新型多功能季铵化抗菌材料的制备与应用

综述了近年来在抗污、超滑/超亲水、可降解、促凝血、促细胞生长等新型多功能季铵化抗菌材料的分子设计和潜在应用方面取得的研究进展,指出在抗菌的同时并具有以上所提及的多种功能是抗菌材料发展的一大趋势。举例说明通过原子转移自由基聚合（ATRP）技术,合成的星状聚合物（POSS-g-PDMA）,在季铵化后具有了极高的抗菌活性、相对非血溶性和可降解性。高度季铵化的基于二甲基癸基铵壳聚糖-接枝-聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(DMDC-Q-g-EM)和聚(乙二醇)二丙烯酸酯的抗菌水凝胶兼具抗菌和抗真菌活性、生物相容性和可重复使用性。最后对新型多功能季铵化抗菌材料的未来发展方向进行了展望。     

超亲水毛细芯环路热管启动及热性能分析

为解决电子设备高热通量下的散热问题,采用H₂O₂氧化法对烧结毛细芯进行了超亲水改性,研究了毛细芯表面润湿性对吸液性能的影响。并将改性后的超亲水毛细芯应用到环路热管内,研究了倾斜角度及加热功率对超亲水毛细芯环路热管的换热特性的影响。实验结果表明：超亲水毛细芯的吸液速度增加,吸液时间较亲水毛细芯减小了3.52ms;与普通亲水毛细芯环路热管相比,在加热功率Q=200W时,超亲水毛细芯环路热管蒸发器中心温度降低了约6.0℃,在Q=20W时启动时间与温度分别降低了33s与2.5℃。同时发现超亲水毛细芯环路热管在正重力状态时的运行温度更低,热阻较小,最低热阻仅为0.084℃/W。     

时效温度对化学刻蚀304不锈钢超亲水稳定性的影响

目的利用化学刻蚀、化学氧化方法在304不锈钢表面制备微纳米结构并实现超亲水性质,改变时效处理温度,研究亲水表面润湿性的稳定程度。方法以2 mol/L的FeCl_3溶液、HCl、H_2O_2按照15:1:1的体积比混合得到刻蚀溶液,氧化液采用CrO_3与H_2SO_4的混合溶液。刻蚀完成后,通过接触角测量仪(OCA15EC)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及自带的能谱仪(EDS)表征试样表面的接触角、微纳米级表面形貌及试样表面元素,并分析不同处理条件下润湿性的变化规律。结果在本征润湿角为45°左右的304不锈钢基体上,通过化学刻蚀、化学氧化的复合处理方法可以获得超亲水表面。常温条件下,试样能够维持一定时间的超亲水性质。高温时效处理后,超亲水表面的润湿性发生变化,经400℃时效处理后,重新获得超亲水特性。结论该方法较易在耐腐蚀基体不锈钢表面制备微纳米结构,对基体表面润湿性产生影响。     

Super-Hydrophilic Microporous Ni(OH)x/Ni3S2 Heterostructure Electrocatalyst for Large-Current-Density Hydrogen Evolution

Exploiting active and stable non-precious metal electrocatalysts for alkaline hydrogen evolution reaction (HER) at large current density plays a key role in realizing large-scale industrial hydrogen generation. Herein, a self-supported microporous Ni(OH)x/Ni₃S₂ heterostructure electrocatalyst on nickel foam (Ni(OH)x/Ni₃S₂/NF) that possesses super-hydrophilic property through an electrochemical process is rationally designed and fabricated. Benefiting from the super-hydrophilic property, microporous feature, and self-supported structure, the electrocatalyst exhibits an exceptional HER performance at large current density in 1.0 M KOH, only requiring low overpotential of 126, 193, and 238 mV to reach a current density of 100, 500, and 1000 mA cm⁻², respectively, and displaying a long-term durability up to 1000 h, which is among the state-of-the-art non-precious metal electrocatalysts. Combining hard X-rays absorption spectroscopy and first-principles calculation, it also reveals that the strong electronic coupling at the interface of the heterostructure facilitates the dissociation of H₂O molecular, accelerating the HER kinetics in alkaline electrolyte. This work sheds a light on developing advanced non-precious metal electrocatalysts for industrial hydrogen production by means of constructing a super-hydrophilic microporous heterostructure.     

纳米二氧化钛功能薄膜研究进展

综述了近年来纳米二氧化钛功能薄膜的研究及进展，并就其制备方法、机理以及应用进行了介绍，着重介绍了纳米二氧化钛薄膜的光催化活性、超亲水性的机理及其应用。     

溶胶凝胶工艺制备超亲水耐污秽易清洁涂层的研究

采用溶胶凝胶工艺,与高纯硅溶胶复合制备了不同粒径匹配的超亲水涂层溶液,采用提拉工艺在玻璃基体上制备了超亲水涂层,分析了影响涂层厚度的因素,通过SEM分析了涂层的微观结构和膜层厚度及易清洁的机理,通过椭偏仪测试了涂层的厚度、孔径分布及气孔率、折射率等性能,通过户外自然积污实验测试了涂层的抗灰尘、易清洁性能,结果表明:涂层具有凹凸微纳多孔结构,涂层厚度在150～275 nm之间,气孔率3％～5％,气孔尺寸小于2 nm.通过控制溶胶组成与制备工艺参数,制备的涂层具有超亲水、耐污秽、易清洁性能.     

利用超亲水材料进行构筑物温度调节的应用研究

以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法,在玻璃基板上制备了TiO2-PDMS复合薄膜,对其亲水性能进行了考察.在自制的构筑物模型表面制备TiO2-PDMS复合薄膜,在室外环境下,通过散水在构筑物表面形成极薄的水膜层,利用水膜的快速蒸发进行构筑物的温度调节.结果表明：在有散水的条件下,构筑物表面可长期保持超亲水状态,涂膜与未涂膜的构筑物相比,其内部温度平均低7℃左右,实现了构筑物内部温度的有效调节.     

超亲水、超疏水表面的研究进展

概述了近年来超亲水、超疏水表面的发展历史,验证了近几年来该方向的研究成果。从超亲水表面制备、超疏水表面制备以及超亲水-超疏水可逆转换表面3个方面做了较为详尽的总结。要使这些特殊表面能够获得广泛的工业应用,还需要解决一些重要的技术问题。     

超亲水性TiO2/WO3薄膜的研究

以钛酸丁酯为前驱物配制出钛溶胶，向钛溶胶中添加以钨粉过氧化聚钨酸法制备的氧化钨溶液，形成TiO2/WO3混合溶胶，采用溶胶一凝胶浸渍法制备出掺入WO3的TiO2超亲水性薄膜。研究了各工艺参数对薄膜水接触角的影响，实验结果表明掺入一定量的WO3可制得良好的超亲水性薄膜材料。     

SiO_2添加量对TiO_2薄膜表面特征及亲水性的影响

采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2/SiO2超亲水性薄膜。利用XRD、红外光谱(IR)和分光光度计,研究了SiO2添加量对薄膜微结构、透光率、亲水性的影响。结果表明:添加SiO2后,薄膜中TiO2晶粒尺寸变小;在薄膜中,TiO2和SiO2分别单独形成颗粒,但有部分Ti—O—Si键形成,存在部分复合氧化物;由于取代反应,复合氧化物中表面形成Lewis酸,薄膜表面吸附的羟基含量增多且稳定,可提高TiO2薄膜的超亲水特性,其超亲水性状态在暗处可保持很长时间;SiO2添加量为40%时的薄膜亲水性最好。