋白表面疏水性降低,蛋白二级结构由无规则卷曲和β-转角转变为β-折叠,使得面筋蛋白的水合和聚集程度得到提升。上述研究表明,β-葡聚糖酶处理对改善由于葡聚糖影响的面团加工特性具有显著作用。

泡沫金属亲疏水性对T型小通道气液两相流相分离特性影响研究

小通道填充泡沫金属成为近几年强化换热方向的研究热点。以空气和水为工作介质,将PPI为10和20的泡沫金属分别填充到截面为2.5 mm×2.5 mm的T型小通道内,改变泡沫金属的亲疏水性,分别研究弹状流和环状流下气液两相表观流速及亲疏水性对相分离的影响机制。比较亲水、疏水处理及未处理这三种泡沫金属的分离特性发现:无论是弹状流还是环状流,分离效果最好的是亲水处理后的泡沫金属,其次是未经处理的泡沫金属,而进行疏水处理后的分离效果最差,填充泡沫金属的T型通道相分离效果要明显好于未填充的通道。对于亲疏水处理过的T型通道,无论是弹状流还是环状流,T型小通道内侧支管气相采出分率占优,液相采出分率随着液体表观速度的增加而降低,但气相表观速度对液相采出分率影响很小。而泡沫金属PPI的减小会降低气相采出分率,使分配效果更加趋近于均匀分布线。

基于二叉树支持向量机的蛋白质结构类预测

提出了一种基于二叉树支持向量机(BT-SVM)的蛋白质结构类多类预测新方法。采用26维的向量来表示蛋白质序列的特征。BT-SVM多类分类方法能消除SVM在多分类问题中存在的不可分数据问题。采用两个经典数据集作为测试数据,通过自身一致性和n折叠交叉验证方法测试了新方法的性能。预测结果表明新方法具有良好的预测能力,与使用同一数据集的已有结果相比较,新方法的Jackknife结果和目前最好的方法取得的结果相当,可作为蛋白质结构类预测的一个工具。

钛材表面疏水图案化对成骨细胞生长的影响

本文通过共沉淀法合成纳米羟基磷灰石,然后采用电泳沉积法在钛材表面沉积羟基磷灰石涂层,并通过氟硅烷浸泡法构建疏水化图案,对制得的样品采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱仪、接触角测量仪进行表征,并与成骨细胞共培养,采用MTT、ALP法检测疏水图案对成骨细胞生长的影响。结果表明,本实验成功在钛材表面构建了疏水图案,且这种图案对成骨细胞生长有一定的抑制作用,通过构建不同的疏水图案,可以达到调控成骨细胞生长方向的作用。

Sierpinski亲/疏水分形图案表面气泡分布及强化换热研究

针对芯片散热表面热流具有典型的中心高四周低的非均匀分布特征,设计制备了具有三阶Sierpinski地毯曲线分形特点的亲疏水交错润湿铜表面,并通过实验观测了气泡在典型的亲/疏水分形表面的动力学特性。结果表明,气泡会首先在预设的高阶疏水点处成核、生长,并呈现典型的分形特征,实现了初始气泡成核位置的可控分布;之后,相互邻近的疏水点上的气泡开始克服能垒而发生合并,同时伴随着高阶疏水区域的气泡向中央低阶区域的定向移动、合并过程,最终在中心一阶疏水区域形成大气泡。相比于光滑及疏水点阵表面,Sierpinski亲/疏水交错润湿表面不仅能够有效降低液体起始沸腾温度,提高沸腾换热的临界热流密度,而且可以规划气泡的成核点及移动、合并方向,进而实现气泡空间分布与加热壁面热流密度分布的协同一致。因此,具有Sierpinski分形特性的亲/疏水交错润湿表面进一步提高了沸腾换热性能。

基于非硅微加工技术的超疏水表面的设计和制造

利用非硅微加工技术,在金属基底表面构建了由圆柱状金属镍组成的规则的微阵列结构,研究了微阵列的疏水性.利用正己烷溶解十八烷基三氯硅烷(OTS)配制成涂覆液,对微阵列进行低表面能物质涂覆.通过对比涂覆前后的静态超疏水性,研究了低表面能物质涂覆的作用.实验发现圆柱高度为5～30μm、直径为30～50μm、间距为15～50μm的微结构阵列在不涂覆OTS的前提下表现出了稳定的超疏水性.涂覆OTS虽然没有增加阵列结构的接触角,但是改善了微阵列在水流冲击下的疏水性.

基于DMD无掩膜光刻快速制作亲疏水图案化表面

亲疏水图案化表面在表面张力限制的微流控技术中能够发挥显著作用。常见的方法在制作表面的微图案时都需要实物掩模版,这类方法不具备灵活调节制造亲疏水表面微图案的形状与尺寸的能力,并且因制作掩膜而导致制作成本和时间成本都很高。因此,提出了基于DMD无掩膜光刻技术快速制作亲疏水图案化表面的方法并可用于自组装微液滴阵列。该方法利用DMD无掩膜曝光系统进行加工,一步成型地完成了亲疏水图案化表面的疏水处理和微图案化处理。这种方法无需实物掩模,能够灵活调控加工表面疏水图案的形状与尺寸,工艺简单快捷,降低了制作成本。

超亲疏水图案表面PS微球拉膜法制备SERS基底及SERS效应趋势

利用超亲水表面或图案化表面抑制“咖啡环效应”可获得均匀单层分散的纳米粒子阵列的原理,采用“拉膜法”在亲水点上组装PS微球精密单层阵列,结合反应等离子刻蚀(RIE)和磁控溅射技术调控微球间距和获得币族金属表面,制备SERS活性基底,初步研究了其SERS效应的趋势。结果表明,使用该法可以获得较大面积(直径10微米)的单层有序微球阵列,并结合反应等离子体刻蚀和磁控溅射Au的方法制备间距可控的金属微球阵列,电镜观测表明,球的间距可控制到10纳米以下。吸附吡啶分子后进行表面增强拉曼光谱检测,拉曼信号随间距的减小呈指数增加趋势。

Studies on Structure-activity Relationship of the Ethofenprox Analogous of Pesticide by Pattern Recognition Method

In 1867, Crambrown supposed that correlation existed between the bioactivity of drugs and features of their chemical structures. Later, in 1900, overton found that the bioactivities of anaesthetic of different chemical structures increased with the enlargement of their partition coefficients of oil-water. After the World War Ⅱ, the research on structure-activity relationship has been developed rapidly. In 1961, Hansch method was applied to the investigation of the analytic relationship between the bioactivities of the growth hormone of the plant and the effect of the substituents of their compounds.

灰树花液体培养菌丝疏水蛋白基因的发现及鉴定

灰树花是一种具有极高营养价值的可食用菇,疏水蛋白是一类小分子蛋白质,由于其独特的表面活性可使真菌菌丝壁表面十分憎水.采取文库构建方法,构建了灰树花液体培养菌丝cDNA文库,筛选得到两个新疏水蛋白基因,hgfⅢ和hgfⅣ.cDNA序列比对发现,hgfⅢ和hgfⅣ同灰树花Ⅰ型疏水蛋白基因hgfⅠ有相对较高同源性;且hgfⅢ和hgfⅣ编码的蛋白与HGFI水缘性图谱相似;系统发育树比对发现hgfⅢ和hgfⅣ所编码蛋白与HGFI分别位于不同的分支;基因转录模式分析表明,hgfⅢ在菌丝中高水平表达,而hgfⅣ则在灰树花子实体中特异性转录.

疏水微通道内流动冷凝流型实验研究

实验观测了水力直径为150μm,宽深比3,通道壁面水接触角为130°的疏水矩形微通道内的流动冷凝过程。发现疏水微通道内的流型主要有珠状流、珠状-环状复合流、珠状-喷射复合流和弹状-泡状流。由于壁面的疏水性,喷射流处仍能观察到珠状凝结。珠状-喷射复合流的位置随入口蒸汽Reynolds数的增大而向通道出口移动,喷射频率随Re_v增大而增大。珠状-喷射复合流之后为弹状-泡状流,喷射流产生汽泡会冲击前一汽泡并合并流向通道出口。