以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

升温速率对活体硅藻壳提纯的影响

选用一种舟形藻作为实验材料,研究了不同升温速率下硅藻壳的形态和成分变化。首先,对从该种硅藻得到的细胞壳进行酸洗处理,以去除金属离子和其它无机盐;之后,分别以1,3,5 和7℃/min的速率将硅藻壳升温至600℃,并保温2 h。然后,使用扫描电子显微镜、能量色散X射线分析和傅里叶变换红外分析3种手段对不同阶段和不同处理条件下的硅藻壳进行分析表征。实验显示：生物SiO₂的含量随着升温速率的降低而升高,以1℃/min升温到600℃并保温2 h的硅藻壳的SiO₂含量最高,其质量分数可达到90%,并且该硅藻壳能保持完整的原始形态。结果表明：由于硅藻的生物SiO₂结构具有较好的隔热性,热传导速度慢,故较快的升温速率很难使生物有机质充分分解,而过高的温度或保温时间又会对硅藻壳形态造成新的威胁。所以,较为缓慢的升温速率有益于有机质的充分去除和保证硅藻壳外观的完整性。     

CO_2气体反应磁控溅射制备Ti-O薄膜成分和结构研究

室温下采用反应磁控溅射的方法,利用CO2作碳源和氧源制备了碳掺杂Ti-O薄膜。X射线衍射(XRD)、光射线电子能谱(XPS)和拉曼光谱用于表征薄膜的成分和结构。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计测量了薄膜的吸光度并通过作图计算得到其带隙宽度。结果表明,用CO2作碳源和氧源,可得到C掺杂的Ti-O薄膜。当掺杂碳时,钛氧膜中金红石相特征峰显著减弱,且碳以取代O原子的形式掺杂在薄膜中并促使TiO相的出现。当反应气体为CO2和O2共存时,钛原子优先与氧原子结合并抑制TiO相的形成。碳的掺入能有效降低TiO2带隙宽度,使薄膜的吸收边扩展到可见光区,提高对可见光的吸收。     

酸碱辅以热处理对钛表面生物活性的影响

利用先酸后碱复合处理钛表面,部分样品加热到450和700℃进行热处理,在钛表面获得不同形貌和不同晶型的TiO2薄膜。将样品浸泡于模拟体液中,观察表面HA沉积情况,并进行体外细胞毒性实验以探讨样品的生物相容性。结果表明,酸碱复合处理样品在450℃热处理后表现出最好的生物活性,主要归因于钛表面纳米级花蕊网状结构形貌。酸碱复合处理样品在700℃热处理后表现出最差的生物活性,这是因为此法处理后的样品表面呈现纳米棒晶体结构,纳米棒直径和长度均大于450℃热处理的纳米丝形貌的钛及未热处理钛,而且纳米棒紧密结合程度也高于450℃热处理及未热处理的钛,正是由于这样紧密的较大尺寸晶体结构造成其生物活性低于450℃热处理及未热处理的钛的情况。     

TiO2纳米管尺寸对其生物活性的影响

以丙三醇为电解液体系制备出高有序的TiO2纳米管,通过模拟人体体液(SBF)溶液浸泡和体外细胞实验探讨不同尺寸TiO2纳米管生物活性的差异。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对样品进行表征。结果表明,相同电压下,随着阳极氧化电压的增加,TiO2纳米管管长和管径呈增加趋势。通过羟基磷灰石(HA)的沉积情况、MG-63细胞粘附情况、MTT检测分析,可以得出,随TiO2纳米管管长和管径的增加,诱导HA沉积能力和促进细胞粘附增殖能力增强,表现出较好的生物活性。     

碳纤维复合涂层在高压脉冲电场下的杀菌性能研究

目的研究海洋环境下高压脉冲电场对微生物污损的抑制效果和机理。方法采用刷涂法制备碳纤维/环氧防腐涂料复合涂层,研究碳纤维长度和含量对复合涂层的介电性能和表面能的影响以及碳纤维复合涂层在高压脉冲电场作用下的杀菌性能。结果高频电场下,碳纤维长度和含量是影响复合涂层介电性能的主要因素,随着电场强度、频率在设定范围内增加,涂层的杀菌率显著增大;而随占空比的增大,涂层的杀菌率呈先增后减最后趋于平缓的趋势,占空比为0.5时涂层的杀菌率最高达99.8%。结论掺杂0.1%(质量分数)5 mm碳纤维的复合涂层介电性能优良。高压脉冲电场对细菌具有良好杀灭效果,涂层的杀菌率最高可达99.97%。     

TiO2纳米管晶型对钛生物活性的影响

利用阳极氧化法在HF电解液体系中制备了高有序TiO2纳米管。样品分别在400和600℃下热处理后,得到锐钛矿和金红石两种晶型的TiO2纳米管。对样品进行了表征,将样品浸泡于模拟体液中,观察表面HA沉积情况,并进行体外细胞毒性实验以探讨样品的生物相容性。结果发现,400和600℃退火处理的纳米管样品生物活性高于未退火处理样品,400℃退火处理纳米管活性高于600℃退火处理纳米管。由于不同后处理条件下制备的纳米管形貌相似,仅为晶型不同,故推断出锐钛矿型TiO2生物活性最好,金红石型TiO2次之,无定型TiO2生物活性相对最差。     

菠萝叶纤维与甲基丙烯酸甲酯接枝聚合条件优化及其共聚物性能表征

研究了硝酸铈铵为引发剂的氧化还原体系中,甲基丙烯酸甲酯（MMA）与菠萝叶纤维以水为介质的非均相接枝聚合反应。以纤维接枝率作为聚合效果评价指标,确定了优化的反应条件：铈离子浓度0.006 mol/L,氢离子浓度0.06 mol/L,MMA浓度0.4 mol/L,反应温度50 ℃,反应时间3 h,接枝率达到185 %。用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）、纤维强力仪等分析MMA接枝前后纤维的结构和理化性质,结果显示,菠萝叶纤维接枝MMA后,改变了纤维分子原有的规整排列,纤维部分结晶区受到破坏,纤维呈松散状且更柔软,抗拉性能下降,而耐热性有所增强。同时,研究结果也显示了菠萝叶纤维MMA接枝率越高,则纤维的吸湿率越低,耐酸碱性能越强。     

芽孢杆菌ZYCHH-01发酵条件优化及其抑菌物质的研究

采用芽孢杆菌ZYCHH-01发酵生产抑菌物质,以大肠杆菌（Escherichia coli）为指示菌株,通过牛津杯法测定其抑菌圈的大小判断其抑菌活性。通过单因素试验结合响应面法研究培养基pH值、发酵温度、接种量以及发酵时间对芽孢杆菌ZYCHH-01浓度和抑菌物质活性的影响。结果表明,最佳发酵条件为接种量3%,发酵温度36 ℃,培养基pH值7.8,发酵时间27.5 h。在此优化条件下,抑菌圈最大直径为21.12 mm。最小抑菌浓度为上清液稀释1∶64。生化试验结果表明,芽孢杆菌ZYCHH-01产抑菌物质对蛋白酶敏感,较耐储存,对有机溶剂和部分表面活性剂稳定,抑菌活性pH范围较大且具有良好的热稳定性,对食源性病菌抑菌活性良好。     

碱热处理对钛表面生物活性的影响

利用碱热法处理钛表面,部分样品加热到450和700℃进行热处理,获得不同形貌和不同晶型的TiO2薄膜。实验得出,未经热处理的样品表面以非晶态钛凝胶层为主,450℃热处理样品主要以锐钛矿相TiO2存在,700℃热处理样品主要以金红石相TiO2出现。700℃热处理后的样品表面分布有大量50nm左右的纳米颗粒,这些纳米粒子的尺寸效应能较好地诱导HA在样品表面沉积形成,提高细胞的黏附和增殖,因此表现出较高的生物活性。450℃热处理后的样品表面相对于未处理样品有更多的HA沉积,是因为表面层的晶型起了主要作用,即锐钛矿TiO2晶体比无定型凝胶态TiO2更利于诱导HA沉积。但相对于未经任何处理的空白样品,仅用NaOH处理后的样品表面较利于HA沉积,可能是碱处理后钛表面羟基增加,进而提高了其诱导HA沉积的能力。