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纳米粉体表面修饰改性、分散及应用研究
随着纳米颗粒制备技术的日渐成熟，其应用技术也日益受到人们的广泛重视。但由于纳米颗粒粒径小、比表面积和表面能大、颗粒不稳定极易团聚，导致其优异的性能不能充分发挥，因此纳米技术研究中最艰巨的任务之一是使纳米颗粒能够稳定存在且不发生团聚。最常使用的方法是把纳米颗粒分散于介质中，通过静电稳定机理、位阻稳定机理和静电位阻稳定机理等来制备稳定分散的浆料。其中涉及到的核心科学问题为纳米颗粒的表面改性及其浆料稳定性。
项目组根据不同纳米材料表面特性以及应用场合不同，攻克了纳米粉体表面化学改性技术、纳米粉体在溶液中稳定分散技术等关键技术，制得了纳米四氧化三铁、二氧化钛、氧化铟锡、氧化锌、氧化镁、氮化硅、碳化硅等多种分散稳定性优异的水基、乙醇基浆料，其颗粒平均粒径≤100nm，比表面积≥30m2/g，固含量从0.5～20％不等。不同纳米粉体含量浆料静置稳定性从1～30d至1年不等，研究成果为纳米材料的应用奠定了坚实的基础。
应用前景：
纳米四氧化三铁浆料是采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂方法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚来制得。平均粒径在20nm左右，具有超顺磁性，浆料Fe3O4固含量在0.5～20％，浆料静置稳定性在1年左右。可应用在磁性密封、生物医药载体、磁保健、磁记录材料、高梯度磁分离器、微波吸收材料以及静电复印显影剂。
纳米二氧化钛浆料作为产品或产品添加剂应用范围很广，主要可应用于抗紫外剂，纳米环保、抗菌、自清洁剂，随角异色效应型纳米涂料，静电屏蔽剂等。
纳米ITO水基浆料加入水性涂料中，经涂敷制得ITO薄膜。由于ITO薄膜具有优良的光电性能，对可见光的透过率达70％以上，对红外光的反射率≥70％，对紫外线的吸收率≥70％，对微波的衰减率≥85％，导电性和加工性能极好，硬度高且耐磨耐蚀，可用作防隔热涂料等。
南京工业大学
2021-01-12
金属微铸锻铣复合增材超短流程制造技术与装备
本项技术融合3D打印、半固态快锻、柔性机器人3项重大技术，将金属增材-等材-减材合三为一，实现3D打印锻态等轴细晶化、高均匀致密度、高强韧、形状复杂的金属锻件，全面提高金属制件强度、韧性、疲劳寿命及可靠性，解决锻件增材制造世界性难题。
华中科技大学
2021-04-10
pH和温度双重敏感的离子微水凝胶的制备方法
本发明涉及环境敏感型的高分子材料领域，旨在提供一种pH和温度双重敏感的离子微水凝胶的制备方法。该方法是将N-烷基丙烯酰胺类单体、含叔胺基团的双键化合物和引发剂在无水溶剂1,4－二氧六环或四氢呋喃中，无氧条件下进行自由基共聚反应；采用乙醚或石油醚为沉淀剂提取二元共聚物，经离心分离后真空干燥至恒重；将所得二元共聚物配制成水溶液，加入多卤代烷烃化合物，在40-70°C恒温搅拌；纯化后加入有机阳离子盐类化合物，室温下恒温搅拌即得pH和温度双重敏感的离子微水凝胶。该制备方法简单易控，得到的微水凝胶具有pH和温度双重敏感性，引入了聚离子液体的优良特性，纯度高、稳定性好，溶胀率大，适合在药物可控缓释和传感器等领域的应用。
浙江大学
2021-04-11
一种分子印迹固相微萃取涂层的制备方法
本技术成果属于化学分析测试仪器领域，涉及到分子印迹固相微萃取涂层的制备方法。步骤如下：石 英纤维的碱洗、酸洗、活化、硅烷化处理；模板分子与功能单体置于溶剂中自组装；加入交联剂及引发 剂，插入硅烷化石英纤维，热引发聚合；取出纤维，老化；重复以上涂渍步骤至涂层厚度达到要求；洗脱 除去模板分子。与商品化涂层相比，用本方法制备的朴草净分子印迹固相微萃取涂层对三嗪类除草剂具有 良好的分子识别性能，涂层均匀致密，为疏松多孔结构，长时间使用后无断裂、脱落现象，厚度可通过涂 渍次数进行控制，重复性好。萃取头可与液相色谱联用。
中山大学
2021-04-10
一种仿壁虎脚微纳分级结构及其制造工艺
本发明公开了一种用于仿壁虎脚微纳分级结构的制造工艺，包括：S1、使用 LPCVD 设备在洁净的硅片上热生长一层 SiO2 薄膜；S2、 在有 SiO2 层的硅片表面旋涂光刻胶并进行光刻，制备出圆孔阵列图 形；S3、使用缓冲氢氟酸溶液对暴露出的 SiO2 进行刻蚀，将光刻胶上 的图形转移到 SiO2 层；S4、在样品表面镀一层 Cu 膜；S5、在丙酮或 乙醇中进行超声，通过溶脱剥离工艺去除表面的光刻胶及光刻胶表面 的 Cu；S6、利用 CVD-VLS 生长工艺，以上述工艺制备的 Cu 为催化 剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，生长 Si 微米线阵列；S7、在硅 线表面镀一层 Cu 膜；S8、利用 CVD-VLS 生长工艺，以 S7 制备的 Cu 膜为催化剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，在 Si 微米线表面生长 Si 纳米线。本发明提供的微纳分级结构中 Si 微米线的表面分布有 Si 纳米线，即一种仿壁虎脚微纳分级结构，为干性黏附材料的设计与制 造提供了一种解决方案。
华中科技大学
2021-04-11
飞秒激光脉冲制备硅基微纳结构光伏材料
太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。
上海理工大学
2021-04-11
在片上微纳激光器精确集成领域的研究
北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21 nm)，并结合电子束套刻工艺，实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势，因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性，而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法，他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成，包括切向集成、径向集成以及复杂集成，并且对量子点无任何加工损伤；进一步，通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导，他们获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长(0.008λ2)相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源可以容易地耦合并分配至其它深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。因此，这种灵活、可控的精确集成方法在高集成密度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用，并且这种方法可以拓展到其它材料和其它功能的微纳光子器件集成中，为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。 该工作于2018年5月发表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插画(Frontispiece)的形式予以重点报道。文章的第一作者为北京大学物理学院博士研究生容科秀，陈建军研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。 图1. 片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。
北京大学
2021-04-11
一种基于微景深的焊接拼缝测量方法
本发明公开了一种基于微景深的焊接拼缝测量方法，将光学倍数大于 2 的相机相对焊接拼缝局部表面斜放，在两次相机与焊接拼缝局部表面不同间距下对局部表面拍摄，从拍摄的两幅图像中提取清晰带，分别获取两清晰带垂直于拼缝方向的中心线上每一像点对应的物点在世界坐标系下的坐标，从而得到世界坐标下的两条直线段，利用两直线段进行平面拟合，即得拼缝局部表面法向矢量值，从其中任一清晰带中提取拼缝局部表面的边界，从而得到拼缝局部表面的宽度以及中心坐标。本发明能稳定、可靠的测量出复杂微细焊缝的拼缝中心坐标、宽度以及局部表面的法
华中科技大学
2021-01-12
一种油溶性药物缓释微球的制备方法
高分子材料越来越多地用于生物医药与药学领域，其中尤其以能被可生物降解高分 子材料应用最为广泛，研究发展很快。非诺贝特是一种氯贝丁酯类降脂药，其化学名称 为：2-甲基-2-[4-(4-氯苯甲酰基)苯氧基]丙酸异丙酯，长期用药可导致蓄积，有必要 提高其生物利用度，达到缓慢释放。目前对于非诺贝特微球地制备未见报道，常用剂型 存在暴释现象，有必要研制缓释制剂。 本发明地目的是提供缓释微球的制备方法，使药物稳定释放。制备方法为：水相采 用聚乙烯醇水溶液或聚乙二醇水溶液或蒸馏水，油相采用聚乳酸-聚乙二醇共聚物和药 物丙酮溶液，将油相加入水相中，自然挥发除去丙酮，再进行透析除去未包封的药物以 获得油溶性药物缓释微球。 功能特点： 1、制备操作简单，以丙酮/水作为油水二相体系，以获得稳定的药物缓释微球。 2、微球无粘连，释放稳定性优于非诺贝特原药和胶囊。 3、加以衍生可以满足更多脂溶性药物的使用要求。
同济大学
2021-04-13
实现混沌辅助的超宽谱微腔光频梳的研究
光学频率梳是具有确定梳齿频率间隔的光频标尺，在精密测量中发挥了极为重要的作用。近年来，一种基于光学微腔的新型芯片级光梳取得了突破性进展，其具备体积小、功耗低、精度高等优势，大大拓宽了传统桌面级精密光源的应用场景。目前，这种芯片级光梳已在超快激光雷达、光学频率合成、大容量相干光通信和精密光谱学等方向上展现了巨大潜力，因而对基础研究和产业应用都具有重要意义。然而，单个微腔光梳能够覆盖的光谱范围往往被色散以及收集效率限制，从而阻碍了其在光学原子钟、类地行星探寻、生物成像等重要领域的进一步应用。
北京大学
2021-04-11