微纳尺度毛细芯吸液特性

为提高相变传热中毛细芯的吸液性能,以4种粒度(d_a=556 nm~73.8μm)的球形铜粉并添加不同体积分数的Na_2CO_3(φ=0%~40%),用粉末烧结的方法制备不同规格的毛细芯,采用红外热成像法测定液体在其内部的爬升高度,用高速摄影捕捉液滴被吸入的运动过程,以此为基础对微纳尺度毛细芯的吸液特性进行研究。结果表明:不同的颗粒直径及掺盐比可使毛细芯内部结构产生明显的差异,从而显著影响毛细芯的毛细特性和液体在其内部的爬升高度。当φ=0%时,与d_a=556 nm的毛细芯相比,d_a=73.8μm的毛细芯中液体的爬升高度增加约373 mm;而对d_a=24.1μm的毛细芯,最佳掺盐比φ=30%,液体所达到的最大爬升高度约518 mm,相比φ=0%的毛细芯,液体爬升高度提升45%。液滴被吸入的运动过程表明,由于纳米级毛细芯的毛细吸力较大,在液滴吸入初期可使其产生较大的变形,但由于渗透率较小导致完全吸入液滴所用时间较长,可见毛细芯吸液过程是毛细吸力和渗透率协同作用的结果,可通过调节金属粉末直径和掺盐比获得最优性能。     

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。     

Ni/B微纳米复合粒子的制备与性能

采用化学镀镍的方法制备Ni/B微纳米复合粒子。运用TEM、EDS和XRD方法对复合粒子的形貌、组成和物相进行表征,并通过TG-DTA热分析仪和热常数分析仪研究Ni/B微纳米复合粒子的热稳定性和导热系数。结果表明,真空干燥得到的复合粒子为核壳结构,纳米镍的尺寸约为21.7 nm,纳米镍粒子紧密均匀地包裹在硼粉表面,并且镍和硼的质量比为1:1;与原料硼粉相比,复合粒子与空气的反应放热峰提前36 ℃左右,表明纳米镍粒子具有明显的催化效果;同时,复合粒子的导热系数也有所增大     

仿生超滑表面的飞秒激光微纳制造及应用

仿猪笼草的超滑表面由于可以抵抗多种液体的粘附,具有优异的稳定性与自修复性,受到越来越广泛的关注.而飞秒激光由于其对加工材料的普适性、高精度,以及高可控性,成为仿生超滑表面制备的有力手段.本文以仿猪笼草的超滑表面为背景,以飞秒激光微加工技术为手段.从超滑表面的飞秒激光微纳制备和应用两个方面,概述了超滑表面的微纳制造和应用...     

水热温度和时间对3D打印Ti-6Al-4V植入体表面理化性能的影响

目的 研究在具有微纳米双级结构的3D打印钛合金植入体表面制备聚多巴胺涂层的最佳工艺及参数。方法 对酸蚀和阳极氧化处理后的3D打印Ti-6Al-4V样品进行水热处理,通过水热法将聚多巴胺添加到样品表面,并分析不同水热温度和时间的处理效果。使用扫描电子显微镜、三维共聚焦激光显微镜、X射线光电子能谱仪、接触角测量仪、电化学工作站对各组样品的表面形貌、粗糙度、元素组成、表面润湿性、耐腐蚀性等进行表征。结果 经过酸蚀和阳极氧化处理后,在3D打印钛合金植入体表面成功制备了微纳米双级结构,表面纳米管的管径为80 nm左右,水热处理后各组表面均可以观察到有涂层附着。样品表面元素分析结果表明,各组样品表面的N/C值均与理论值0.125接近,证明水热处理成功在微纳米结构表面添加了聚多巴胺涂层。随着水热处理温度的升高和时间的延长,纳米管的管径逐渐减小,由80 nm减小至40 nm左右。随着反应时间的延长,样品表面粗糙度逐渐降低,各组粗糙度均保持在4~5 μm,且接触角逐渐减小,酸蚀后的表面接触角为52.1°,阳极氧化后,接触角降低至42.9°。经过水热处理,各组接触角均小于35°,表现出较好的亲水性。相比于酸蚀组和阳极氧化组,水热处理后的各组的耐腐蚀性均得到增强。结论 在基本保留原有微纳米双级结构的前提下,37 ℃的反应温度和24 h的反应时间适用于聚多巴胺在钛合金植入体表面的沉积。研究结果为聚多巴胺在钛合金植入体表面自聚合的工艺参数优化提供了参考。     

氧化银微纳米粉体的制备研究

为制得形貌和粒径均匀的氧化银(Ag2O)微纳米粉体,对比研究了氧化银的3种化学合成法。结果表明,采用常规方法可制备出类球形氧化银,添加剂PVP不改变氧化银粉体形貌,但可减小其粒径,氧化银产率为100%;采用铵盐络合法可制备出正八面体和削角八面体的氧化银粉体,且粒径均匀(平均粒径为1~2μm),氧化银产率为100%;采用氨水络合法可制备出八面体、削角八面体、类球形、六足体、正方体的氧化银粉体,随AgNO3:NH3·H2O摩尔比增大,氧化银粉体粒径增大,氧化银产率降低,为提高氧化银产率,可增大NaOH摩尔占比,所得氧化银粉体其物相为立方晶系氧化银且无其他杂质相。     

工业超洁净环境设计关键技术的研究

从微电子、超净材料及微纳加工工艺对环境要求出发,通过对工业超洁净环境设计所涉及到的超洁净度空气的获取与保持、超净室系统设计、超洁净室关键技术等的研究,构建了工业超洁净环境层流条件和洁净度计算力学模型,并对工业超洁净环境设计中洁净室分子级空气污染(AMC)的处理、各级过滤器参数选择、新风温湿度调节等关键技术进行了较为深入的探讨,为微电子、超净材料及微纳加工等工业超洁净环境设计提供了理论基础.     

超亲/疏水性表面池沸腾传热研究

为研究超亲/疏水性表面对沸腾传热的影响,用H₂O₂氧化的方式制备了超亲水表面,用氨水加高分子修饰的方式制备了超疏水表面。在常压下以蒸馏水为工质,采用高速摄影仪对其进行了池沸腾传热实验。结果表明,超疏水表面亲气疏水,在沸腾起始点易于产生气泡,且气泡不易脱离,此时壁面过热度ΔTs仅为2.4K,但随热流密度的增大,气泡易于聚合,所产生的大气泡阻碍了传热的进行,传热开始恶化,临界热流密度（CHF）较低;而H₂O₂氧化的表面由于刀片状微纳结构的存在,增加了表面的粗糙度,不仅增大了相变传热表面积、增加了核化点数量,而且具有超亲水特性,气泡脱离频率较大,大大强化了沸腾传热,最大换热系数约是光表面的1.7倍,且相应地提高了CHF,可达131.0W/cm²,表现出较好的传热特性。     

静电纺丝法制备有序V2O5微纳米纤维膜及其气敏特性

为了提高微纳米纤维膜气敏材料的灵敏度和响应时间, 本研究采用静电纺丝法结合分离式平行收集极制备有序排列的V₂O₅微纳米纤维膜, 利用XRD、SEM等手段表征纤维膜的相组成、微观形貌以及有序程度, 探讨了有序程度对V₂O₅气体灵敏度、响应时间以及恢复能力的影响。研究结果表明: 500℃煅烧后所得微纳米纤维膜由V₂O₅相组成。平行收集极间距对纤维膜的微观形貌影响较大, 当间距为3 mm时可以获得有序程度为66%的V₂O₅微纳米纤维膜, 其在80~400℃范围内电阻的变化幅度约为2个数量级。当工作温度为300℃时, V₂O₅微纳米纤维膜对C₂H₅OH的灵敏度均高于CH₄和NH₃, 其中有序V₂O₅微纳米纤维膜对浓度为200 mg/L C₂H₅OH气体的灵敏度约为0.9, 响应时间为3 s, 但恢复性能较低, 62 s后阻值仅恢复到初始阻值的55%。     

微纳分级结构碳酸钙中空微球的可控制备

以CaCl₂和Na₂CO₃为反应原料, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十二烷基磺酸钠(SDSN)为模板剂, 在50℃采用化学沉淀反应, 干燥、煅烧后成功制备了具有微纳分级结构的CaCO₃中空微球。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射等检测手段对所制备的样品形貌、结构进行了表征, 结果显示：所制备的微纳分级结构CaCO₃中空微球直径为4~6 μm, 壳壁由直径约60 nm的CaCO₃颗粒组成, 壳层厚度约为200 nm, CaCO₃中空微球晶相组成为方解石和球霰石的共混体。同时, 在反应温度为50℃、PVP添加量为0.4 g, SDSN浓度为0.1 mol/L的条件下, 所制备的微纳分级结构CaCO₃中空微球分散性好, 且形貌比较完整。