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调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

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物理化学学报 2024年第4期40卷 184-192页

作者：冯瑞沁樊晔方云夏咏梅江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室江苏无锡214122

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAu Cl_(4))浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Z... 详细信息

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAu Cl_(4))浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAu Cl_(4)形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAu Cl_(4)的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP(50 g·L^(-1))-SDS(2 mmol·L^(-1))-HAu Cl_(4)(0.25 mmol·L^(-1))溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71×10^(7),优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1×108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5×109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

关键词：金纳米花表面增强拉曼散射纳米凸起拟聚阴离子软模板

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

纳米纤维复合材料的离子传输动力学调控及其电化学应用

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高分子学报 2024年第5期55卷 509-531页

作者：贾绪平李晓晓缪月娥刘天西东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室无锡214122

纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中.电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程,而纳米纤维的结构形态以及表/界面性... 详细信息

纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中.电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程,而纳米纤维的结构形态以及表/界面性质对于离子传输动力学具有重要影响.因此,本文针对新型储能电池应用中离子传输动力学缓慢、中间产物如多硫阴离子等易穿梭,以及负极枝晶生长等关键科学与技术问题,综述了纳米纤维复合材料的创新性设计和制备方法;进一步结合本课题组近期工作重点,阐述了纳米纤维复合材料的组成与结构调控对锂电池中离子传输动力学的优化作用;最后,总结了纳米纤维复合材料在锂电池正负极、隔膜、电解质等领域的应用进展,并讨论了其在新型储能设备领域的挑战和未来发展前景.

关键词：纳米纤维纳米复合材料静电纺丝离子传输动力学电化学性能

低温高应变量衬板控轧高固溶Al-Mg合金高强塑性与高热稳定性机制

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金属学报 2024年第4期60卷 473-484页

作者：田滕查敏殷皓亮花珍铭贾海龙王慧远吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597... 详细信息

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597 MPa、延伸率约7.7%)和高热稳定性的高固溶Mg含量Al-9Mg合金。利用EBSD、TEM、硬度测量和拉伸实验等方法系统研究了Mg含量对CHR-HPR Al-Mg合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CHR-HPR Al-9Mg合金中高含量固溶Mg原子与低温变形促进合金中形成了高密度位错及小角晶界,显著提高合金的屈服强度;高含量固溶Mg原子与可动位错交互作用引起的动态应变时效导致合金加工硬化能力提高,进一步提高了合金的抗拉强度和塑性。此外,在再结晶退火过程中,高含量固溶Mg原子有效地抑制位错滑移、钉扎晶界,延缓回复与再结晶的发生。因此,CHR-HPR Al-Mg合金热稳定性随固溶Mg含量增加而显著提高,其中CHR-HPR Al-9Mg合金再结晶温度达到400℃。

关键词： Al-Mg合金低温衬板控轧加工硬化力学性能微观组织再结晶

婴幼儿护肤品中违禁激素丙酸氯倍他索的荧光渐变型比色分析

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1636-1639页

作者：许春华张惠煊孙毓唐楷臻徐银娟赵媛江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122

丙酸氯倍他索(CP)是一种糖皮质激素,可用于治疗湿疹、银屑病等皮肤病。婴幼儿长期频繁使用含CP的护肤品可能会导致严重的健康隐患。CP属化妆品禁添加组分,急需开发一种快速、简单护肤品中违禁激素CP的检测方法。通过橙色发光全无机钙钛... 详细信息

丙酸氯倍他索(CP)是一种糖皮质激素,可用于治疗湿疹、银屑病等皮肤病。婴幼儿长期频繁使用含CP的护肤品可能会导致严重的健康隐患。CP属化妆品禁添加组分,急需开发一种快速、简单护肤品中违禁激素CP的检测方法。通过橙色发光全无机钙钛矿量子点(CsPbBr 1.5 I 1.5 QDs)和CP之间发生的卤素交换反应,荧光信号发生蓝移,偏移波长与CP浓度之间呈良好的线性关系,实现婴幼儿护肤品中CP含量的快速检测,检出限为0.2 mmol·L^(-1),检测时间为10 min。开发了用于婴幼儿护肤品中CP检测的荧光比色卡,可快速、准确、简便地用于婴幼儿护肤品中CP含量的检测。

关键词：荧光光谱婴幼儿护肤品丙酸氯倍他索全无机钙钛矿量子点荧光比色分析

锰掺杂纳米羟基磷灰石的体外抗菌–促成骨性能研究

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无机材料学报 2024年第3期39卷 313-320页

作者：李承瑜丁自友韩颖超武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

羟基磷灰石(HAP)作为一种常见的骨修复材料,在治疗感染性骨缺损时仍面临着细菌感染的风险,有限的骨诱导能力也阻碍了其进一步应用。本研究采用共沉淀法制备了一种锰掺杂羟基磷灰石纳米棒(MnHAP),该纳米材料兼具优良的细胞生物相容性,高... 详细信息

羟基磷灰石(HAP)作为一种常见的骨修复材料,在治疗感染性骨缺损时仍面临着细菌感染的风险,有限的骨诱导能力也阻碍了其进一步应用。本研究采用共沉淀法制备了一种锰掺杂羟基磷灰石纳米棒(MnHAP),该纳米材料兼具优良的细胞生物相容性,高抗菌效率和骨诱导能力。抗菌实验表明,MnHAP10(n(Mn)/n(Ca+Mn)=10%)对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率可分别达到77.85%和75.92%,并且在808 nm近红外光照射下,对大肠杆菌的抗菌效率得到了进一步增强(97.63%)。细胞增殖以及相关成骨基因实验表明,MnHAP有利于成骨细胞的增殖分化,提高了对蛋白质的吸附能力和成骨活性,促进了相关成骨基因的表达,且具有良好的生物相容性。MnHAP纳米棒有望为感染性骨缺损治疗提供一种新的思路。

关键词：羟基磷灰石锰抗菌感染性骨缺损光热

高韧性和自修复的壳聚糖-聚丙烯酸-MXene导电水凝胶及其压力传感性能

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2074-2082页

作者：李泽宇邓夏玲韩威谢祖坤蔡少君彭湘红江汉大学光电材料与技术学院江汉大学光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056

壳聚糖基导电水凝胶在电子皮肤、健康监测和柔性穿戴电子等领域得到广泛关注。本文将MXene分散到丙烯酸-壳聚糖水溶液中,丙烯酸原位聚合成聚丙烯酸,制备了壳聚糖-聚丙烯酸-MXene导电水凝胶(CS-PAA-MXene)。CS-PAA-MXene具有优异的力学性... 详细信息

壳聚糖基导电水凝胶在电子皮肤、健康监测和柔性穿戴电子等领域得到广泛关注。本文将MXene分散到丙烯酸-壳聚糖水溶液中,丙烯酸原位聚合成聚丙烯酸,制备了壳聚糖-聚丙烯酸-MXene导电水凝胶(CS-PAA-MXene)。CS-PAA-MXene具有优异的力学性能,其断裂应变为1450%,断裂应力为0.6 MPa,韧性达到2.6 MJ·m^(−3)。CS-PAA-MXene能够粘附于多种物体表面,包括玻璃、塑料、橡胶、铜片和铝片等,其中对玻璃的最大剥离力可达到175 N·m^(−1);CS-PAA-MXene具有优异的自修复性能,切断的CS-PAA-MXene相互接触2.5 s后,其电阻恢复到切断前数值。CS-PAA-MXene应变传感器被成功用于检测人体各类活动,如手指、手肘和膝盖等关节弯曲活动。基于壳聚糖的阳离子电荷及其抗菌特性,CS-PAA-MXene将在自粘附和高延展的柔性传感器具有良好的应用前景。

关键词：壳聚糖 MXene 导电水凝胶力学性能应变传感器

响应型固体功能表面的浸润性可逆调控研究进展

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机械工程学报 2024年第7期60卷 144-173页

作者：吴春亚孙瑞江侯博李曦光吴佳昊刘畅陈明君哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表... 详细信息

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表面浸润性能主观调控中关键技术的发展态势,综述分析了响应型固体表面的类型特征、制备方法和应用前景。根据外部刺激类型,将响应型功能表面归纳为基于化学组成和基于微观结构两大类,重点围绕光响应型、温度响应型、pH响应型和磁场响应型等功能表面的响应材料、响应原理、调控机制及性能特点展开系统分析,聚焦于两类响应功能表面制备方法,梳理其基本原理、技术特色及其优劣性,并深入探讨了两类表面在可控油水分离、微液滴/流体操控等领域的潜在应用价值。最后指出了浸润性可逆调控表面在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续人工响应型功能表面研究工作的大规模推进提供参考。

关键词：功能表面可逆调控浸润性响应类型制备方法应用前景

具有多MO喷嘴垂直MOCVD反应腔外延层厚度均匀性的优化理论及应用

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物理学报 2024年第4期73卷 245-255页

作者：李建军崔屿峥付聪乐秦晓伟李雨畅邓军北京工业大学光电子技术教育部重点实验室北京100124

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效... 详细信息

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效为蒸发面源,并引入一等效高度来涵盖MOCVD的相关外延参数,建立外延层厚度与各MO源喷嘴流量间的定量关系,设计并利用EMCORE D125 MOCVD系统外延生长了AlGaAs谐振腔结构,根据实验测得的外延层厚度分布结果,利用最小二乘法对模型参数进行了拟合提取,基于提取的模型参数,给出了优化外延层厚度均匀性的方法.4 in(1 in=2.54 cm)外延片mapping反射谱的统计结果为,腔模的平均波长为651.89 nm,标准偏差为1.03 nm,厚度均匀性达到0.16%.同时外延生长了GaInP量子阱结构,4 in外延片mapping荧光光谱的统计结果为,峰值波长平均值为653.3 nm,标准偏差仅为0.46 nm,厚度均匀性达到0.07%.本文提出的调整外延层厚度均匀性的方法具有简单、有效、快捷的特点,且可以进一步推广至具有4个MO喷嘴以上的垂直反应腔MOCVD系统.

关键词：外延生长最小二乘拟合薄膜均匀性金属有机物化学气相沉积