微纳颗粒分散体系的粒度分析

对微纳颗粒分散体系3种典型的粒度分析方法进行了对比。以不规则片状超细石墨粒度分析为例,探讨了分析原理、颗粒形状等因素对分析结果的影响,说明应怎样选择适合的方法和仪器来进行粒度分析。     

仿生疏液表面对浇注PBX药浆的低黏附性能研究

降低浇注高聚物粘接炸药(PBX)药浆与接触材料的黏附作用是提高浇注固化PBX制备工艺水平和效率的关键因素之一。采用溶液刻蚀方法在接触容器金属表面构筑微米-纳米多级复合仿生结构,使高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)和浇注PBX药浆在金属表面的静态接触角均大于130°,表面具有良好的疏液性能,且通过调整刻蚀时间为120 min时,在金属表面形成仿花状的微纳米复合结构,可使金属表面与HTPB、HTPB/Al和HTPB/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(Fox-7)药浆间的黏附作用力分别降低至29.4,46.0μN和12.7μN,下降幅值达57%～82%。同时将仿生结构涂覆于模具内表面,宏观实现对PBX药浆不黏附特性。     

基于激光加工的平面型微型超级电容器

随着便携式可穿戴电子产品的快速发展,亟需开发小型化柔性新能源储能器件与之匹配。平面型微型超级电容器(MSC)因具有功率密度高、循环寿命长、易于集成等特点,在微型储能器件中备受关注。在多种构建微型超级电容器的方法中,激光处理是一种便捷高效、可快速集成化的加工手段。鉴于此,综述了激光加工平面型微型超级电容器的研究进展,包括激光辅助构建微型储能器件的方式、典型的激光加工的平面型微型超级电容器及其电极材料,材料包括石墨烯类、MXene类、金属氧化物类、聚合物类以及金属有机框架(MOF)类等。同时,对激光加工微型超级电容器未来的发展趋势和面临的挑战进行了展望。     

分步式压印光刻研究

针对微纳制造中光刻环节的光衍射限制，讨论了可能成为下一代光刻技术路线的压印光刻。通过对比热压印、微接触转印及常温压印的技术特点，设计了一套低成本、结构简单的紫外光固化常温压印光刻机构。其大行程纳米级定位、纳米级下压系统消除了压印过程中的机构热变形误差、驱动间隙、蠕动误差等，具有分步式纳米级驱动多场压印及纳米级下压加载能力，可实现多次重复高保真图形复制。     

超表面全息术：从概念到实现

对实时彩色三维动态显示的追求激发了学术界和产业界巨大的研究热情。随着“元宇宙”概念的提出,对高性能三维显示设备与技术的需求越发迫切。全息术是一种理想的三维显示方案,但传统光场调控器件却存在视场角狭窄、信息容量小等问题,阻碍了全息技术的进一步发展。而超表面作为一种新型光场调控器件,有望利用其像素尺寸小和光场调控能力强的特点在全息技术领域实现新的突破。本文主要从超表面全息器件的设计流程、调制方式、动态实现、制造技术四个方面给出了超表面全息十余年的概貌,并提出该领域未来发展的方向。

     

页岩微纳观断裂的原位观测

为了准确理解岩石微纳观裂纹起裂、扩展及演化规律,在带有拉伸加载装置的扫描电子显微镜下,对含有预制边缘裂纹的"拱形"页岩试样进行单轴拉伸试验,实时观测预制边缘裂纹尖端部位的微纳观裂纹起裂及扩展过程。在裂纹贯通后,继续原位观测主断裂裂纹边缘次级微纳观分叉裂纹的展布特征。取出样品后,在扫描电子显微镜下观测断口形貌,基于上述显微观测分析了页岩微纳观裂纹扩展的力学过程。研究表明:(1)采用含有预制裂纹的"拱形"试样更易于成功观测到页岩预制裂纹尖端微纳观裂纹的起裂及稳定扩展过程。(2)微纳观裂纹一般从预制裂纹尖端部位萌生、起裂,裂纹的横向伸展与纵向延伸相伴发生,在快速的脆性断裂前,经历短暂的裂纹稳定扩展过程。(3)微纳观次级分叉裂纹一般从主断裂裂纹边缘的天然微裂纹等弱结构面处起裂和扩展,最终在主断裂裂纹边缘区域止裂,或者前缘发生转向并与主断裂裂纹汇合。(4)主断裂面揭露出页岩矿物晶体内部的天然微孔洞和解理面、层片状矿物的层理面以及天然微裂纹,这有利于在微纳观尺度上形成微孔洞和微裂纹网络,为页岩气开采提供有效的微观通道。     

硅藻土、超细稻壳灰、硅灰对双重多孔混凝土性能的影响

通过将硅藻土、超细稻壳灰、硅灰掺入到多孔浆料和多孔轻骨料的双重多孔混凝土中,研究其对双重多孔混凝土性能的影响。结果表明:当掺量为水泥质量的10%时,混凝土强度提高依次是硅藻土提高26%、超细稻壳灰11%、硅灰2.4%,同时也改善了混凝土的保温隔热性能。当含气量在10%~15%时,双重多孔混凝土的强度可在20 MPa以上,导热系数小于0.36 W/(m·K)。用于240 mm厚混凝土墙梁柱时,其平均传热系数Km小于1.5 W/(m·K),满足JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的要求。     

微纳增材制造微圆柱结构的形貌分析与工艺优化研究

针对目前亚像素微扫描的LCD式光固化3D打印技术在微纳结构增材制造中存在的典型打印瑕疵,通过优化打印工艺和分析打印结构,以提高打印成型质量和生产效率。首先,通过对打印材料后处理工艺研究,设计单因素试验并打印平板模型,分析后固化时长对零件硬度、粗糙度及形貌影响规律。其次,结合打印工艺参数,设计正交试验并打印圆柱阵列模型,分析打印层厚、曝光时间、振动次数对微圆柱成型的影响规律。结果表明：后固化时间在5～10 min时,后固化效果最优,此时表面粗糙度Ra值约为29 nm,邵氏硬度在88 HD左右。打印工艺参数对微圆柱直径尺寸影响大小排序为：曝光时间>打印层厚>振动次数。在均衡打印质量和打印效率的前提下,打印参数优化后,打印直径50 μm,高度210 μm的微圆柱结构应采用打印层厚10 μm,曝光时间2 500 ms,振动次数64 x的打印工艺参数。     

金属表面新型绿色海洋防污功能膜层的研究进展

海洋中金属设备的生物污损会引起许多问题,如设备的额外能量消耗、高额的维护成本以及严重的金属腐蚀破坏,给海洋工程带来很大损失。在金属表面构建防污膜层是解决其海洋生物污损问题的重要途径。概括了海洋防污膜层的发展历程与金属表面环境友好型防污膜层的研究进展,并重点介绍了新型海洋防污功能膜层及其研究方向。目前,金属表面新型海洋防污膜层的开发主要集中于结构防污和功能防污2个方面。在结构防污方面,在金属表面构建仿生微纳结构,并以低表面能物质修饰,形成超疏水表面,能够显著提高其抗海洋生物附着的能力,达到绿色防污的目的;在功能防污方面,在金属表面制备具有可控释放防污抗菌剂能力的功能膜层,可以实现在环境保护前提下的高效抗菌防污,是未来研究的发展方向。层状双金属氢氧化物（LDHs）和金属–有机骨架（MOFs）材料具有合成物选择多样、微观结构独特的特点,自身具备抗菌能力或负载大量防污抗菌剂的能力,并可实现防污抗菌剂的可控释放,有望成为具有理想抗菌功能的新型海洋防污剂负载材料。