环境敏感型纤维素水凝胶及其在药物控释方面的应用

综述了纯纤维素、纤维素衍生物、纤维素与有机无机物共混制备纤维素水凝胶的方法,并且综述了温敏性、pH敏感性、磁响应性纤维素水凝胶在药物控释领域的应用。在此基础上展望了纤维素水凝胶的研究方向。

呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜及其功能化应用

呼吸图案(BF)法是一种制备微纳米级规整多孔结构的简单、廉价和高效的方法,它以水滴为模板,通过水滴有序排列得到蜂窝状有序多孔结构,其孔的形貌可以通过选择不同的成膜材料和成膜环境等条件得到控制,所以在分离膜、模板、响应性表面、催化剂、光电材料等研究领域有广阔的发展前景.但是,到目前为止,人们发现由于成膜条件的不同,多孔膜的孔形貌受多种因素影响,规整多孔膜形貌的控制机理还不是很明确,没有一个统一的结论.本文结合本课题组所做工作及近五年来国内外呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜的研究成果,对多孔薄膜的形成过程及其影响因素、多孔膜的功能化及应用等方面进行了归纳总结,试图揭示孔的形成及孔形貌的调控等相关规律,希望对后续的进一步研究与应用奠定基础.

新型功能性聚酰亚胺的研究与应用进展

对聚酰亚胺(PI)功能性的开发是近年来PI领域的研究热点,如具有高溶解性、高透明性、低介电常数或高折射率的PI的研究,使PI越来越多地应用于航空航天、微电子等高新技术领域。总结了近年来功能性PI的研究进展,重点归纳了新型含氟、硫、大侧基等二酐和二胺单体的分子设计及其构效关系,并介绍了相应功能PI的应用前景。

HPLC法分离工业品辛基二茂铁

采用气相色谱–质谱联用技术分析和表征工业品辛基二茂铁原料主要组成,以HPLC法对其进行分离。分别研究了流动相类型、组成、流量及色谱柱填料粒径大小对(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁3种辛基二茂铁分离效果的影响,获得最佳分离条件:5μm 12 nm C18烷基硅胶为填料,流动相为甲醇–水(88∶12),流量为0.8 m L/min。工业辛基二茂铁中3种异构体的含量分别为22.18%,24.15%,22.67%。

新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H2O2-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe3O4粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶.分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe3O4粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性.考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe3O4粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian和Schott动力学模型.通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大.制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich和Temkin等温模型.

磁性半纤维素接枝聚丙烯酰胺凝胶对亚甲基蓝的吸附研究

利用自由基聚合和原位共沉淀法制备了1种磁性半纤维素接枝聚丙烯酰胺凝胶,研究了该凝胶吸附亚甲基蓝的性能,特别考察了凝胶用量、pH、吸附时间、亚甲基蓝初始含量等因素对吸附的影响。结果表明,磁性凝胶用量增大,凝胶单位吸附量下降;pH增大,凝胶吸附量增加;初始亚甲基蓝的质量浓度从25 mg/L增加到250 mg/L,凝胶吸附量不断增大。凝胶吸附亚甲基蓝的动力学符合准2级动力学方程,Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温线模型均能很好地拟合凝胶对亚甲基蓝的吸附过程。

利用呼吸图案法制备聚(苯乙烯-b-丙烯腈)有序多孔薄膜

以自制的聚(苯乙烯-b-丙烯腈)(PS-b-PAN)嵌段共聚物为成膜材料,采用呼吸图案法制备了有序多孔薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌进行了分析,研究了聚合物浓度、溶剂种类及共聚物结构对薄膜结构的影响.结果表明,薄膜表层为多孔结构,且孔为圆形、以六方阵列形式排列;薄膜表层下面是蜂窝状结构.以三氯甲烷(CHCl3)为溶剂时,在较高浓度下制备的薄膜表层孔间距较大,蜂窝结构尺寸较小,且形成了多层结构.与CHCl3为溶剂时相比,挥发速度较快的二硫化碳(CS2)作溶剂时制备的多孔薄膜有序性较好,薄膜表层孔径和孔间距均较大,蜂窝结构尺寸较小.以没有PAN链段的聚苯乙烯大分子引发剂(PS-Cl)为成膜材料时,制备的薄膜表层没有形成多孔结构,而是形成了窝状结构.同时,通过对薄膜表层晕的研究证明了多孔薄膜表层缺陷是由水滴处于液膜下较深的位置造成的.

磁性半纤维素接枝聚丙烯酰胺水凝胶的制备及其性能研究

以半纤维素和丙烯酰胺为原料,利用自由基聚合法制备了多孔半纤维素接枝聚丙烯酰胺水凝胶,并且通过原位共沉淀法在凝胶上负载Fe3O4粒子,从而得到了磁性水凝胶。分别用FT-IR和SEM对水凝胶的结构和表面形态进行分析;考察了多孔半纤维素接枝聚丙烯酰胺凝胶的溶胀性能并对溶胀动力学进行了数学拟合。研究表明多孔半纤维素接枝聚丙烯酰胺水凝胶的平衡溶胀率随着交联剂量的增大而减小,随着半纤维素/丙烯酰胺比例的增大而增大,随着pH的增大而增大,水凝胶在pH=5.6的溶胀符合Schott溶胀动力学模型。振动样品磁强计(VSM)磁性能测试表明,磁性半纤维素接枝聚丙烯酰胺凝胶具有超顺磁性特征,其饱和磁化强度为10 emu/g。

PMMA-b-PS结构及有机累托石对其凝胶聚合物电解质性能的影响

通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)合成3种嵌段比不同的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMMA-b-PS),研究其嵌段比例对凝胶聚合物电解质(GPE)电性能的影响。结果发现,以3种嵌段共聚物为基体的GPE导电性均优于纯PMMA基GPE,这可能是因为刚性链段的存在改变了凝胶体系的自由体积;当聚合物含量为40%(质量分数)时,PMMA-b-1PS基GPE的电导率最高。选择电性能较优的PM-MA-b-1PS为基体,研究有机累托石(OREC)对该凝胶电解质(NGPE)性能的影响。在保持凝胶体系固含量为40%(质量分数),OREC添加量为聚合物的3%(质量分数)时,室温下NGPE的电导率达到了3.11×10-4S/cm,约为PMMA基GPE的18倍;热失重分析表明,质量损失5%时,PMMA-b-1PS基GPE热分解温度比PMMA基GPE热分解温度高66.1℃,NGPE的热分解温度相比PMMA基GPE提高了78.0℃。

含聚乙二醇的嵌段共聚物的合成及自组装研究进展

综述了通过活性自由基聚合如原子转移自由基聚合(ATRP)、氮氧稳定自由基聚合(NMP)、可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)等方法合成含聚乙二醇(PEG)的嵌段共聚物的研究进展,并对含PEG类嵌段共聚物在溶液中的自组装技术和在药物载体、介孔材料以及碳纳米管中的应用进行了归纳,指出含PEG的嵌段共聚物可以自组装成多种形貌,直接影响材料的性能和应用,所以这些结构有潜在的应用价值和应用前景,并且合成新的含PEG的嵌段共聚物和开发具有新型结构、形貌可控的自组装体以及新的应用领域是今后的一个热点问题,具有重要的科学研究意义和实际应用价值。

一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感

设计了一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感方案,并分析了其测量灵敏度.将标准单模光纤和一段仅传输基模与二阶模的无包层亚波长直径光纤结合形成传感头,通过分析传感头外气体折射率的变化对两个模式干涉谱峰值移动的影响,研究了这种传感器的折射率测量灵敏度.结果表明,这种传感器的灵敏度高于利用折射率引导型光子晶体光纤的基于模间干涉的折射率传感器.因为没有气体向微孔扩散的过程,这种基于模间干涉的亚波长光纤折射率传感器可用于实时探测.

静电分散中粉体荷电规律的数值模拟

基于建立适合Fluent软件求解的颗粒荷电数学模型,利用离散相模型对荷电器中碳酸钙粉体颗粒的荷电规律进行模拟,分析颗粒粒径、荷电电压2个因素对颗粒荷质比的影响,并对模拟结果进行实验验证。结果表明,实验结果与仿真结果较为接近。

生物燃料电池酶电极的研究进展

综述了生物燃料电池酶电极的研究进展,尤其是近年来在氧化还原酶的种类、电子介体电极、直接电子传递电极以及固定化酶等方面的研究成果。从提高生物燃料电池的转换效率出发,分析各因素对酶电极性能的影响,包括针对不同底物燃料使用相应的氧化还原酶实现电极之间的电子传递、小分子或聚合物中介体存在下提高电流密度、导电聚合物等修饰电极对直接电子传递效率的贡献,以及物理或化学的酶固定化方法增加酶的稳定性等。因此采用新材料及新工艺构筑酶电极,最大程度上保持酶的活性,提高载酶量及电子传递效率,将成为该领域未来的发展方向。

非晶合金的相变韧塑化

块体非晶合金因其独特的原子结构而具有许多优异的力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一,但是由于其在变形过程中的室温脆性和应变软化等关键问题,一直制约其大规模工程应用。为解决此问题,块体非晶合金领域的研究者们提出了多种方案,其中利用"相变诱导塑性"概念制备块体非晶合金复合材料来韧塑化非晶合金成为卓有成效的方案之一,通过此方法成功地制备出同时具有拉伸塑性和加工硬化能力的非晶合金复合材料。然而,该类块体非晶合金复合材料要求的形成条件更严格,同时具有更复杂的多相协调变形过程和更独特的性能优化方案。从该类块体非晶合金复合材料的形成、性能特点、韧塑化机理及性能优化等方面进行综述,并对其未来发展进行了简要展望。

三元Al-Ti-Fe合金的快速凝固组织演变研究

采用落管无容器处理技术实现了三元Al-32.7%Ti-11.4%Fe合金的快速凝固,获得的最大过冷度达到352 K(0.21TL)。当合金液滴直径大于300μm时,其凝固过程中发生了L→TiAl3(1 627 K)和L2→Al3Fe0.25Ti0.75(1 340 K)两次相变,凝固组织表现为少量的片状Al3Fe0.25Ti0.75相分布在初生TiAl3相枝晶间隙内。当直径减小至300μm以下时,合金液滴已具有相当大的冷却速率和过冷度,初生TiAl3相生长十分迅速,Al3Fe0.25Ti0.75相来不及形核合金液滴就已经完全凝固,凝固组织中仅有TiAl3相单相枝晶。初生TiAl3相在快速生长过程中发生了显著的溶质截留效应,其中Fe的溶质含量明显高于平衡条件下的情况,且随合金粒径的减小呈现出增大趋势。

聚乙二醇基形状记忆高分子材料研究进展

聚乙二醇(PEG)是一种结晶完善且具有良好水溶性的热塑型聚醚高分子,其分子链结构在无定形态及结晶态间相互转变的特性符合形状记忆材料对可逆形变结构的要求,因此广泛应用于形状记忆高分子材料的研究。文中综述了近年来聚乙二醇在形状记忆聚合物、形状记忆水凝胶、形状记忆复合材料等高分子材料中的应用研究进展,阐述了聚乙二醇链结构与材料形状记忆特性及不同刺激响应性之间的关系,并特别强调了聚乙二醇与水的氢键作用对水诱导响应型形状记忆特性的重要性,对低毒且生物相容性好的聚乙二醇基形状记忆高分子材料在生物医学领域的应用进行了展望。

压强效应下Ba2YNbO6的弹性性质与电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算了不同压强下立方结构双钙钛矿氧化物Ba2YNb O6的弹性性质与电子结构。计算结果表明:平衡状态下Ba2YNb O6为延展性材料,且延展性随压强的增大而提高;弹性常数,弹性模量和泊松比均随压强的增大近线性增大;Ba2YNb O6为直接带隙半导体,平衡状态下带隙宽度为2.55 e V,且带隙值随压强的增大而减小;费米面附近的能带主要由O 2p,Nb 4d和Y 4d层的电子态密度确定,增大压强使态密度峰有偏离费米面的趋势,并且态密度展宽,峰发生劈裂。

聚乙烯醇基相变复合材料研究进展

亲水性聚乙烯醇(PVA)具有相对较好的可加工性、安全性及生物可降解性,被广泛用作支撑材料,可将相变材料封装在其三维网状结构中以解决相变组分泄露的问题并使复合材料获得良好的导热性。基于此,综述了分别利用分子间作用力、共价键将PVA基体与相变材料复合的物理共混法及化学接枝法,对比了两种方法用于封装相变材料的优缺点;总结了目前PVA基相变复合材料的类型、成型方法及性能,包括经湿法纺丝、干法纺丝及静电纺丝等方法制备的相变复合纤维,经物理共混法制备的相变复合膜以及经一步法原位复合制备的相变复合多孔材料;分析了复合材料中相变组分及成型工艺等对材料结构及相变蓄热、力学及热稳定性等性能的影响;同时展望了功能化PVA基相变复合材料的研究方向及发展前景。

聚乙烯醇基形状记忆复合材料研究进展

形状记忆复合材料快速发展,其中具有良好生物相容性的聚乙烯醇(PVA)基形状记忆复合材料受到广泛关注。介绍了PVA基形状记忆复合材料的各类制备方法,包括物理共混法中的溶液浇铸法、循环冷冻解冻法、原位聚合共混法、物理嵌入法、层压复合法、共沉淀法及共混超临界干燥法等和化学交联方法,并详细讨论了上述制备方法的特点和研究进展。在此基础上,详细评述了PVA基形状记忆复合材料应用在生物医学领域如药物缓释、组织工程支架及光致传感器等方面的研究工作和最新发展动态,指出发展多刺激响应型、多功能化的PVA基复合材料是形状记忆复合材料的发展趋势,综合性能优异的PVA基形状记忆复合材料将在生物医用复合材料领域发挥重要作用。

三元Fe-19.1%Si-7.8%Ti合金的快速凝固研究

采用超高真空落管无容器处理技术研究了Fe-19.1%Si-7.8%Ti三元共晶合金的快速凝固。理论计算表明,在自由落体条件下Fe-19.1%Si-7.8%Ti三元共晶合金获得的过冷度范围为：37-259K;冷却速率范围为：4.81×10^3-2.48×10^5K/s。由XRD和EDS点分析结果得出,在较小过冷度下,合金的凝固组织由（Fe3Si＋Fe5Si3）二相共晶和（Fe2Si＋τ3）二相层片共晶构成,生成（Fe2Si＋τ3）二相层片共晶的原因可能是发生了Fe3Si＋Fe5Si3→Fe2Si＋τ3固态相变;在大过冷度下,（Fe2Si＋τ3）二相层片共晶消失,固态相变被抑制。