TiO_2纳米管阵列电极的制备及其光电特性

采用声电化学阳极氧化法,以H3PO4/NaF水溶液为电解液,在20V直流电压下氧化钛箔制得TiO2纳米管阵列,其管径约为100nm,壁厚15~20nm,管长随氧化时间的增长先增加后减小.所制TiO2纳米管阵列电极在空气中经500℃煅烧后,以高压汞灯为光源,测得其光电压和平均光电流密度随制备样品的氧化时间的增长而减小,且光电压降低程度要小于平均光电流密度降低的程度.通过伏安曲线和Mott-Schottky图分析还可知,所制样品的电荷转移能力和电荷载流子密度随阳极氧化时间的增长而减小.这是由于以H3PO4/NaF水溶液为电解液,超声场长时间加速传质过程的同时会引起管状结构的断裂和部分脱落,从而使得电荷转移阻力增大而影响了光生电荷的传输.     

层层叠加制备三维静电纺纳米纤维结构

以通孔金属片为静电纺丝的负极制备了通孔阵列纳米纤维薄膜,将多层纳米纤维薄膜在溶剂中叠加构建了三维纳米纤维结构。扫描电子显微镜结果表明,对于聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚己内酯3种不同的高分子材料,均可形成带有规则有序通孔结构的纳米纤维薄膜,孔的大小可以通过模板的选择进行调节。在水中将聚苯乙烯纤维薄膜层层叠加形成了三维纳米纤维结构。在叠加四层聚苯乙烯纤维薄膜的三维结构上培养NIH3T3细胞,细胞可以在三维空间内生长,三维纤维结构表现出良好的生物相容性。     

CdS/TiO2纳米棒阵列复合材料的制备及其光电化学特性

以水热法在氟掺杂的氧化锡透明导电玻璃(FTO)上制备的TiO2纳米棒阵列为衬底,通过连续化学水浴沉积(S-CBD)法将CdS量子点(QDs)沉积在TiO2纳米棒上,形成CdS/TiO2阵列复合材料.分别利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)等对样品的形貌、晶型以及光吸收性能进行了表征.结果表明,TiO2纳米棒阵列长度约为2.9μm,CdS QDs的尺寸大约在5～9 nm.随着沉积层数的增加,CdS QDs的厚度增加,同时伴随着光吸收边的红移.通过电流-电压特性曲线对其光电流-电压特性进行了分析,发现光电流和光电转换效率均呈现出先增大后减小的规律.100 mW/cm2的光照下,在S-CBD为7层时,光电流和开路电压最大值分别达到2.49mA· cm-2和1.10V,而电池的效率达到最大值1.91％.     

工作参数对平面磁控溅射系统沉积速率的影响

为了分析磁场、阴极电压、气压和靶基板间距等工作参数对沉积速率的影响,本文对磁控放电过程和沉积过程进行了讨论,并着重对沉积速率计算的无碰撞模型和碰撞模型进行了研究.靶功率是影响沉积速率的关键因素,通过对磁控放电特性分析发现,随着磁场、电压的增大,等离子体阻抗降低,放电电流和靶功率增大,随着气压的增大,放电电流和靶功率先增大后减小;采用碰撞模型对沉积速率进行模拟发现,在靶功率恒定的情况下,沉积速率随着气压和靶基板间距的增大而减小.因此,在气压和靶基板间距保持恒定的情况下,沉积速率会随着磁场和电压的增大而增大;而在磁场、电压和靶基板间距保持恒定的情况下,沉积速率随着气压的增大,先增大后减小.上述结论对于薄膜制备效率和质量的提高具有一定的理论指导意义.     

聚-DL/L-丙交酯(30DL/70L)纳米纤维的电纺研究

对生物可吸收聚-DL/L-丙交酯(30DL/70L)体系进行了静电纺丝.研究了聚-DL/L-丙交酯(30DL/70L)的浓度,加料速度,电压,喷头与接收体之间的距离等因素对纤维形态的影响,制备出纳米纤维膜,并用扫描电镜(SEM)等对纤维膜进行表征.结果表明,电纺溶液浓度和溶剂对纤维直径影响比较明显,减小电纺溶液浓度和采用复合溶剂CHCl3/DMF可得到更细的纳米纤维;一定范围内适当的增加电压、减小距离和减小加料速度有利于减小纤维直径.在聚-DL/L-丙交酯(30DL/70L)浓度为5g/100mL溶剂、加料速度1mL/h、喷头与接收体之间的距离6cm、电压15kV电纺条件下,可制备直径50nm左右的聚-DL/L-丙交酯(30DL/70L)纳米纤维膜.     

尼龙66纤维/6061铝合金复合板静电植绒工艺及隔声性能

为研究不同植绒工艺条件下尼龙66纤维/6061铝合金复合板的植绒性能与隔声性能,首先,采用静电植绒工艺将6061铝合金板与尼龙66纤维复合,制成隔音复合板;然后,研究了植绒时间、植绒电压、极板间距以及胶黏剂涂覆量等工艺参数对植绒面密度和植绒纤维耐磨性能的影响;最后,利用混响室-消声室法研究了尼龙66纤维/6061铝合金复合板在不同入射声频下和不同纤维结构参数时的隔声性能。结果表明:在0~40s植绒时间范围内,随着植绒时间的延长,植绒面密度持续增大,而后保持不变;同时,在0~90kV电压范围内,随着电压的增加,植绒面密度连续增大,而后因极板间距不同植绒面密度增大或减小;植绒纤维的耐磨性能随胶黏剂涂覆量的增加而提高,但当涂覆量超过155g/m2后会产生气泡;当植绒时间为40s、植绒电压为90kV、极板间距为11.5cm且胶黏剂涂覆量为155g/m2时,尼龙66纤维/6061铝合金复合板的性能最好。该复合板具有较高的中高频隔声性能,隔声量在500~1 600Hz频率范围内满足6dB/倍频程规律;在2 000Hz后出现吻合效应。提高植绒面密度以及减小尼龙66纤维直径均可增大该尼龙66纤维/6061铝合金复合板的隔声量。研究结论可为建筑用新型隔音复合材料的开发与应用奠定基础。     

阳极氧化电压对TiO2纳米管阵列生长及场发射性能的影响

室温下在HF水溶液中,利用阳极氧化法在纯钛表面制备了规则有序的TiO2纳米管阵列,应用场致发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对纳米管阵列表面形貌、断面结构及元素组成进行表征,并对所得样片的场发射性能进行测试,研究了阳极氧化电压对TiO2纳米管阵列形貌及场发射性能的影响.结果表明:在一定范围内增大氧化电压,可增大纳米管的管径、壁厚和管长,但壁厚变化比较小.随着氧化电压的增大,开启场强先降低后增大.当氧化电压为10 V时,所获得的TiO2纳米管阵列开启场强最低,为3.15 V/μm,在6h内8 V/μm电场下保持了稳定的场发射,电流密度为0.85 mA/cm2.     

银纳米球阵列的局域表面等离子体特性研究北大核心CSCD

基于金属纳米颗粒的光散射理论,利用时域有限差分法计算了Ag纳米球阵列不同结构参数下的散射光谱、吸收光谱及散射效率,分析了Ag纳米球阵列在共振波长下的极化电场和极化电荷分布情况,讨论了Ag纳米球阵列的局域表面等离子体(LSP)对GaN基LED发光效率增加的机理。结果表明,随着间距的减小,Ag纳米球阵列LSP的散射峰逐渐呈双模分布,且位于长波段的散射峰蓝移;随着Ag纳米球直径的增大,LSP的共振波长红移且散射效率增大。当LSP的共振波长与LED辐射光波长相匹配时,Ag纳米球阵列的LSP与LED辐射光发生耦合作用,在一定条件下,部分耦合的能量辐射到自由空间,增大LED的内量子效率。     

银纳米球阵列的局域表面等离子体特性研究

基于金属纳米颗粒的光散射理论,利用时域有限差分法计算了Ag纳米球阵列不同结构参数下的散射光谱、吸收光谱及散射效率,分析了Ag纳米球阵列在共振波长下的极化电场和极化电荷分布情况,讨论了Ag纳米球阵列的局域表面等离子体(LSP)对GaN基LED发光效率增加的机理。结果表明,随着间距的减小,Ag纳米球阵列LSP的散射峰逐渐呈双模分布,且位于长波段的散射峰蓝移;随着Ag纳米球直径的增大,LSP的共振波长红移且散射效率增大。当LSP的共振波长与LED辐射光波长相匹配时,Ag纳米球阵列的LSP与LED辐射光发生耦合作用,在一定条件下,部分耦合的能量辐射到自由空间,增大LED的内量子效率。     

CdS/TiO2纳米棒阵列复合材料的制备及其光电化学特性

以水热法在氟掺杂的氧化锡透明导电玻璃(FTO)上制备的TiO₂纳米棒阵列为衬底, 通过连续化学水浴沉积(S-CBD)法将CdS量子点 (QDs)沉积在TiO₂纳米棒上, 形成CdS/TiO₂阵列复合材料。分别利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)等对样品的形貌、 晶型以及光吸收性能进行了表征。结果表明, TiO₂纳米棒阵列长度约为2.9 μm, CdS QDs的尺寸大约在5~9 nm。随着沉积层数的增加, CdS QDs的厚度增加, 同时伴随着光吸收边的红移。通过电流-电压特性曲线对其光电流-电压特性进行了分析, 发现光电流和光电转换效率均呈现出先增大后减小的规律。100 mW/cm²的光照下, 在S-CBD为7层时, 光电流和开路电压最大值分别达到2.49 mA·cm^-2和1.10 V, 而电池的效率达到最大值1.91%。     

静电纺工艺参数对含银PA6纳米纤维直径的影响

为了研究静电纺工艺参数对含银PA6纳米纤维直径分布的影响,采用静电纺丝技术,在不同含银量、纺丝液质量分数、纺丝电压、接收距离(C-SD)、喷嘴直径条件下制备出含银PA6纳米纤维膜.利用扫描电镜(SEM)及相关软件分析纳米纤维直径分布及形态,在银溶胶质量分数0.2%～0.4%、纺丝液质量分数10%～16%、纺丝电压12～21kV、接收距离9～18cm、喷嘴直径0.5～1.2mm的实验范围内,纳米纤维的平均直径为70～90nm;纳米纤维直径随银溶胶质量分数的增加而减小,随纺丝液质量分数的增加而增大,随喷嘴直径的增大而增大;电压和接收距离对纳米纤维直径的影响较小.     

内径20mm导向套筒内壁处理(1):空心阴极氩气放电特性研究

针对高端阀门内径20mm导向套内壁处理,采用高频高压脉冲电源,研究了氩气气氛下工作气压、脉冲电压和频率等参数对导向套空心阴极放电伏安特性的影响,并对工件间距及与阳极距离等放电结构进行了研究。结果表明:管内空心阴极放电需要一个稳定过程,脉冲电流随着时间的增加逐步降低,而后达到稳定放电阶段。提高脉冲电压或工作气压,管内空心阴极脉冲峰值电流增加。脉宽或频率的增加,脉冲峰值电流不变,但平均电流增加,且频率的增加使得激励时间减少。放电结构的分析表明,管间距的减少,放电电流变化不大,而管口与阳极之间距离的减少,使得放电峰值电流略有增加。以上研究结果为高端阀门小直径导向套等内壁薄膜制备提供了有效指导。     

凝固条件对PBO初生纤维孔结构及拉伸强度的影响

研究了凝固浴条件对PBO初生纤维孔结构及拉伸强度的影响。结果表明：在考察范围内,随凝固浴温度的降低、凝固浴浓度的增大,初生纤维的孔体积总量减小,孔径分布范围变窄,优势孔的孔径分布峰数量减少,初生纤维的强度增大。随着凝固牵伸倍率（2～10）的增加,孔体积减小、优势孔的孔径分布峰数量减少;但当牵伸倍率大于10倍时,总孔体积和优势孔的孔径分布峰数量开始增加;初生纤维的强度则随牵伸倍率的增大而增长。     

液氨泄漏范围影响因素的研究

液氨是一种常见的化工原料,由于具有腐蚀性且易挥发,通常储存于耐压储罐中。以液氨泄漏后几种事故情况中的毒气扩散为研究重点,运用ALOHA软件对立式储罐的泄漏情况进行模拟,对泄漏点的孔径大小和高度这两个因素展开分析,分别改变泄漏点的孔径和高度,结合数据和效果图中泄漏范围变化的趋势,比较泄漏结果。分析结果表明,氨气扩散范围随着泄漏点孔径的增大而增大,在孔径达到一定值后保持不变,并随泄漏点距地面高度的上升而降低。     

Converting 2D Nanofiber Membranes to 3D Hierarchical Assemblies with Structural and Compositional Gradients Regulates Cell Behavior

New methods are described for converting 2D electrospun nanofiber membranes to 3D hierarchical assemblies with structural and compositional gradients. Pore-size gradients are generated by tuning the expansion of 2D membranes in different layers with incorporation of various amounts of a surfactant during the gas-foaming process. The gradient in fiber organizations is formed by expanding 2D nanofiber membranes composed of multiple regions collected by varying rotating speeds of mandrel. A compositional gradient on 3D assemblies consisting of radially aligned nanofibers is prepared by dripping, diffusion, and crosslinking. Bone mesenchymal stem cells (BMSCs) on the 3D nanofiber assemblies with smaller pore size show significantly higher expression of hypoxia-related markers and enhanced chondrogenic differentiation compared to BMSCs cultured on the assemblies with larger pore size. The basic fibroblast growth factor gradient can accelerate fibroblast migration from the surrounding area to the center in an in vitro wound healing model. Taken together, 3D nanofiber assemblies with gradients in pore sizes, fiber organizations, and contents of signaling molecules can be used to engineer tissue constructs for tissue repair and build biomimetic disease models for studying disease biology and screening drugs, in particular, for interface tissue engineering and modeling.     

炭纤维长度和排布对炭纸孔隙结构的影响研究

使用二维网络模型和计算机图像处理技术探讨了炭纤维长度及排布对其堆积形成的孔隙结构的影响.结果表明,随着炭纤维长度的增加,孔径分布变宽,孔径平均值和标准偏差增加,孔隙率匀度先变差然后在纤维长度达到一定程度后增加;随炭纤维在平面内X、Y方向排布差别增加,孔径分布及平均孔径和孔径标准偏差基本不变,但孔隙率匀度变差.因而,为了制备满足质子交换膜燃料电池传质要求的炭纤维纸,在满足其它参数要求的条件下,纤维长度应尽可能长,并且应尽量保证在平面内各方向均匀排布.     

尼龙66电纺纳米纤维膜的纤维分散形态和结晶性能

采用高压静电纺丝方法,制备了尼龙66电纺纤维膜,纤维的直径为纳米级。运用场发射扫描电镜(EFSEM)观察了纺丝液的浓度、电压、固化距离等参数对尼龙66电纺纤维膜的纤维分散形态和直径大小的影响,运用XRD分析了纺丝液浓度和电压对电纺纤维结晶度的影响。结果表明,纺丝液浓度对纤维分散形态有决定性作用,尼龙66电纺纤维膜结晶度比未纺丝的尼龙66的结晶度要低得多,并且电压对结晶度影响很大,电压增加使结晶度降低,电纺纤维膜的晶体结构趋于无定型。     

电参数对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr镁合金微弧氧化膜的影响

针对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr高强耐热镁合金,采用微弧氧化工艺制备了表面防护层,研究了电流密度、电压、频率以及占空比等电参数对膜层厚度及形态的影响规律.研究表明,电压对氧化膜厚度影响显著,电流密度对氧化膜厚度有影响但不显著,占空比和频率对氧化膜厚度影响较小.随着电流及电压的增加,膜层表面微孔的尺寸逐渐增大;随频率和占空比的增加,膜层表面微孔的尺寸先增大后减小.     

EDC/NHS交联改性再生桑蚕丝素纳米纤维

用静电纺丝技术制备了再生桑蚕丝素纳米纤维,并用1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)进行交联改性,考察了交联改性前后,桑蚕丝素纳米纤维微观形貌及聚集态结构等的变化,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及红外光谱(FT-IR)等测试方法对纳米纤维进行表征。研究结果表明,经EDC/NHS交联改性后,纤维直径由250 nm增加到320 nm,纤维表面变粗糙,且纤维发生弯曲变形;丝素的结构以Silk II为主,并含有部分无规卷曲或Silk I构象;桑蚕丝纳米纤维的力学性能和亲水性有所提高,且交联改性后的纳米纤维具有良好的细胞相容性。     

聚酰亚胺纳米纤维的制备及性能表征

为了研究一步法所纺聚酰亚胺(PI)纳米纤维的结构与性能,采用静电纺丝技术,以热塑性聚酰亚胺粉末为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、吐温80等按一定比例混合的溶液为溶剂,制备了平均直径在0.313~0.785μm的2种PI纳米纤维,并对其结构和性能进行表征。结果表明,所纺纳米纤维表面无微孔,纤维直径随纺丝液浓度的增加而增加;随纺丝电压和纺丝距离的增加而先减小后增加。此外,不同溶剂体系所纺PI纳米纤维的结构和性能存在很大差异,PI DMF-DMAc纳米纤维的结构规整性、力学性能(断裂强度24.8 MPa)和热稳定性(热分解温度535℃)均高于PI Tween80-DMF-DMAc纳米纤维(其断裂强度为16.5 MPa,热分解温度为421℃)。