镍基合金多孔支撑管上微孔膜层的研究

采用树枝状Inconel625合金粉末,用冷等静压法制备了多孔支撑管,研究了烧结工艺对多孔支撑管组织结构和性能的影响。采用粉末湿法喷涂技术成形微孔膜层,研究了喷涂次数和烧结工艺对微孔膜层性能的影响。结果表明,在氢气气氛烧结炉中,烧结温度升高至1240℃时,多孔支撑管的最大孔径、孔隙率和透气系数达到要求,且试样具有合格的力学性能。采用多台阶慢速升温的烧结工艺研制出喷涂2遍后的金属微滤膜管,对于0.3μm的粉尘,过滤效率大于99%,并且具有较高的渗透系数(200 m3/h·m~2·k Pa)。     

静电喷印辅助界面聚合法制备纳米纤维复合膜实现海水脱盐

目的 提出一种静电喷印辅助界面聚合法制备纳米纤维复合膜实现海水过滤的方法。方法 通过在静电喷印聚丙烯腈（Polyacrylonitrile,PAN）纳米纤维基底上进行界面聚合,将哌嗪、三甲酰氯和聚醚胺（Polyether Amine,PEA）聚合在聚丙烯腈纳米纤维基底上。首先将PAN纳米纤维基底在水相溶液中浸泡,均匀吸附基材表面的哌嗪和PEA,用滤纸吸干多余的水溶液,然后将有机相三甲酰氯引入PAN基底表面,与水相进行反应,制备了具有良好过滤性能的纳米纤维复合膜（Thin Film Nanofiltration Composite,TFNC）,研究了PEA浓度对TFNC复合膜过滤性能的影响。通过场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和Zeta电位仪,表征了复合膜的微观形貌、界面聚合反应、亲水性和荷电性。选用4种无机盐通过死端过滤装置系统对TFNC膜的过滤性能进行测试。结果 PAN溶液能够在滚筒表面静电喷印形成均匀的膜表面结构。在20k V静电高压下,纺丝质量分数为8%的PAN透明溶液所制备的薄膜表面光滑。当PEA的质量分数4.5%时,TFNC复合膜的接触角...     

静电纺有机／无机杂化纳米纤维载药体系的构建及其生物医学应用

纳米纤维具有极大的比表面积、可控的多孔二级结构等一系列优良特性,使其在环境保护、能源利用、催化剂、药物载体、组织工程支架材料等领域得到了广泛应用。通过静电纺技术制备的纳米纤维主要有有机纳米纤维、无机纳米纤维、以及有机／无机杂化纳米纤维3类。结合作者课题组之前的研究成果积累,综述了各种不同的静电纺有机／无机杂化纳米纤维载药体系的构建及其生物医学应用。着重介绍了如何将药物负载在无机纳米颗粒（埃洛石、锂皂石、羟基磷灰石、介孔二氧化硅等）的表面或内部并进而和高分子混纺形成双载体纳米载药纤维的过程和相关药物缓释机理,并探讨了有机／无机杂化纳米纤维载药体系的生物医学应用,尤其是在抗菌和抗肿瘤方面的治疗应用。文章最后对该领域的研究方向和前景作了展望。     

预处理工艺对钛合金微弧氧化膜层性能的研究

微弧氧化是一种能在阀金属上有效制备原位生长陶瓷层的一种方法,但是其多孔的形貌和结构对于材料的表面性能产生了一定的限制。一种理想的微弧氧化陶瓷层应具有较小的孔隙率和微孔直径。为了实现这一目的,采用前处理工艺对碳化硅纳米颗粒进行了预处理,并对Ti6Al4V合金进行了微弧氧化处理,制备出了含有碳化硅颗粒的微弧氧化陶瓷层。对所制备膜层的表面形貌、成分及抗腐蚀性进行了探究;对膜层微孔尺寸的变化机理进行了分析。结果表明:纳米碳化硅经预处理后,所制备的涂层微孔直径明显减小,抗腐蚀性明显提升。     

静电纺丝法制备多孔五氧化二钒纳米管

静电纺丝法制备多孔五氧化二钒纳米纤维,在经过后续的高温处理得到多孔洞的五氧化二钒纳米管结构。本文以商用五氧化二钒粉末,苯甲醇和异丙醇为原料制备氧化钒溶胶,添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以增加前驱体的粘性,并以此为前驱体通过静电纺丝法制备超长五氧化二钒纳米纤维。于是我们得到静电纺丝法制备的五氧化二钒纤维,通过改变热处理的时间来实现对纤维形貌的控制。我们所添加的PVP在整个溶液中的质量分数为10%。使用扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射仪(XRD)来表征所制备的多孔五氧化二钒纳米管的形貌和结晶度。由热重分析仪(TGA)来测试静电纺丝设备制备得到的五氧化二钒纳米纤维的热分解,并以此选择高温处理温度。静电纺丝得到的超长五氧化二钒纳米纤维的直径在400-700纳米间,长度为2-10微米。经过不同时间的高温处理后,所获得结构为不同完整程度的多孔洞五氧化二钒纳米管。     

热塑性纳米纤维的制备及功能化

以王栋教授领衔发明的一种新型高产出环境友好型热塑性纳米纤维的制备工艺——熔融挤出相分离法为基础,综述了热塑性纳米纤维及其膜制备的基本原理、工艺过程、功能化改性及应用研究相关进展。重点介绍了：1以纤维素为基体抽取热塑性纳米纤维的方法及结构调控的机理;2纳米纤维及其膜通过共聚接枝处理、表面原子转移自由基聚合（SI-ATRP）方法、点击化学（Click Reaction）等方法实现其功能化改性的原理;3功能性纳米纤维材料在生物传感器、抗菌、过滤分离和抗污等领域的应用,包括：具有快速检测与消灭细菌等有害微生物的协同功能的纳米纤维膜传感器、具有优异杀菌功能的纳米纤维膜、应用于水净化和重金属离子去除的高效过滤纳米纤维膜、抗非特异性蛋白吸附以及在光照下具备自清洁自消毒功能的纳米纤维材料等。最后,分析了发展新型纳米纤维的关键问题及重要性,展望了纳米纤维的未来发展方向和潜在的应用领域。     

水滴模板法制备聚乳酸微纳米纤维薄膜

目的采用水滴模板法制备聚左旋乳酸(PLLA)微纳米纤维薄膜,研究聚合物溶液浓度和环境湿度(相对湿度)对微纳米纤维形貌和直径的影响。方法在不同质量浓度(10、25、50mg/mL)的PLLA/四氢呋喃(THF)溶液和不同环境湿度(40%、50%、60%、70%)条件下,通过水滴模板法制备PLLA微纳米纤维薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行观察,用Image J软件对电镜照片中的微纳米纤维进行直径测量,计算平均直径,并统计直径分布。由纤维的平均直径计算薄膜表面积与体积之比。用密度法计算薄膜的孔隙率。结果水滴模板法制备的PLLA微纳米纤维薄膜具有光滑连续的三维网络状结构,其直径范围可控制在200～1000 nm之间,孔隙率90%,表面积与体积比在6～8μm~(-1)左右。直径随着聚合物溶液浓度的增加而变大,随环境湿度的增高先减小后增大,孔隙率和表面积与体积比的变化规律与直径相反。结论 PLLA三维微纳米纤维结构形成的主要机理是,水滴模板过程中溶剂的快速挥发引起孔壁温度急剧降低,导致热致相分离。在环境温度为25℃,THF为溶剂,溶液用量为50μL及气体流量为300m L/min的动态气氛条件下,采用水滴模板法制备PLLA微纳米纤维膜的适宜条件为:溶液浓度25mg/mL,环境湿度50%。该条件下获得的微纳米纤维直径分布范围为200～900 nm,平均直径为476 nm,薄膜孔隙率以及表面积与体积之比分别为96.7%和8.4μm~(-1)。     

静电纺丝技术制备无机物纳米纤维的最新研究进展

静电纺丝技术近年来在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用,被认为是最简单有效的方法之一,已经用这种方法成功地制备了不同的纳米纤维.本文对静电纺丝法做了较全面的总结,对机理和改进方法进行了介绍,对影响因素做了细致的分析,还对无机纳米纤维的应用做了简单的展望.     

静电喷雾制备功能化表面膜层的研究进展

静电喷雾是一种高效且应用广泛的膜层制备技术,能够使微细粒子均匀分布,在微纳米材料加工制备领域表现出巨大的潜力.介绍了静电喷雾技术在制备功能化表面膜层的最新研究进展,总结了静电喷雾技术的优缺点.在静电喷雾机理与装置方面,详细阐述了泰勒锥液滴、微细射流及破碎雾化过程,分析了膜层在喷雾中的生长过程以及累积之后的内部变化,论述了膜层相组成和晶体结构的控制方式,介绍了液滴的带电方式和有无静电场的区别,对比了静电喷雾的多种装置及喷嘴类型;在氧化物膜层方面,介绍了金属氧化物膜层、非金属氧化物膜层、金属颗粒掺杂氧化物膜层,以及复合膜层的成膜条件、膜层相组成和晶体结构.归纳了多种功能的静电喷雾聚合物膜层,分析了静电喷雾在钠离子电池、锂离子电池以及钙钛矿太阳能电池中的应用.描述了含碳、硅等非金属无机物膜层的研究现状,探讨了静电喷雾参数对膜层结构的影响,以及膜层结构和性能的关系,并概括了多种膜层的厚度变化.最后,展望了静电喷雾技术的应用前景及发展趋势.     

钛表面微弧氧化+碳膜的制备与表征

为提升钛金属与碳膜的界面结合,增强涂层的防护作用,利用微弧氧化(MAO)技术在钛表面快速简易制备出与基体为冶金结合的多孔层结构,并以此为基采用离子束复合磁控溅射技术制备碳膜。采用SEM+EDS、AFM分析所制备膜层的微观结构,借助划痕仪、磨损试验机和电化学工作站表征膜层的结合力和性能。结果表明：表层碳膜并不能完全覆盖微弧氧化层的微孔,同时Ti基体表面微弧氧化层可有效增加表层碳膜与Ti基体的结合力;Ti基体/MAO层/碳膜的膜基体系在摩擦磨损过程中,摩擦系数小且波动很小,磨痕宽度最小,表现出最为优异的摩擦学性能;而新设计复合膜层的耐蚀性较传统的Ti基体/Ti打底层/碳膜的膜基体系要差,这与表层碳膜较薄,复合膜层仍呈现出微弧氧化层多孔特征有关,其导致腐蚀介质易于通过微孔而降低耐蚀性。     

氧化石墨烯膜的制备、改性及应用研究进展

石墨烯的衍生物——氧化石墨烯(GO)因可实现逐层堆叠,在片层之间形成一定间距的纳米通道,通过粒子的尺寸大小不同,进行尺寸筛分,故可应用于物质的选择性分离,在膜材料领域引起了研究者们的广泛关注.基于氧化石墨烯独特的二维结构,为探索氧化石墨烯在膜分离领域的应用,对氧化石墨烯分离膜的制备技术及改性进行简要地概述.在氧化石墨烯...     

Separation of particles from hot gases using metallic foams

One of the most complicated tasks in the field of hot gas cleaning is the removal of particles from a complex mixture of degradation products formed during thermal treatment. A robust and completely reliable technology is still to be developed to achieve high efficiencies. In the past few years, significant improvements have been brought to gas cleaning technologies. Nevertheless, none of the existing processes has proved fully successful.The aim of this work is to perform the filtration of particles generated in fluidized bed gasification experiments using metallic foams. The gasified material used is dried sewage sludge. Nickel–chromium metallic foams are likely to have inherent properties that would make them suitable for use in structures where strength, high temperature-resistance and corrosion resistance are required. Moreover, metallic foams are characterized structurally by their cell topology, relative density, high porosity (? = 0.95) and cell size. In hot gas filtration, high temperature-resistance and low pressure drop to specific area ratio are essential characteristics. In the present work, several experimental operating conditions (heating time, temperature, washing method and metallic foam thickness) are investigated. The pressure drops in the metallic foams during filtration are calculated. The experimental results obtained are compared with numerical simulation results and a good agreement is obtained. The metallic foams are simulated from tomography results and a model is created.     

STUDY ON PREPARATION OF TUBULAR CERAMIC MICRO FILTRATION MEMBRANE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐｕｔｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｍｅｍｂｒａｎｅ〔１,２〕．Ｃｅｒａｍｉｃｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｏｒｇａｎｉｃｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ｍｅｄｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ,ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｎｇｉｎ…     

A New Application of Thermal Spray in Preparation of Metallic Membrane for Concentration of Glucose Solution

Wire arc spraying has recently been used for preparation of porous metallic membranes. This work focuses on characterization of the metallic membranes produced by this technique based on porosity, oxide content, and the pore size distribution. The effect of atomizer air pressure and stand-off distance on membrane properties is examined. According to the obtained results, stronger atomizer air pressure leads to a decrease in both porosity and oxide content, while a longer stand-off distance promotes the oxide content and only increases the porosity at the distances not longer than 30 cm. A prepared metallic layer was set up in an experimental membrane cell as a permselective film for filtration of glucose solution. Generally, the water flux was appropriate, and the prepared membranes was able to remove glucose from water efficiently.     

Effect of nanoclay on properties of porous PVdF membranes

The main requirements for battery separators are high porosity which can serve pathways of lithium ion and space for gel electrolytes to impregnate in a membrane and mechanical strength to allow easy handling for battery assembly. Generally, it appears the trade-off relationship between the porosity and mechanical strength of the membrane. PVdF composite membranes containing nano-size clays were used to improve the mechanical strength of the membrane without affecting the membrane porosity. The composite membranes were prepared by phase inversion method controlling the membrane preparation conditions such as retention time. The resultant membranes show increased mechanical properties with similar membrane porosity around 80 % compared to the pristine PVdF membrane. Incorporation of nonoclay can be considered as an effective method to improve the mechanical strength in porous membrane supports, especially in a separator.     

基于离心过滤分离技术的集成电解液系统设计

介绍了一种新的基于离心过滤分离技术的集成电解液系统设计方案及其关键参数选择等具体的实施过程,分析了新电解液系统的技术优势及其与传统模式的区别。将该电解液系统应用在自行研制的精密电解加工设备中,达到了很好的产物过滤分离效果,证实该技术是实现绿色电解加工的一项实用技术。     

超浸润油水分离膜及其研究进展

受到自然界中动植物表面超疏水/超亲水特性的启发,仿生超浸润膜材料作为一种新兴的油水分离材料引起了科研人员的广泛关注。首先通过对影响膜材料表面润湿性的基础模型进行分析,包括Young方程、Wenzel模型和Cassie模型,总结了制备超浸润膜材料需要调控的2个关键因素——表面张力和纳微多级结构。其次,对比分析了不同类型超浸润膜的油水分离过程,概述了超浸润油水分离膜的技术优势,包括油水选择性好、分离效率高、操作简单、能耗低等。揭示了常见超浸润膜对稳定油水乳液的分离机理,即基于膜孔径小于乳液尺寸的筛分效应;通过膜材料对油水截然相反的浸润性实现界面破乳和选择性分离。在此基础上,重点综述了近年来常见超浸润油水分离膜的研究进展,其中包括超疏水/超亲油膜、超亲水/水下超疏油膜、Janus膜、智能响应膜,并对不同类型的超浸润膜材料在分离过程中存在的技术优势和问题进行了分析。最后,提出了该领域研究存在的问题和面临的挑战,并对未来超浸润膜材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

激光能量输入对直接激光沉积莫来石陶瓷组织性能的影响

研究了激光能量密度对直接激光沉积熔体自生莫来石陶瓷孔隙/密度、微观组织和力学性能的影响.结果表明,较低激光能量密度(15 J/mm2)所制备的陶瓷样件边缘分布有尺寸较大的气孔,使得样件整体孔隙率较高,且表面粘粉严重,这与成形扫描速度大和硅酸盐熔体粘度高有关.而较高激光能量密度(90 J/mm2)虽然可以获得表面光滑、莫...     

高效排杂溶剂过渡净化工业纯铝

探讨了熔剂过渡净化工业纯铝的效果及其净化机理。结果表明：合适的熔剂组成及处理工艺是保证其具有高效排杂作用的关键：采用特定的溶剂（CJ－5）和过渡工艺,在适当的加入量（3％）和熔炼温度（720℃）条件下,对不同纯铝的除杂率和针孔率降低幅度分别可达70％－82％和60％－88％,显著提高了材料的强度和塑性,尤其是塑性可提高约70％;其高效排杂作用的关键在于该方法具有将铝的溶化－溶剂过滤－溶剂吸杂溶杂三个过程实现于溶炼全过程中的独特性,符合以排杂为主的净化原则,充分发挥了熔剂排杂净化效率。