Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 10
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
通过红外辐射改变化学键合磷酸盐陶瓷复合材料的低温结合的氧化铝粉末的水热处理 (this opens in a new tab)
Hydrothermal treatment of alumina powders to alter the low-temperature binding of chemically bonded phosphate ceramic composites via infrared irradiation
Nicolas Somers, Eren Ozmen & Mark D. Losego
本文探讨了α-Al2O3粉末的水热处理，以改善通过化学键合陶瓷粉末（结合磷酸盐粘合剂和红外（IR）固化）生产的陶瓷部件中的结合。在制备浆料和红外辐射之前，氧化铝粉末在水和磷酸溶液的水热条件下进行预处理。评估了水热处理对粉末的化学反应和复合材料最终微观结构在红外辐射下的影响。虽然水处理不会引起任何化学变化，但磷酸的存在导致磷酸盐相Al(PO3)3和AlPO4的出现。发现水和磷酸溶液的水热处理能够在较低的温度下驱动更快和更强烈的磷酸盐缩合反应，H3PO4的存在效果更强（H3PO4水热处理粉末的缩合温度为150°C，未处理粉末的缩合温度为165°C）。这种改善的α-Al2O3粉末的水热处理反应性，特别是在H3PO4的存在下，导致与未处理的氧化铝相比，3D打印部件的孔隙率普遍降低（对于顶表面和横截面都是如此）。虽然需要进一步优化以减少最终的孔隙率，但可以使用这种方法快速打印3D部件，展示了陶瓷单步添加制造（AM）过程的可能路径。
在可见光范围内限制钒酸盐-聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维的光学性能 (this opens in a new tab)
Visible-light optical limiting of vanadia–polyvinylpyrrolidone nanofibers
Yasemin Pepe, Yusuf Tutel, Serife Akkoyun, Nurcan Asci, Eda Cevik, Ahmet Karatay, Husnu Emrah Unalan & Ayhan Elmali
在这项工作中，我们系统地研究了填充了五氧化二钒（V2O5）纳米粒子的电纺聚乙烯吡咯烷酮（PVP）纳米纤维，在不同的纳米填料重量百分比（8和10 wt%）和输入强度下，揭示了在可见光谱中有效的光学限制特性。XRD分析证明了生产的V2O5纳米粒子的纯度。根据SEM的发现，V2O5纳米粒子被有效地整合到PVP纳米纤维中。在大约400和217 nm处观察到两个明显的吸收带。这些带与PVP和V2O5纳米粒子在线性吸收测量中分别相关。此外，随着V2O5纳米填料在PVP中的含量增加，得到了增加的Urbach能量值。在考虑到V2O5纳米填料在PVP复合纳米纤维中的带隙能量的情况下，进行了在532 nm处的开孔Z扫描测量。在8 wt% V2O5纳米填充的PVP纳米纤维中，单光子吸收（OPA）是主要的非线性吸收（NA）机制，而V2O5纳米粒子的缺陷态对NA没有贡献。另一方面，在10 wt% V2O5纳米填充的PVP纳米纤维中，顺序的两光子吸收是主要的NA机制，纳米粒子的缺陷态导致了更有效的NA行为。对于这种复合纳米纤维，得到了有效的光学限制行为，其限制阈值较低，为1.49 × 10–5J/cm2。V2O5纳米填充的PVP纳米纤维在可见波长区域内展示了强大的光学限制潜力。这归因于它们在低输入强度下的高线性透射率和在高输入强度下的强大的NA行为。
通过N掺杂的碳量子点诱导的BiVO4晶相工程用于光催化应用 (this opens in a new tab)
Crystal-phase engineering of BiVO4 induced by N-doped carbon quantum dots for photocatalytic application
Wei Cai, Junxiang Fu, Chenyao Hu & Yunxia Zhao
通过引入N掺杂的CQDs (NCDs)对BiVO4进行了晶相工程，其中BiVO4的相从单斜相转变为四方相，生成了自我异质结构。NCDs和BiVO4之间强烈的异质结构通过强电子相互作用，通过晶相转变和XPS结果的确认，导致了光诱导载流子的分离和迁移能力的提升。此外，引入NCDs后BiVO4的带结构变化（费米能级更负）和CQDs的上转换发光性质导致了大量O2−的生成，这被证实在RhB光降解过程中起着重要作用。然而，存在一个最佳的NCDs引入量，确认为30毫克，这显示出在180分钟照明后的光降解效率为100%。在过量NCDs引入量的条件下，光催化活性的降低归因于这些量子点的聚集或者NCDs覆盖BiVO4的活性平面。此外，光降解机制的探索表明，O2−和光诱导的空穴都作为自由基物种在光还原过程中起作用，而O2−起着更重要的作用。图形摘要
MgCo2O4微花具有优秀的热催化性能，用于过氯酸铵的分解 (this opens in a new tab)
MgCo2O4 microflower with excellent thermocatalytic properties for ammonium perchlorate decomposition
Zhengyi Zhao, Xin Yu, Guofei Zhang, Songnan Qin, Sirong Li, Zhiyong Yan & Xuechun Xiao
纳米材料易于聚集的问题会严重影响其在AP热分解中的催化效果，因此改善纳米材料的聚集现象已成为纳米材料研究的热点。在这项工作中，我们通过简单高效的一锅水热法制备了MgCo2O4微花。在合成过程中没有使用表面活性剂或模板剂。MgCo2O4微花的比表面积达到109.631 m2g−1，远大于MgCo2O4的其他形态。MgCo2O4微花比表面积的增加提供了更多的活性位点，有利于AP的快速热分解。添加2 wt%的MgCo2O4微花后，AP的低温热分解（LTD）和高温热分解（HTD）合并为一个峰，THTD降低了191°C，活化能（Ea）降低了132 kJ mol−1，放热量增加到1385.1 J g−1。热分解性能测试表明，MgCo2O4微花具有优秀的催化活性。此外，添加MgCo2O4微花后，AP/HTPB复合固体推进剂（CSPs）的点火延迟时间从61 ms降低到12 ms，表明其在CSPs中的潜在应用。
合成(ZnxCu(1−x)Fe2O4); x = (0–1)磁性纳米粒子的光催化活性优点用于废水处理 (this opens in a new tab)
Merits of photocatalytic activity of synthesized (ZnxCu(1−x)Fe2O4); x = (0–1) magnetic nanoparticles for wastewater treatment
Osama H. Abuzeyad, Ahmed M. El-Khawaga, Mohamed A. Elsayed, Mohamed Gobara & Hesham Tantawy
通过简单的共沉淀法实现了锌铜铁氧体纳米粒子的结晶合成。扫描电子显微镜（SEM）被用来给出准备样品的形态特征。透射电子显微镜（TEM）被用于进一步识别和确认粒子大小和形态。此外，X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外（FTIR）光谱被用来检查结晶结构和化学结构。Zn0.5Cu0.5Fe2O4纳米粒子在紫外光下的光催化性能通过脱色甲基橙（MO）偶氮染料来评估。20 ppm的MO由Zn0.5Cu0.5Fe2O4纳米粒子15 mg在25 °C的环境温度和pH值为3的条件下，经过135分钟后，光催化降解的效率为96%。进一步的解释被进行，一个关于MO在Zn0.5Cu0.5Fe2O4纳米粒子上的光降解机制被提出。
Cu替代对Mn-ZnFe2O4纳米粒子磁性和光催化性能的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Cu substitution on magnetic and photocatalytic properties of Mn–ZnFe2O4 nanoparticles
N. I. Abu-Elsaad & A. S. Nawara
我们采用柠檬酸法成功合成了具有纳米结构形状的Mn0.4Zn0.6-xCuxFe2O4(MZCF)。对所得纳米粒子的微观结构、磁性和光学性能进行了深入的检查。X射线衍射（XRD）模式显示，所有的组成部分都表现出高度单相尖晶石形成。实验结果表明，铜离子的引入导致晶格常数和孔隙度的减小，同时导致理论X射线和体积密度的增加。UV-Vis光谱分析表明，MZCF展示了直接带隙，范围在1.61-1.78 eV之间。通过对磁滞曲线的分析评估了磁性特性。铜（Cu）含量的引入导致饱和（Ms）和剩余磁化（Mr）值的显著提高，分别在40.21到58.78和4.46-10.54 emu/g之间。对微波频率响应的评估已经验证了MZCF纳米铁氧体在8到13千兆赫频谱范围内的适用性。这些纳米粒子表现出改善的磁性能，表明它们可能适用于涉及高频微波吸收和切换的应用。此外，纳米粒子Mn0.4Zn0.6Fe2O4和Mn0.4Zn0.2Cu0.4Fe2O4被用太阳光模拟器进行分析，以诱导MB染料的降解。
原子空位缺陷及其演化机制对碳纳米管断裂的影响 (this opens in a new tab)
Effects of atomic vacancy defects and their evolution mechanisms on the fracture of carbon nanotubes
YaLei Wang, JianQiu Zhou, Lei Cui, Xiaohan Liu & Xiaocong Tang
通过传统的物理和化学方法生产的CNTs不可避免地会有一些缺陷。缺陷的存在对CNTs的物理、化学和机械性能有很大的影响。本文提出了一种使用C-C键断裂准则评估空位缺陷对碳纳米管断裂机制影响的方法。这种方法的目标是开发一个包含原子空位缺陷的碳纳米管的有限元模型，以便分析这些缺陷演化为位错的过程。具体来说，本研究利用有限元模型模拟碳纳米管的断裂行为。此外，还采用X射线衍射仪和拉曼光谱仪技术对整个演化过程中带有原子空位和缺陷的完整碳纳米管进行表征和分析。研究发现，空位缺陷显著降低了碳纳米管的拉伸强度和最终应变，拉伸强度和最终应变分别降低了大约20-30%和12-18%。衍射和拉曼光谱揭示了碳纳米管从点缺陷到位错直至断裂的演化机制，并进一步证明了由于应力集中导致的其机械性能的大幅度降低。
基于银/氧化钛装饰的激光诱导石墨烯的高灵敏度低温乙醇和丙酮气体传感器 (this opens in a new tab)
High sensitivity low-temperature ethanol and acetone gas sensors based on silver/titanium oxide decorated laser-induced graphene
Aya Abu Baker, Ganjaboy Boltaev, Asghar Ali & Ali S. Alnaser
随着环境和安全问题的日益增加，我们迫切需要开发能够有效识别挥发性和有害有机物质的先进气体传感器。不同的传感器已被用于检测挥发性有机化合物（VOCs）。在这项研究中，我们报告了成功设计基于多孔激光诱导石墨烯（LIG）的化学阻抗传感器，以有效检测VOCs，包括丙酮和乙醇。通过飞秒激光纹理化聚酰亚胺带，我们制造出了灵活的3D多孔LIG。3D多孔LIG主要由两层或更多层单层石墨烯片组成。为了增强传感器的能力，我们通过使用飞秒脉冲激光沉积法在LIG上装饰Ag和TiOx（x ≤ 2）纳米粒子（NPs），创建了基于LIG的异质结设备。我们的实验显示，当LIG传感器被Ag和TiOxNPs装饰时，其灵敏度会增加。其中，用Ag NPs装饰的LIG设备显示出最高的灵敏度和响应。该传感器在环境温度下对目标VOCs的浓度低于3000 ppm具有可逆响应。此外，我们引入了一个机制来解释我们的发现。这个机制依赖于吸附物和吸附剂之间的相互作用导致的功函数和能级对齐的区别。Ag NPs装饰的多孔LIG传感器的灵敏度提高归因于Ag的有利功函数和吸附位点的丰富可用性。
强韧的无氟超疏水热能存储涂层，用于高效能源存储和热管理 (this opens in a new tab)
The robust fluoride-free superhydrophobic thermal energy storage coating for efficient energy storage and thermal management
Xiaoyue Qin, Lingbo Kong, Di Mu, Minghui Liu, Dong Liu, Jiwei Zhao, Xiaomei Wang & Xu Zhang
多功能相变材料基础的热能存储技术是通过在太阳辐射期间捕获大量热能并在需要时释放它来节省能源的重要方式。在此，通过将介孔超疏水C@SiO2-HDTMS纳米管（NTs）、工业石蜡（IPW）和乙基α-氰基丙烯酸酯（ECA）喷涂到基材上，实现了超疏水热能存储涂层，以实现耐用且高效的光热能转换。在涂层中，C@SiO2-HDTMS NTs可以通过介孔吸附IPW（74.5 wt%），从而产生高焓（142.28 J g−1）、热稳定性和高光热转换效率（87.2%）。此外，涂层在C@SiO2-HDTMS NTs和ECA的联合作用下表现出优秀的超疏水性、机械耐用性、紫外线抵抗性和耐腐蚀性。因此，具有综合性能的多功能涂层在各种恶劣环境中具有巨大的应用前景。图形摘要无氟超疏水热能存储涂层表现出优秀的超疏水性、耐用性和光热转换效率，这在各种恶劣环境中具有巨大的应用前景。
一种简易合成花状NiCo-LDH用于高比电容伪超级电容器正极材料 (this opens in a new tab)
A facile synthesis of flower-like NiCo-LDH for high specific capacitance pseudosupercapacitor positive materials
Xingchen Yang, Zhitian Fan, Rui Ni, Long Zheng & Haiyan Lu
原始的MOFs在用作超级电容器电极材料时表现出较差的电化学性能。为了提高它们的导电性和稳定性，将高比电容和导电性的层状双氢氧化物（LDH）原位生长在MOFs表面是一种理想的方法。在这项研究中，我们使用MOF作为模板，并采用二次水热合成方法使NiCo-LDH在MOF表面原位生长。使用MOF模板增强了NiCo-LDH的稳定性，而LDH的花状结构暴露出更多的活性位点。通过将Ni:Co摩尔比优化为1:2，将尿素:NH4F摩尔比优化为2:1，得到的材料表现出更高的比电容和改善的循环稳定性。具体来说，在电流密度为1 A g−1时，比电容达到1674 F g−1。在电流密度为5 A g−1时，2000个循环后的容量保持率为80%。当NiCo-LDH/HKUST-1与活性炭组装成超级电容器时，它表现出显著的能量密度为33.96 Wh kg−1和功率密度为745.4 W kg−1。这项工作为利用基于MOF的复合材料作为超级电容器正极材料提供了一种新的方法。图形摘要
微波辅助水热合成CeVO4纳米结构：探索其在超级电容器技术中的适用性 (this opens in a new tab)
Microwave-assisted hydrothermal synthesis of CeVO4 nanostructures: exploring their applicability in supercapacitor technologies
Fernando José Soares Barros, Klebson Lucas Pereira Cardozo, Guilherme Henrique Cruvinel, Elson Longo, Marco Aurélio Suller Garcia, Auro Atsushi Tanaka & Ivo Mateus Pinatti
在此，我们研究了使用微波辅助水热方法合成的CeVO4纳米结构，重点关注其对潜在超级电容器应用的结构和电化学性质。值得注意的是，选定的合成方法产生了一种材料，其晶格间距与四方CeVO4结构的（200）面一致，这通过高分辨率透射电子显微镜得到确认，并通过X射线衍射分析得到证实。此外，EDX光谱学证明了样品的高纯度，只有Ce，V和O元素呈现，XPS分析揭示了表面元素的化学组成和氧化态，Ce3+，Ce4+和V5+被确定。接下来，循环伏安测试显示出伪电容行为，具有明确的氧化还原峰和良好的电容行为和稳定性；然后，恒电流充放电曲线在各种电流密度下显示出高的比电容。在这样的分析之后，使用活性炭作为阴极组装了一个不对称超级电容器，它在2783.11 W kg−1（1 A g−1在2.0 M KOH）的功率密度下显示出424.43 Wh kg−1的优秀能量密度值。因此，全面的结构和电化学表征为材料在能源存储系统中的潜力提供了宝贵的见解。图形摘要
无溶剂制备的具有规则空心结构的机械耐用超疏水膜用于被动冷却 (this opens in a new tab)
Solvent-free fabrication of mechanically durable superhydrophobic film with regular hollow structures for passive cooling
Shi-Qiang Lv, Chao-Hua Xue, Xiao-Jing Guo, Hui-Di Wang, Meng-Chen Huang, Chao-Qun Ma, Wen-Min Zhang, Rong-Rong Gao, Yong-Gang Wu, Jun Cheng, Jing Li & Hong-Wei Wang
被动白天辐射冷却（PDRC）是一种新兴的无污染、无能耗冷却技术，依赖于太阳带的高反射性和红外带的高发射性。作为一种面向户外的冷却材料，其机械耐用性和光学稳定性对于长期应用具有重要意义。在此，我们通过混合、涂覆和干燥，而无需使用任何溶剂，制备了一种填充有规则空心玻璃珠的超疏水聚二甲基硅氧烷基膜，然后进行表面砂磨。空心玻璃珠使膜具有规则的空心结构，使表面即使在严重磨损后仍能保持超疏水和光学性能。所制备的膜具有96.0%的太阳反射率，97.8%的中红外发射率和163.9°的水接触角，并在直射阳光下实现了11.7°C的冷却效果。此外，这些膜可以作为各种基材的涂层，并提供如自清洁、化学稳定和耐候性等吸引人的特性，使其非常适合户外应用。整个制备过程无毒，不涉及有机溶剂，从而扩大了PDRC材料的制备方法和应用领域的范围。图形摘要
基于MnO2的微马达的生物模板合成，用于增强从水溶液中去除重金属 (this opens in a new tab)
Bio-templated synthesis of MnO2-based micromotors for enhanced heavy metal removal from aqueous solutions
Ling Chen, Qingbao Gan, Xueqing Xiao, Shuguang Cai, Xiaohui Yan & Chan Zheng
最近在MnO2基微马达的开发中取得的进步，显示了这些运动设备在修复环境污染方面的巨大潜力。然而，通过简单、高效和可重复的过程在工业规模上生产这样的微马达仍然具有挑战性。本研究旨在使用天然存在且丰富的松花粉（PP）颗粒来解决这个问题。发现将PP浸入高锰酸钾（KMnO4）溶液中可以在PP表面生成MnO2纳米粒子（NPs），通过改变涂层时间可以轻松调整其数量和分布。由于PP颗粒的不对称形状，MnO2/PP复合物在低浓度过氧化氢（H2O2）溶液中表现出最高速度为360.686 μm/s（约八个体长/s）的快速自驱动。这些材料去除重金属污染物的能力也被检验，并明显增加了1.5倍，与静态对应物相比。这些复合物也可以恢复并在三个连续周期中重复使用。这些材料的竞争成本、连续运动和优越的去污能力表明，它们在快速去除或降解重金属离子、有毒有机染料、致病细菌和废水中的其他污染物方面具有潜在的应用。这些微马达代表了一种新的方法，利用自然材料进行环境修复。
Si合金化对FeCoNiAlSix高熵合金的结构、热膨胀和磁性能的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Si alloying on the structural, thermal expansion, and magnetic properties of FeCoNiAlSix high-entropy alloys
Cheenepalli Nagarjuna, Sheetal Kumar Dewangan, Hansung Lee, Babu Madavali & Byungmin Ahn
在这项研究中，通过机械合金化和火花等离子烧结法制备了一系列的FeCoNiAlSix（x= 0, 0.2, 0.4, 和 0.6）高熵合金（HEAs）。研究了Si合金化对HEAs的结构、热膨胀和磁性能的影响。X射线衍射和显微结果显示，随着Si含量的增加，晶体结构从FCC + BCC变为单一BCC相。随着Si含量的增加，热膨胀系数降低，尤其是在高温下，表明Si对改善尺寸稳定性有更大的影响。此外，开发的HEAs表现出良好的饱和磁化率 ~ 86.23 emu/g，低矫顽力 ~ 18.4 Oe，和高电阻率 ~ 84 µΩ.cm，表明当前的HEA可以用于软磁应用。此外，由于形成稳定的BCC相，HEAs的硬度从510 ± 10增加到730 ± 10 HV。本研究表明，Si的合金化有助于在理想的物理和机械性能之间实现平衡。图形摘要
HVOF喷涂参数对FeCrMnCoNi高熵涂层（HECs）微观结构和机械性能的影响 (this opens in a new tab)
Influence of HVOF spraying parameters on microstructure and mechanical properties of FeCrMnCoNi high-entropy coatings (HECs)
Payank Patel, Venkata Naga Vamsi Munagala, Navid Sharifi, Amit Roy, Sima A. Alidokht, Maya Harfouche, Mary Makowiec, Pantcho Stoyanov, Richard R. Chromik & Christian Moreau
该研究旨在探讨高速氧燃料（HVOF）喷涂参数对FeCrMnCoNi高熵涂层（HECs）的飞行粒子温度、速度和微观结构的影响。喷涂涂层呈现出典型的层状结构，具有单一的固溶体FCC相和少量氧化物。使用X射线衍射、拉曼光谱和高分辨率扫描电子显微镜（HR-SEM）对涂层进行了现场外表征，以分析相组成、微观结构和表面形貌。研究发现，燃料富含的火焰和较高的进给速度导致涂层具有低孔隙度和氧化以及高沉积效率，这是由于高速度和低粒子温度。此外，进行了横向划痕测试以确定涂层的凝聚/粘附性质，结果表明，飞溅物之间的凝聚强度受到氧化物的孔隙度和面积分数的影响。在富氧条件下沉积的涂层显示出最大的硬度，但与使用富燃料条件喷涂的涂层相比，由于喷涂过程中氧化物形成增多，凝聚强度较低。涂层的微观结构变化、相组成和微硬度与使用三种不同喷涂条件开发的HECs的划痕抗性相关。这些结果表明，FeCrMnCoNi HECs对于各种工业和航空航天应用的表面保护具有重要的潜力。此外，这些发现指向了新的材料设计策略，以获得具有增强机械性能的期望微观结构。图形摘要
扭转通道角压对Al-Mg-Zn-Ga合金沉淀的影响 (this opens in a new tab)
Effect of twist-channel angular pressing on precipitation in Al–Mg–Zn–Ga alloys
Katarzyna Stan-Głowińska, Łukasz Rogal, Anna Wójcik, Ondrej Hilser, Stanislav Rusz, Miroslav Greger & Wojciech Maziarz
本研究调查了严重塑性变形，即扭转通道角压对Al-Mn-Zn-Ga合金中准晶沉淀物形成的影响。变形过程在两个温度下进行：473 K（200 °C）和433 K（160 °C）。分析了过程后合金的微观结构，包括形成的沉淀物的数量密度、大小和晶体结构。确定了包括硬度和压缩屈服强度在内的机械性能。所得结果表明，在较高温度（473 K）下，形成了晶体沉淀物。此外，随着后续通过的次数，形成的沉淀物的数量密度减少。在较低温度，433 K，形成的沉淀物具有准晶结构。在433 K下处理的合金显示出屈服强度比前一种情况高两倍，这与为这些样品估计的沉淀物数量密度较高的情况相吻合。
在管道内表面制备和表征Ni-SiO2复合涂层 (this opens in a new tab)
Preparation and characterization of Ni–SiO2 composite coating on pipeline inner surface
Yongfeng Li, Bin Sun, Long Zheng, Mingming Zhang, Gaofan Bai, Lei Zhang & Yaotong Pan
一种新型的Ni-SiO2复合沉积层在采用新型刷镀设备的管道内壁上创建，对沉积层的性质进行了表征；实验结果显示，纳米复合沉积层显著提高了管道内壁的机械性能和耐腐蚀性。首先，在纳米粒子添加条件（40 mL/L，60 mL/L，80 mL/L）、工作电压（12 V，14 V，16 V）和pH值（5，7，9）下，通过正交实验研究了沉积层的硬度值和表面形貌，并初步确定了最佳工艺变量。正交实验结果显示，当纳米粒子的添加量为80 mL/L，电压为14 V，pH值为7时，Ni-SiO2纳米复合沉积层具有高微硬度（618.6 HV）和良好的显微形貌。根据正交实验结果的分析，纳米粒子的添加量是主要影响因素，因此采用控制变量法研究了纳米粒子添加量对沉积层性质的影响。结果显示，当纳米粒子的添加量为80 mL/L时，沉积层的表面更光滑、更密实、缺陷更少。此外，沉积层具有优异的机械性能和耐腐蚀性。在3.5%的氯化钠溶液中，-0.78 V是腐蚀电位，1.93×10-5A·cm-2是腐蚀电流密度，0.22 mm·a-1是腐蚀速率。
Zn2+交联半渗透网络对羟丙基甲基纤维素/海藻酸钠混合膜的热性能和抗菌性能的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Zn2+ crosslinked semi-interpenetrating network on thermal properties and antibacterial property of hydroxypropyl methylcellulose/sodium alginate blend film
Chang Liu, Ning Li, Li Niu, Xu Li, Jacko Feng & Zhiming Liu
羟丙基甲基纤维素（HPMC）和海藻酸钠（SA）的交联在一定的重量比例下形成了混合膜。通过简单的离子交换方法，使用HPMC/SA混合膜制备了抗菌包装膜（HPMC/ZA混合膜）。Zn2+的混合物对制备的膜产生了大量的影响。详细研究了交联膜的微观结构、物理性能、结构和抗菌性能。发现在交联的HPMC/ZA膜中，O-H伸展和O-H弯曲的红外峰位移动，这是由HPMC和ZA之间形成氢键引起的。HPMC5/ZA5混合膜的SEM图像显示出更粗糙的结构。此外，与HPMC/SA混合膜相比，HPMC5/ZA5混合膜的光透射、热性能、水蒸气透性和抗菌活性明显增强。此外，HPMC5/ZA5混合膜对S. aureus和E. coli显示出更好的抗菌活性，揭示了其在食品包装上的可能应用。
由春尾虫皮肤微结构启发的伞状表面阵列的润湿性 (this opens in a new tab)
Wettability of umbrella-like surface arrays inspired by springtail skin microstructure
Pengju Zhao, Xian Jing, Jieqiong Lin, Mingkun Han & Fuzeng Wang
本报告调查了春尾虫启发的表面的几何结构参数对润湿行为的影响。提出了一种Cassie扩展润湿模型，用于改进多级疏水结构的接触角预测精度。通过两光子聚合(TPP)技术制造了由春尾虫启发的仿生伞状疏水结构。提出了一种树状生长扫描方法，用于解决传统TPP过程中由于伞状边缘与主体分离而引起的变形问题。通过测量不同面积分数f、高度h和开口角β的结构参数下的疏水表面的接触角，结果显示，与Cassie数学模型相比，所提出的数学模型将接触角的平均预测误差分别降低了23.8%、36.7%和16.4%。这项工作有望为疏水结构的精确设计和接触角的准确预测提供参考。