基于超声原子力显微镜的检测技术及应用研究

随着纳米材料和纳米技术的发展,对纳米级横向分辨率弹性测量及对次表面缺陷纳米范围成像方法的需求日趋增加,而目前传统的测试方法无法满足纳米尺度的弹性及次表面缺陷的检测.本研究提出的超声原子力显微镜技术,将原子力显微镜与超声方法相结合,即通过使原子力显微镜探针的悬臂梁或被测试件作超声振动,实现在纳米或亚微米尺度无损检测材料的弹性性能.本文基于原子力显微镜,通过激励试样底部的传感器,并采用锁相放大器调制出悬臂梁的振幅,构建了超声原子力显微镜系统,理论分析了超声原子力显微镜的悬臂梁超声振幅成像机理,通过实验得到SiOx纳米薄膜的超声幅值影像.     

PET基纳米ZnO溅射成膜及其紫外线通透性能

 在纺织材料表面附着ZnO能增加其防紫外线透过功能,利用RF磁控溅射法在PET非织造布表面沉积ZnO薄膜,并利用原子力显微镜(AFM)和能量弥散X射线法(EDX)对ZnO薄膜的表面形貌和结构进行表征和分析。结果表明:利用RF磁控溅射沉积的纳米ZnO薄膜其成膜方式是一种多层生长模式,薄膜颗粒中只含有Zn、O 2种元素;沉积的ZnO颗粒具备纳米级尺度,且颗粒分布均匀、膜层致密。利用紫外可见分光光度计测试表明,形成的ZnO薄膜对紫外线具有很好的吸收能力,对可见光的透过基本没有影响。     

PLA基纳米结构银薄膜的抗菌性能

 在低温条件下,利用磁控溅射技术,在聚乳酸非织造布表面沉积不同厚度的纳米结构银薄膜,研究PLA基纳米结构银薄膜厚度对样品抗菌性能的影响。采用振荡烧瓶法测试样品的抗菌性能,利用原子力显微镜(AFM)分析纳米结构银薄膜表面形态及粒径,应用EDX分析薄膜表面的元素分布。结果表明:随着薄膜厚度的增大,样品抗菌性能提高;溅射时间延长,薄膜厚度增大,膜层的致密性改善,单位面积上的银含量增加,膜层表面积增大,银离子释放几率增大,是提高抗菌性能的主要原因;当纳米结构银薄膜厚度为1 nm时,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到100%。     

磁控溅射制备纳米结构银抗菌非织造布

 采用磁控溅射技术在丙纶基非织造布表面沉积0.5~3 nm厚的纳米结构银薄膜,实现纺织材料表面抗菌功能化。采用振荡烧瓶法,测试了非织造布基纳米银薄膜样品的抗菌性能;同时利用原子力显微镜(AFM)分析了纳米银薄膜的表面形态。结果表明,随着纳米结构银薄膜厚度的增加,样品的抗菌效果逐渐增强。从纳米银薄膜表面形态结构可以看出,纳米结构银薄膜由极其微小的均匀性较好的粒子组成,基本呈连续覆盖状态,随着溅射时间的延长,纳米银颗粒粒径呈增大趋势。     

PGFE/BOPP防雾薄膜的制备与性能研究

用表面活性剂聚甘油脂肪酸酯(PGFE)对BOPP薄膜进行表面改性,降低薄膜表面张力,使其具有防雾作用。以聚甘油脂肪酸酯为防雾剂,采用涂布法制备得到PGFE/BOPP防雾薄膜,通过试验测定分析了薄膜的防雾性能,机械性能、光学、透氧、透湿等性能。结果表明:涂布PGFE后,薄膜拉伸强度增大、雾度增大,透光率降低,对氧气、水蒸气的阻隔性提高,其中2%浓度的PGFE涂布后,BOPP薄膜防雾效果,机械性能较好,可以作为防雾包装薄膜使用。     

低温等离子体处理改善PET非织造布润湿性能

 采用O2、N2等离子体分别对PET非织造布进行改性处理,使用原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其微观结构进行表征与分析。结果显示,低温等离子体处理对PET纤维表面产生明显的刻蚀,处理后PET非织造布润湿性能得到提高;用O2等离子体处理60 s时,PET非织造布瞬间吸水量以及最大吸水量较好。     

磁控溅射法制备纳米Ag薄膜的AFM分析和导电性能

 在室温条件下,采用磁控溅射法在PET纺粘非织造布上制备了纳米Ag薄膜,用原子力扫描显微镜(AFM)分析溅射功率、溅射真空室气压等工艺参数对纳米Ag薄膜结晶状态、粒径的影响;研究了溅射工艺参数与薄膜导电性能之间的关系。实验结果表明,在室温下,随着溅射功率增加,纳米Ag薄膜Ag粒子尺寸增大,功率为120 W时,薄膜导电性能最好;随着反应气体压强增加,Ag粒子直径变小,薄膜的导电性能变差。     

沉积纳米TiO2织物的表征及其光学透射性能

在室温条件下采用直流磁控反应溅射方法,在涤纶纺粘非织造织物表面沉积纳米二氧化钛(TiO2)薄膜.采用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对不同溅射时间的薄膜表面形貌和化学结构进行表征,同时研究在不同溅射时间条件下制备的沉积纳米TiO2织物的光学透射性能.实验表明:在薄膜成膜生长过程中,薄膜表面化学结构变化不大,但薄膜生长速率和表面形貌出现了较为明显的阶段性变化,随溅射时间的增加,薄膜的连续性和致密性增加,沉积TiO2织物的抗紫外线透射能力加强.     

丙纶基纳米金属薄膜的导电性能

采用真空射频磁控溅射技术,在不同规格的丙纶热轧纺粘非织造布表面沉积不同金属的功能性纳米薄膜。测试结果表明,纺织材料表面沉积纳米银金属薄膜的导电性较之其它金属好,且银纳米薄膜在10 nm时呈现半导体性能,在100 nm时呈现最佳导电性能。原子力显微镜(AFM)分析该纳米结构表面镀层形貌发现,不同纺织材料对沉积纳米金属后的导电性有一定影响。     

羊毛表面特征对针织物起毛起球的影响

针对羊毛针织物易起毛起球的现象,通过对未处理、氯化+树脂处理、氧化处理的羊毛纤维形态和相关性能进行表征,研究经不同方式表面处理后纤维表面和形态对其针织物起毛起球性能的影响.利用扫描电镜(SEM)对纤维表面形貌进行观察;用原子力显微镜(AFM)对鳞片平均厚度和纤维表面粗糙度进行测量、计算;用三维视频显微镜对纱线毛羽成像;...     

纸张表面射频磁控溅射SiOx薄膜的研究

氧化硅薄膜因其优异的阻隔、电学、光学以及环境友好性能而广泛应用于各种工业场合。可以在多种衬底上制备硅氧化物,常见的如硅、玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。然而,目前所见报端的文献很少有以纸张为基材的。本文即研究在纸张表面射频磁控溅射沉积氧化硅薄膜,讨论沉积氧化硅薄膜射频功率密度、沉积时间等工艺参数对沉积速率,薄膜表面粗糙度、薄膜机械性能、薄膜的阻隔性能的影响。利用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌,结果表明,沉积氧化硅薄膜后表面更加均匀且平滑。沉积氧化硅薄膜后纸张的横向,纵向弹性模量和拉伸强度明显增加。在射频功率密度2.78 W/cm~2、氩气流量40 sccm、沉积时间为36min的制备参数下所沉积的薄膜对水蒸气的阻隔提高了15倍。此外,本文还研究了沉积氧化硅薄膜后纸张的色彩再现印刷适性。     

用激光共聚焦显微镜表征涂层厚度对油墨渗透的影响

涂布纸的涂层结构对纸张的光学性能、物理性能和印刷质量有很大的影响。油墨转移到纸张上并在涂层表面固着渗透,其固着渗透情况最终影响印刷品的质量和油墨的使用。目前有关油墨渗透的研究报道中较为精确的是切割法,但切割的过程对于纸张有一定的损伤性,使测量结果的可靠性大大降低。本实验的主要目的是用激光共聚焦显微镜表征涂布纸的涂层厚度对油墨渗透的影响,并对其渗透深度和渗透轨迹进行定量化研究。在实验中选用荧光油墨作为激光共聚焦显微镜观察描绘油墨的渗透深度和分布的印刷油墨,将所有的XY平面图像进行重构得到油墨颜料渗透的三维图像。实验研究表明用激光共聚焦显微镜表征油墨颜料的渗透深度和分布的均匀程度是有效和可靠的,这种方法对实验对象无损伤性,利用荧光油墨中的荧光颜料作为示踪剂,省去了荧光着色等步骤,减小了人工操作的误差。实验结果证实纸张的印刷质量可以通过增加涂布时涂层厚度的方法来调整和改善。     

智能释放保鲜包装复合膜的研发与应用

本文在比较分析国内外保鲜包装薄膜研发现状的基础上,介绍一种智能释放保鲜包装膜的制备方法和实验研究结果。智能释放SO₂杀菌剂的保鲜包装复合薄膜具有三层结构,内层（控制释放层）,由EVA和LDPE树脂按一定比例共混而成;中间层（二氧化硫产生层）,为聚氨酯黏结剂和焦亚硫酸钠及亚硫酸钙共混的黏结层;外层（阻隔层）,为BOPP薄膜,以防止SO₂向外界扩散。通过性能测试和实验分析,研究了内层膜LDPE/EVA不同组分时,对薄膜极性、水汽透过率、氧气透过率的影响;应用DSC、XRD测定内层薄膜表面、断面的结晶结构,研究LDPE/EVA不同共混比例对薄膜结晶度、晶粒大小等指标的影响;研究内层膜不同组分时,产生二氧化硫浓度与释放周期的关系。研究结果表明:智能释放保鲜包装复合材料,不仅可以根据不同水果品种保鲜的要求释放适量SO₂,以抑制水果上各种霉菌的生长和水果的呼吸作用,减少水果的水分损失和营养物质的消耗,有效延长水果的货架期。     

辣椒素涂覆聚乙烯薄膜对小鼠趋避性的影响

本文研究了辣椒素+明胶+阿拉伯树胶+NaCMC交联混合物涂覆在聚乙烯薄膜外层对小鼠趋避性的影响。辣椒素的涂覆浓度分别为0.5%,1.0%和3.0%。小鼠趋避效果的评价是采用聚乙烯薄膜袋内粮食的重量和聚乙烯涂层袋被咬伤的比例。结果表明,聚乙烯薄膜涂层袋对小鼠有显著的趋避性(P<0.05)。另外还可以看出,辣椒素鼠类驱避袋(涂覆浓度分别为1.0%和3.0%)能够有效地驱逐老鼠超过7天。辣椒素涂覆在聚乙烯薄膜外表面对鼠类驱避有显著作用。     

喷墨印刷系统中墨滴渗透扩散模型的研究

本文在深入研究纸张涂层结构的基础上,根据多相流离散相的流体动力学方程研究和分析喷墨成像系统中墨滴喷射飞行的物理现象,进而准确计算和预测墨滴与承印物接触前的能量分布;然后从墨滴成像过程中能量转换的角度,结合其流体动力学条件,研究了墨滴与纸张涂层表面碰撞、渗透、扩散和铺展的作用机理并提出其数学模型。该数学模型包含了喷墨墨滴成像的所有动力学特征及纸张涂层的物理特征,通过对该模型的研究与求解,可以得到墨滴扩散铺展的最大直径,即喷墨网点的大小。其次通过实验研究得出墨滴的黏性损耗功及渗透所消耗的能量,进而根据纸张涂层特性求解了墨滴的平均渗透深度。     

聚氨酯吸墨涂层构成与着色性能关系研究

水性聚氨酯(PU)乳液干燥后,表面膜层连续致密,对油墨的吸收能力差,影响油墨的干燥和色彩还原。为了提高PU膜层对油墨的吸收,通过加入纳米氧化铝粉体砂磨,得到了浆料,在支持体上涂布得到了PU吸墨涂层。研究了不同纳米粉体含量对涂层透光率及色块实地密度的影响,不同软、硬段PU对图像分辨率和耐水性的影响。实验发现,涂层的透光率随着纳米粉体的增加而降低;用硬段PU得到的涂层,墨滴扩散小,图像的分辨率比软段PU的高,而且硬段涂层上油墨的实地密度较高。同时,印刷色块在硬段PU的涂层上有更好的耐水性能。     

易开启式瓦楞纸箱撕裂带材的制备与性能研究

本文开发了一种新型带材,用于实现瓦楞纸箱快速开启。撕裂带材由腈纶长纤维丝基层、丙烯酸酯乳液压敏胶黏剂和离型纸层组成。通过实验制备了不同的撕裂带材,研究带材用量对纸箱开启性能的影响,并将制成的带材粘附于不同纸板进行开启性能测试。结果表明:撕裂带材的厚度为0.18mm,宽度为25mm,可以实现高定量瓦楞纸板的切割,纸箱切口平整,开启所需最大撕裂力为105N,完全满足开启性能的需要。     

水性光固化聚氨酯丙烯酸酯与环氧丙烯酸酯共混性能的研究

本文探讨了水性光固化聚氨酯丙烯酸酯(UVPU)和水性光固化环氧丙烯酸酯(WEA)两类预聚物的共混性能。采用红外光谱仪、紫外分光光度计和环境扫描电镜等设备分析了两类体系的相容性、光固化性能、固化膜的光学性能和力学性能及成膜的截面形态。研究表明两类预聚物的共混体系具有良好的相容性,紫外光固化速度快。WEA加入20 wt%的UVPU固化成膜,断裂伸长率可提高1.5倍,光泽度是100%UVPU固化膜的1.23倍,但拉伸强度有所下降。电镜观察表明,两类预聚物的分子之间能够相互聚合,形成类似网络互穿的结构。总体上说,两类预聚物具有良好的相容性,固化膜兼具聚氨酯丙烯酸酯膜的良好的拉伸性能和环氧丙烯酸酯膜光泽度高的优点,性能互补,提高了涂膜的综合性能。该新型共混体系在上光油和印刷油墨连接料等方面具有良好的应用前景。     

一种基于非线性蒙版技术的HDR图像阶调压缩算法

高动态范围(HDR:HighDynamic Range)图像能够再现真实场景广阔的亮度范围,在航空遥感、虚拟现实、医疗成像、跨媒体出版等领域中得到了广泛的应用。但由于处理位数的限制导致在常规设备上显示HDR图像必须对其进行阶调压缩。本文的主要工作和创新点包括:①对非线性蒙版图像处理技术进行了分析,首次将其应用到HDR图像的阶调压缩;②提出了基于非线性蒙版技术的HDR图像阶调压缩算法的具体流程,即利用双边滤波技术对图像进行分层,利用蒙版算法对图像基础层进行阶调压缩和调整,保留图像细节信息;③除采用主观评价外,利用VDP(Visible Difference Predictor)模型对算法的性能进行客观评价。评价结论显示:利用非线性蒙版技术可以获得较好的HDR图像阶调压缩效果,并且大大降低了算法的复杂性。     

基于CIECAM02模型的均匀色貌空间研究

本文利用BFD-CP小色差评估数据构造色分辨椭圆和孟塞尔新标数据集检验的方法,对基于国际照明委员会2002年推荐的色貌模型CIECAM02的颜色空间进行均匀性分析,并用线性回归方法调整初始颜色空间明度、彩度坐标的量表,推导出新的均匀颜色空间。并再次利用构造色分辨椭圆的方法和孟塞尔新标数据集检验了CIECAM02原始空间和优化色貌空间的均匀性,分析和比较了两者的性能;本文利用线性优化新建的色貌空间取得了较理想的效果,新建的优化色貌空间Jab的均匀性与CIECAM02原始空间相比有了较大的提高。