表面接枝仿生聚合物刷的润滑性能研究进展EI北大核心CSCD

关节软骨表面刷状的水溶性生物大分子赋予了人体关节优异的润滑性能。受此启发,表面接枝仿生聚合物刷被广泛研究,已经成为改善材料表界面润滑性能的有效手段。然而,目前依旧缺乏关于仿生聚合物刷提高润滑性能研究进展的综述研究。先介绍物理吸附和化学键合两种接枝仿生聚合物刷的表面修饰方法,并比较它们在改善表界面润滑性能方面的优缺点。然后详细论述三种带有不同电荷的仿生聚合物刷(中性聚合物刷、聚阴/阳离子刷和聚两性离子刷)的结构及其对润滑性能的调控作用,探讨其摩擦界面的润滑机制,并总结在构建高润滑性能表界面方面的最新研究进展。最后展望仿生聚合物刷在生物界面润滑领域的未来发展趋势。相关讨论可以为开发具有优异润滑性能的新型仿生材料提供参考。     

含氟两亲性聚合物刷构筑及防污应用研究进展

表面接枝聚合物刷是一种改善表面理化性质,防止蛋白质等生物大分子和其他污损生物吸附的有效方法。含氟聚合物由于其强疏水性、低表面能和低表面粘附力等特点,是构建两亲性聚合物刷的理想组分之一。本文概述了含氟两亲性聚合物刷的构筑方法、种类和防污机理,着重介绍了该类涂层在抗蛋白、抗菌、藻类以及其他污损生物吸附方面的最新研究成果,详细分析了含氟两亲性聚合物刷化学组成、表面重构和弹性模量等因素对微相分离行为以及防污性能的影响规律。亲疏水组分比例会对涂层的相分离行为产生影响,改变亲疏水组分比例可以形成不同尺度、不同形貌的相分离结构,进而影响涂层的防污性能。亲疏水组分的连接方式会影响涂层表面的重构行为,实现涂层亲疏水性能的转变,进而实现调控涂层表面的防污行为。从分子设计层面初步揭示了含氟两亲性聚合物刷的防污机理。最后指出构筑新型的多种防污机制协同作用的多功能化含氟两亲性聚合物刷,是未来两亲性聚合物涂层的主要发展方向。     

两种单晶硅基底表面接枝PSVBA聚合物刷后的摩擦学性能对比

为提高接枝表面的承载能力,延长其耐磨损寿命,采用原子转移自由基聚合反应(ATRP)在单晶硅表面上接枝了聚N-(4-乙烯基苄基)-N,N-二烷基氨基(PSVBA)刷,对比研究抛光(Ra=1.61 nm)和粗糙(Ra=0.32μm)的两种单晶硅表面有无接枝PSVBA聚合物刷的摩擦学性能。结果表明,与摩擦因数为1.4的未接枝表面相比,抛光面接枝聚合物刷后摩擦因数低至0.03,但因表面上的聚合物链易被磨断且不受保护,其耐磨寿命仅能维持2000个试验循环;粗糙面接枝聚合物刷后虽然摩擦因数上升至0.2,但该面上的摩擦试验可稳定运行约30 000个循环且未发生较大变化,其原因在于粗糙面上的微凹坑能够避免坑内的聚合物链与对摩副的直接接触,有效防止了该区域内聚合物刷的断裂,使其可以持续发挥润滑效果。因此,从延长服役寿命角度考虑,非光滑表面接枝聚合物刷具有较好的应用前景。     

铜表面聚合物刷的制备及其电化学性能

采用N-[亚苄基-1,2-乙二氨基乙基]-2-溴异丁酰胺为引发剂,联吡啶为配体,溴化亚铜为催化剂,实现了铜表面引发甲基丙烯酸甲酯原子转移自由基聚合,在铜表面形成一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物刷,在0.5mol/L NaCl介质中,采用极化曲线和电化学阻抗法,考察了聚合物刷的电化学性能.结果表明,铜表面接枝的PM...     

聚合物材料表面耐磨性能提升用非晶碳基薄膜的研究进展

硬度低、耐磨性能差等固有缺点已成为限制聚合物材料在一些苛刻环境中工业应用的重要因素。为了改善表面硬度和耐磨性能,多种表面改性技术被用于聚合物材料的耐磨防护,其中在聚合物材料表面制备一层非晶碳薄膜被认为可有效提高材料表面硬度和耐磨性能。综述了聚合物材料表面耐磨性能提升用非晶碳基薄膜的研究进展,分析了非晶碳基薄膜在聚合物材料表面膜基结合强度不足的本质原因,聚合物材料与非晶碳薄膜两种材料在结构和性质上的不匹配使两者之间的突变界面在载荷作用下极易发生失稳,造成了膜基结合强度的不足。探讨和对比了目前常用于改善非晶碳基薄膜在聚合物材料表面膜基结合强度的改性技术。其中,利用等离子体对聚合物材料表面进行处理,可以诱导材料表面有机碳质结构向无机碳质结构的逐渐转变,使非晶碳薄膜在聚合物材料表面获得可靠结合强度。利用等离子体处理法可以在聚合物基体表面构建原位转变层,原位转变层通过化学键的形式,为非晶碳薄膜在基体表面获得了可靠的膜基结合强度,有效提高了聚合物材料表面的硬度和减摩耐磨性能。     

聚酰胺(PA)工程塑料表面刷镀镍磷合金工艺研究

为了对磨损后的聚酰胺(PA)工程塑料零件进行修复,在其表面刷镀镍磷合金.通过氧化聚合的方法在聚酰胺(PA)工程塑料表面形成导电聚合物膜,然后进行直接刷镀,简化了刷镀过程.论述了聚酰胺(PA)工程塑料刷镀工艺,包括预处理(碱除油、粗化、氧化和中和)、催化、刷镀3个阶段;分析了工作电压、镀笔运动速度、刷镀液温度、刷镀液pH等工艺参数和镀液主盐、添加剂等对刷镀层沉积速度的影响.在聚酰胺(PA)工程塑料表面刷镀镍-磷合金,具有耐腐蚀、耐高温、硬度高、配合公差小等优点.     

人工关节与仿生软骨材料的表面改性及其摩擦学研究进展

对患有严重关节疾病的患者进行人工关节置换手术,是临床上有效的治疗方案.现有的人工关节及仿生软骨制作材料主要以金属、陶瓷、聚合物材料及强韧水凝胶等为主,然而在苛刻的关节负载摩擦剪切环境下,上述材料均面临着一个共性技术问题——表面磨损严重,进而影响其使用寿命.因此,利用表面改性技术和仿生学材料设计理念,制备具有"低摩擦-高承载-长耐磨"功能一体化的新型人工关节具有重要的实际意义和工程价值.首先总结了金属、陶瓷、聚合物基硬质人工关节材料的研究和发展历程,并阐述了不同表面改性技术在提升硬质人工关节材料表面润滑和抗磨性能方面的优势.进一步,详细介绍了近年来以水凝胶基材料为代表的新型仿生关节软骨润滑材料的最新研究进展,具体包括高性能本体水凝胶与水凝胶软骨材料的表面改性,从承载和抗磨角度,强调了仿生层状结构化水凝胶材料作为新型关节软骨替代物的潜在优势.此外,结合国际上生物润滑领域最新动态,系统概述了在天然骨组织和硬质人工关节材料表面键合水凝胶润滑涂层这一新兴研究方向.最后,从材料仿生学设计和表面水润滑改性两方面,提出了新型人工关节材料未来的研究重点和发展方向.     

聚乙烯亚胺含量对( Ni-P) -纳米Si3 N4复合刷镀层性能的影响

聚乙烯亚胺(PEI)是一种水溶性的高分子阳离子聚合物表面活性剂,可通过吸附在颗粒周围来阻止纳米颗粒相互接近,使得它们不能相互碰撞、吸引,防止纳米颗粒絮凝、团聚.研究了聚乙烯亚胺(PEI)表面活性剂对刷镀(Ni-P)-纳米Si3N4复合镀层性能及结构的影响,并确定了聚乙烯亚胺表面活性剂在复合刷镀液中的最佳含量.结果表明:聚乙烯亚胺表面活性剂能有效阻止复合刷镀液中颗粒的絮凝、团聚,其用量对复合刷镀层中Si3N4含量、刷镀层硬度及摩擦性能有显著的影响.当其含量为0.8 g/L时,获得了分散均匀、稳定悬浮的复合刷镀液,复合刷镀层微观表面结构致密,微粒分布均匀,摩擦因数最小为0.16,显微硬度最大为HV910.     

聚合物基复合材料表面防护涂层的研究现状与展望

聚合物基复合材料相比金属等传统材料,其耐高温性能、抗固体颗粒冲蚀磨损性能等不足,导致聚合物基复合材料在高新技术领域、高温磨损等复杂工况中的应用受到严重制约.研究表明,在聚合物基复合材料表面制备功能性防护涂层,是一种有效提高或改变复合材料表面性能的途径.在介绍聚合物基复合材料基本性能特点的基础上,系统总结梳理了热喷涂、冷...     

SiC微粒对Ni-P合金刷镀层表面形貌和结构的影响

为了改善Ni-P合金刷镀层表面的完整性,提高刷镀层的耐腐蚀和抗氧化等性能,实验采用电刷镀技术制备了Ni-P合金和SiC/Ni-P复合刷镀层.通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射能谱仪等观察和测试了两种刷镀层的表面形貌和结构,探讨了SiC微粒对Ni-P合金刷镀层表面形貌和镀层结构的影响.实验结果表明:SiC微粒影响着刷镀层的沉积和生长过程,细化了刷镀层的晶粒,减少了Ni-P合金刷镀层表面的微裂纹,提高了刷镀层的致密度.但SiC微粒并没有改变Ni-P合金刷镀层的非晶态结构,SiC/Ni-P复合刷镀层仍以非晶态为主.     

梯度结构Ag-Cu-MoS2电刷材料的制备及性能

在气氛保护下采用热压工艺制备了具有梯度结构的Ag-Cu-MoS2电刷材料,对该材料的制备工艺、显微结构、电性能和摩擦磨损性能等进行了分析.结果表明:在热压过程中,由于氩气的保护作用,虽然工艺温度达到850℃,MoS2并未发生氧化反应,保障了材料的自润滑性能;所用工艺较好地实现了梯度结构的构造及材料的制备,MoS2均匀而弥散地分布于Ag-Cu基体中,该材料具有优良的电性能、摩擦磨损性能及焊接性能.     

Application of Accelerated Electrons for Polymer Modification and Preparation of Composite Materials

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - Exposure to accelerated electrons makes it possible to change the properties of polymeric and composite materials on the surface and in a...     

38CrMoAl钢表面电刷镀—氮碳共渗复合处理工艺研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射,分析了经电刷镀Ｎｉ－Ｗ合金与氮碳共渗复合工艺处理的３８ＣｒＭｏＡｌ钢表面层的性能、显微组织和相组成,并进行了磨损试验,探讨了电刷镀层厚度、氮碳共渗时间对表面硬化层性能和显微组织的影响。结果表明,氮碳共渗后使３８ＣｒＭｏＡｌ钢表面的电刷镀层与基体的结合由原来的机械结合转变为冶金结合。复合工艺处理后的表面层组织为Ｎｉ基体上分布着少量的ＷＣ和ＷＮ质点,其表面耐磨性较只进行电刷镀处理或氮碳共渗处理的提高了５倍以上。最佳的电刷镀层厚度为２０ｕｍ,最佳的氮碳共渗保温时间为８０ｍｉｎ。     

Study on composite surface treatment of 38CrMoAl steel

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Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用于失效凸轮轴再制造的实验研究

目的将Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术应用到失效凸轮轴修复,使失效凸轮轴得以再制造利用。方法在快速镍镀液中加入Al_2O_3纳米颗粒和分散剂柠檬酸三铵、十六烷基三甲基溴化铵形成复合镀液,将复合镀液放在恒温磁力搅拌器上加热并搅拌,使复合镀液温度达到50℃且纳米Al_2O_3悬浮稳定。利用电刷镀技术将复合镀液镀于与凸轮轴材质相同的45#钢板表面,通过硬度测试,分别评价纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压对复合镀层硬度的影响。结果复合镀层的硬度大于45#钢,且硬度随刷镀电压、纳米Al_2O_3质量浓度的增加而增加。当刷镀电压大于10 V后,硬度随纳米Al_2O_3质量浓度的增加而减小。复合镀层表面裂纹随纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压的增加而增多,纳米Al_2O_3的质量浓度越低,电压变化对复合镀层表面硬度的影响越大。相对纳米Al_2O_3质量浓度,电压对复合镀层表面硬度的影响更大。结论用Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术修复失效凸轮轴可提高凸轮轴表面硬度,使其得以再制造利用。为提高凸轮轴表面质量,避免出现表面疏松、焦糊等缺陷影响表面硬度,应开发自动化纳米复合电刷镀设备及采用不同镀层交替叠加方式刷镀。     

Polymeric biomaterials for load-bearing medical devices

This paper aims to give a broad overview of the challenges that are faced in load-bearing medical devices and focuses specifically on the challenges faced in utilizing polymeric materials in such applications. Three specific cases are given in the field of polymeric biomaterials. These cases build in complexity and initiate with examination of the evolution of intravascular catheter design in which the materials, properties, and processing have been optimized to develop a system that can be used in an angioplasty procedure with little concern of clinical failure.     

STUDY ON EROSION RESISTANCE PROPERTIES OF O‘-SIALON-BN IN MOLTEN STEEL

1. IlltroductionO'-Sialon-BN refractory materials used as a break ring for Horizontal Continuous Casting (HCC) have excellellt thermal shock resistance, high temperature strength and oxidation resistanced--61. In addition, O'-Sialon-BN hajs certain machine-shaping ability so thatdiffereds parts with precise size can be made from the compositeslZ]. On the other hand,under actual service conditions with molten steel at high temperature, it might be believedthat the break ring would be erod…     

Development and testing of a brush feeder

Some manufacturing processes and many packaging operations require oriented and aligned parts. When a high feed rate cannot be obtained by human operators or when sophisticated vision systems, able to guide the picking operations, are too expensive or too complex for a specific application, a different approach to solve the problem is necessary. In this paper a brush feeding system based on tilted brushes is presented. It allows the controlled motion and the correct alignment of products different in shape, weight and surface roughness. The brush feeder is analyzed both from a theoretical and experimental point of view.     

Investigation on the Flexural Creep Stiffness Behavior of PC–ABS Material Processed by Fused Deposition Modeling Using Response Surface Definitive Screening Design

The resistance of polymeric materials to time-dependent plastic deformation is an important requirement of the fused deposition modeling (FDM) design process, its processed products, and their application for long-term loading, durability, and reliability. The creep performance of the material and part processed by FDM is the fundamental criterion for many applications with strict dimensional stability requirements, including medical implants, electrical and electronic products, and various automotive applications. Herein, the effect of FDM fabrication conditions on the flexural creep stiffness behavior of polycarbonate–acrylonitrile-butadiene-styrene processed parts was investigated. A relatively new class of experimental design called “definitive screening design” was adopted for this investigation. The effects of process variables on flexural creep stiffness behavior were monitored, and the best suited quadratic polynomial model with high coefficient of determination (R ²) value was developed. This study highlights the value of response surface definitive screening design in optimizing properties for the products and materials, and it demonstrates its role and potential application in material processing and additive manufacturing.     

钢铁材料电镀镉的研究现状

钢铁材料广泛地应用于诸多工业领域中,但其表面耐蚀性差,发生于材料表面的腐蚀会导致材料失效。镉与空气接触时会迅速氧化并形成致密的保护性氧化膜,因此表面镀镉可以有效地提高钢铁材料表面的耐蚀性。从电镀镉技术的具体应用出发,综述了用于钢铁表面防护的电镀镉技术和用于表面修复的电刷镀镉技术的应用现状。镀镉层作为阳极保护层,实现了对钢铁材料的防护。在镀液中添加钛盐后,形成的镉钛镀层比单纯的镀镉层具有更优异的耐蚀性和更好的低氢脆性。电刷镀镉作为一种特种镀镉技术,可用作镀镉局部破损件的补镀和修复。针对电镀镉废水对环境和人体的高危害,简要阐述了化学法、物理化学法、生物法三种电镀镉废水的处理方法,且微生物法具有良好的发展前景。最后,展望了钢铁材料电镀镉技术的相关研究思路和方法。