一种吸附净化PM2.5的材料的制备方法

硅碳负极研究发展现状

（姜玉珍山东青岛青岛华世洁环保科技有限公司） 锂离子电池以能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点正在逐步取代镍氢电池，成为最有前途的储能装置。特别在最近几年，随着新能源汽车、便携式电子产品的高速发展，锂离子电池得到了更广泛的关注和更为深入的研究。 负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。未来的锂离子电池负极材料必须向高容量方向发展，才能解决现有电池能量密度低的问题。硅材料是一种具有超高比容量(理论容量4200 mAh/g)的负极材料，是传统碳系材料容量的十余倍，且放电平台与之相当，因此被视作下一代锂离子电池负极材料的首选。 然而，纯硅在充放电过程中会发生巨大的体积变化(体积膨胀率300%)，导致其粉化，进而影响到电池的安全性。另一方面，纯硅的电子导电率较低，很难提升锂离子电池的大电流充放电能力。针对上述两方面问题，国内外学者展开了大量的研发工作，本文就硅碳负极的研究发展现状进行综述。 1、硅碳负极目前存在的主要问题 在锂离子电池首次充电过程中，锂离子嵌入硅碳负极造成硅的体积膨胀，放电时，随着锂离子的脱出，硅碳负极体积收缩，硅的这种体积上的变化会产生大量的不可逆容量损失。造成首次放电效率低。随着充放电循环次数的增加，硅的体积膨胀会使得初次形成的SEI膜不断遭到破坏，同时体积膨胀会露出新鲜的负极表面，新鲜表面又会与电解液、锂离子反应再次形成SEI膜，如此循环往复，锂离子电池的容量不断降低，循环衰减严重，导致寿命降低。此外，纳米级的硅粉价格较高，硅碳负极成本问题也是制约其发展的又一因素。针对首次效率低、循环容量衰减严重的问题，专家学者们通过复合改性、纳米化等各种方式进行研究。 2、硅碳负极制备方法 、静电纺丝 吉林师范大学的曲超群等人通过静电纺丝制备出了硅碳负极粉料。其过程为：将PVP溶于乙醇制备L的溶液，按照Si:PVP=1:5加入硅粉，磁力搅拌、超声分散均匀，以静电纺丝方式制备前驱体，所得纺丝前驱体在马弗炉中以5 ℃/min的速率升温至230℃预氧化30 min，然后置于通有氩气保护的管式炉中650℃烧结7 h随炉冷却后即得Si/C复合材料。材料首次放电容量为g，库伦效率%，第20次循环时材料的放电容量仍能够维持在 mAh/g。 图1、Si/C 复合负极材料在倍率下的充放电曲线但是，该材料的倍率特性较差，将放电倍率提高到到，材料的放电容量为 mAh/g。再次变换充放电倍率至时，材料的放电容量仅为mAh/g。 、高温裂解沥青 西安建筑科技大学的栾振星等人通过高温裂解沥青的方式制备出了硅/碳/碳纳米管复合材料。该方法是将碳纳米管浸入H 2 SO 4 /HNO 3 溶液中震荡搅拌12H，空气中高温处理4H，将纳米硅、碳纳米管放入甲苯超声分散，然后将其按比例倒入溶于甲苯的沥青溶液中，搅拌均匀后真空

锂离子电池硅_碳复合负极材料的研究进展_张瑛洁

第34卷第4期 硅酸盐通报Vol．34No．42015年4月BULLETIN OF THE CHINESE CEＲAMIC SOCIETY April ，2015 锂离子电池硅/碳复合负极材料的研究进展 张瑛洁，刘洪兵 （东北电力大学化学工程学院，吉林132012） 摘要：负极材料是制约锂离子电池发展的重要因素之一。硅/碳复合材料储锂容量高、循环稳定性好，是目前制备 新型锂离子电池负极材料的研究热点。介绍了硅/碳复合材料的不同制备方法和复合结构以及优良的电化学性 能，综述了硅/碳复合材料的研究进展，并对未来的发展方向进行了展望。 关键词：锂离子电池；硅/碳复合材料；制备方法；复合结构；电化学性能 中图分类号：TQ152文献标识码：A 文章编号：1001- 1625（2015）04-0989-06Ｒesearch Progress on Si /C Composite Anode Materials for Lithium-ion Battery ZHANG Ying-jie ，LIU Hong-bing （School of Chemical Engineering ，Northeast Dianli University ，Jilin 132012，China ） Abstract ：Anode materials is a major factor that restricts the development of lithium-ion batteries．Si /C composite materials ，which possesses high capacity and cycling stability ，becomes the hot spot to preparation of new type lithium-ion battery anode materials at present．Different preparation methods of Si /C composite materials ，composite structures ，and excellent electrochemical performance were introduced．And the research progress of Si /C composites was summarized．Subsequently ，the future development direction of Si /C composite materials was prospected as well． Key words ：lithium ion battery ；Si /C composite materials ；preparation method ；complex structure ； electrochemical performance 基金项目：吉林省科技厅产业技术创新战略联盟项目（20130305017GX ）；吉林省教育厅吉教科合字［ 2014］第103号作者简介：张瑛洁（1969-），女，教授， 博士．主要从事水的深度处理方面的研究．1引言 负极材料储锂容量是制约锂离子电池应用范围的关键因素，硅/碳复合材料作为一类应用潜力巨大的负 极材料， 成为近年来研究的热点。碳与硅相近似的化学性质，为两者的紧密结合提供了理论依据，所以碳常用作与硅复合的首选基质。硅通常与石墨、石墨烯、无定型碳和碳纳米管等不同的碳基质制备复合材料，在硅碳复合的体系中硅主要作为活性物质，提供容量 ［1-3］；碳材料一般作为分散基质，限制硅颗粒的体积变化，并作为导电网络维持电极内部良好的电接触［4-6］。理论上，硅/碳复合材料储锂容量高，导电性能好，但要成为可商用的锂离子电池负极材料，面临着两个基本的挑战：循环稳定性差和可逆循环容量保持率低。不同的制备方法以及复合结构都会对复合材料的电化学性能产生影响，开发强附着性、紧密电接触、耐用的新型硅碳复合材料，对促进硅/碳复合材料实际应用的进程具有重大意义。本文着重从制备方法、复合结构及电化学性能等方面综述了硅/碳复合材料近年来的研究进展，以期对后续的研究人员的相关实验提供理论依据。DOI:10.16552/https://www.sodocs.net/doc/7b2575512.html,ki.issn1001-1625.2015.04.018

非晶态金属材料综述

非晶态金属材料 一，非晶态金属材料 非晶态金属材料是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料。大部分金属材料具有很高的有序结构，原子呈现周期性排列（晶体），表现为平移对称性，或者是旋转对称，镜面对称，角对称（准晶体）等。而与此相反，非晶态金属不具有任何的长程有序结构，但具有短程有序和中程有序（中程有序正在研究中）。一般地，具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到，故又称为“玻璃态”，所以非晶态金属又称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。 制备非晶态金属的方法包括：物理气相沉积，固相烧结法，离子辐射法，甩带法和机械法。 二，非晶态金属的特点 由于传统的金属材料都以晶态形式出现。但这类金属熔体，由于极快的速率急剧冷却，例如每秒钟冷却温度大于100万度，冷却速度极快，而高温下液态时原子呈无序状态，因被迅速“冻结”而形成无定形的固体，此时这称为非晶态金属；由于其内部结构与玻璃相似，故又称金属玻璃。 这种材料强度和韧性兼具，即强度高而韧性好，一般的金属在两点上是相互矛盾的，即强度高而韧性低，或与此相反。而对于非晶态金属，其耐磨性也明显地高于钢铁材料。 非晶态金属还具有优异的耐蚀性，远优于典型的不锈钢，这可能是因为其表面易形成薄而致密的钝化膜；同时由于其结构均匀，没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界和缺陷，所以不易产生引起电化学腐蚀 并且非晶态金属还具有优良的磁学性能；由于其电阻率比一般金属晶体高，可以大大减少涡流损失，低损耗、高磁导，故使其成为引人注目的新型材料，也被誉为节能的“绿色材料”。 另外，非晶态金属有明显的催化性能；它还可作为储氢材料。 但是非晶态合金也有其致命弱点，即其在500度以上时就会发生结晶化过程，因而使材料的使用温度受到限制。还有其制造成本较高，这点也限制非晶态金属广泛应用。

中国在超疏水材料研究方面的进展

中国在超疏水材料研究方面的进展 分子一班 张雷 3013207391 Abstract ： 摘要：具有超疏水性、超双疏性等的微纳复合材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用前景，因而也引起科学界的广泛关注。由于固体表面的浸润性决定于其表面的化学组成和表面形貌，因此通过改变固体的表面自由能和表面形貌可以实现对固体材料表面浸润性控制。近些年来，这方面的研究吸引了许多科学家和课题组的注意。可以说，超疏水、超双疏材料的制备正成为一个研究的热点问题。本文在查阅有关文献的基础上，分析中国在超疏水、超双疏材料制备方面的进展。 关键词：超疏水、超双疏、表面改性、润湿性

1、背景： 表面润湿性是指液体(通常为水)在固体材料表面的铺展能力。它是固体表面的重要性质之一, 许多物理化学过程，如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的润湿性密切相关1。研究表明, 固体表面的润湿性是由其化学组成和微观几何结构共同决的, 定外场如光、电、磁、热等对固体表面的润湿性也有很大的影响2。固体表面的润湿性通常用水滴在其表面上形成的接触角来衡量, 接触角小于9 0°的表面称为亲水表面,大于9 0°的表面称为疏水表面, 而超疏水固体表面是指与水的接触角为1 5 0°以上的表面。 自然界中存在很多超疏水表面, 最典型的如以荷叶为代表的多种植物叶子表面(荷叶效应Lotus-effect)、蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀以及水鸟的羽毛等3。受这些自然界中现象的启发，许多课题组都开展了超疏水材料制备方面的研究。 2、超疏水材料制备方法分类： 2.1 模板法： 江雷课题组组报道了一种以多孔氧化铝为模板制备超疏水材料的方法2。具体是将一定孔径的氧化铝模板覆盖在聚碳酸酯（PC）膜上，然后加热PC膜将其溶化并将其压入模板的孔内，最后除去模板即可得到纳米棒状的阵列结构。将模板制备成圆筒状重复上述过程可以得到大面积的阵列PC纳米棒。

超疏水表面

关于超疏水表面的基本介绍及其制备 【摘要】超疏水表面材料具有防水，防污，可减少流体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。其中关于超疏水表面材料性能的研究及其制备是关键，从微观角度对其性能的说明，介绍和评述超疏水的制备方法，并对该领域的发展进行了展望。 【引言】尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。自从Onda等1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来，这引起了研究人员的广泛兴趣。总体来说，目前的研究主要集中以下几个领域：1）研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物,为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。2）使用无机物或在金属表面制备具有超疏水性表面的材料。3）使用高分子材料制备具有超疏水性的表面。4）理论研究,主要是通过构建模型以探讨表面结构状况与接触角或滚动角的关系。 超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备:一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米纳米级粗糙结构;另外一类是用低表面能物质在微米纳米级粗糙结构上进行修饰处理。其中,制备合适微米纳米级粗糙结构的方法是相关研究的关键。从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。在此对各种制备方法进行分类评述。 【超疏水表面特性】根据水在固体表面的浸润程度，固体可以分为亲水性和疏水性，所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。只有拥有较大的接触角（CA＞150和较小的滚动角（SA<10)的表面才是真正意义上的超疏水表面。所谓接触角，就是液滴在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。通过液体-固体-气体接合点中水珠曲线的终点和固体表面的接触点测定出来。滚动角可作为评价表面浸润性的另一指标，指的是一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。滚动角越小，固体表面表现出的疏水性越好。因为地球的重力作用，水滴在倾斜的固体表面有下滑的趋势。随着固体倾斜角的变大，水滴沿斜面方向的下滑分力也在不断增大，当倾斜角增大到某一临界角度时，水滴会从固体表面滑落下来，这时的临界角就是水在此种固体表面的滚动角。滚动角越小，固体表面的超疏水性能越好。 接触角三大理论 杨氏方程（1805年）

血液净化高分子材料

生物医用血液净化高分子材料研究进展 材化0804班 0812102567 张志阳 摘要：近年来，生物医用高分子材料备受关注，其中血液净化高分子材料受到人们 普遍重视，本文综述了近几年在血液净化装置中起主要作用的高分子膜材料和吸附 剂及其包裹材料，着重介绍血液净化高分子材料的特性、制备方法及发展趋势。 关键字：生物材料；血液净化；膜材料；吸附材料；生物相容性 0.引言 人体内毒物大致分为2类：外源性和内源性毒物，正常情况下，人体可通过自身免疫系统、肝脏解毒系统、肾脏排泄系统进行解毒和清除。当上述系统发生功能障碍或突然摄入过多、来不及清除，就可能发生代谢产物和毒物积聚过多，引起一系列疾病，如药物、毒物中毒、尿毒症、肝功能衰竭、高脂血症、系统性红斑狼疮等，常需要血液净化方法进行治疗。血液净化是通过弥散、对流、吸附的原理将血液从身体内引出来，通过滤器或吸附器，将血液中有害的物质或成分清除、矫正血液中某些成分的异常，把血液再输回体内，达到治疗和抢救危重患者的目的。主要包括有血液透析(hemodialysis，liD)、血液滤过(hemofitration，HF)、血液透析滤过(hemodiafiltration，HDF)、血液灌流(hemoperfusion，HP)、血浆置换(plasmaexchange，PE)、连续性肾脏替代治疗(continuous renal neplacement therapy，CRRT)等方法[1]。 血液净化疗法的基本原理是透析、滤过、吸附，根据其基本原理，使用的净化材料主要是分离膜和吸附剂。膜分离依赖于膜的通透性即膜孔的大小；而吸附净化则取决于吸附剂对目标物质的亲和性。利用人工合成的高分子材料并通过血液净化疗法去除人体内的有害物质，是当前生物医用血液净化材料的研究热点之一，高效医用血液净化材料的研制，是决定血液净化疗效的关键因素，以下将对血液净化材料的发展现状及应用研究进展进行评述[2]。 1.血液净化膜材料 1.1 血液净化膜材料的概况

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍水滴待我如初恋

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！ 神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！一盆水泼向一块金属板，水珠像钢珠一样滚落，金属板仍然干爽；一只船桨浸入水缸，拿出来竟然未带出一滴水珠，就像是从没放进去过一样；一杯水倒在一块经过特殊处理的玻璃板上，水紧紧靠在中央“不越雷池半步”，即使用手搅出来一两滴也立即跑回去……这些违背我们肉眼“常识”的现象，就是“超疏水材料”捣的鬼。这种通过改变材料的表面自由能和表面粗糙度获得的新型材料，灵感来自于自然界中的荷叶。由于其防水、防腐蚀、抗菌的特殊效果，如今已经成为国际热门的研究领域，可以在环保、工业、医疗等各种你想象不到的领域大展身手。一、超疏水简介超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。超疏水技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展，给超疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。超疏水材料的研究以诗句“出淤泥而不染，灌清涟而不妖”为契机，以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象，荷花表面覆盖的天然

超疏水薄膜，使得水滴聚集成股，顺势流下，冲刷着荷叶表面的淤泥，营造了出淤泥而不染的状态。因此荷叶在雨后会变得一尘不染，这种现象在生活中很常见，我们称之为“荷叶效应”。二、超疏水现象荷叶效应--超疏水性原理为什么“粗糙”表面能产生超疏水性呢?对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”。而一般疏水表面的接触角仅大于90度。三、自然界中的超疏水现象1999年，Barthlott和Neihuis认为：自清洁的特征是由于粗糙表面上的微米结构的乳突以及表面蜡 状物的存在共通引起的；乳突的平均直径为5~9um。荷叶表面的微/纳米复合结构2002年，江雷等提出微米结构下面还存在纳米结构，二者相结合的阶层结构才是引起表面超疏水的根本原因。单个乳突由平均直径为120nm结构分支组成。超疏水各向异性的水稻叶子水稻叶表面存在滚动的各向异性，水滴更容易沿着平行叶边缘的方向流动。超疏水的蝉翼表面蝉翼表面由规则排列的纳米柱状结构组成，纳米柱的直

超疏水材料研究进展

超疏水材料研究进展

超疏水材料研究进展 摘要: 本文介绍了超疏水材料的性质、应用、转变、制备以及存在的问题等。详细介绍了超疏水材料在流体减阻中、抗腐蚀中、建筑防污耐水等领域内、微流体控制方面的应用和常用的几种制备方法。 关键词:超疏水材料；超疏水应用；制备 1 引言 近年来，超疏水材料引起了人们的普遍关注。所谓超疏水材料，就是指水在材料平面上的接触角大于150°的材料。超疏水材料的特性最初是在荷叶上发现的，荷叶表面的超疏水特性赋予了它们非常好的自清洁效应，污染物很容易被水滴带走[1]。有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代，因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景，研究工作备受各国重视。固体表面的润湿性是由其化学组成和表面微观结构共同决定的。目前，通过对荷叶表面自洁性的仿生研究表明，因其层级微、纳米结合的双微观结构和覆盖在上面的低表面能物质的协同效应而表现出完美的疏水性[2]。 人们通常用液体在材料表面的接触角来表征材料表面的润湿性。按照水滴在材料表面接触角大小的不同，我们可以将材料进行如下分类当接触角小于90o时，我们认为这种材料是亲水材料；如果水滴在材料表面的接触角小于5o，那么这种材料是超亲水材料，例如经浓硫酸和双氧水（体积比为7：3）处理过的硅片，水滴在它的上面会立刻铺展开，展示出超亲水的性质；当材料表面接触角大于90o时，我们认为这种材料是疏水材料；如果材料的表面接触角大于150o那么我们认为这种材料是超疏水材料，例如我们前面所提到的荷叶，水滴在其表面的接触角大于150o，不能稳定停留，极易滑落，因而造就了它“出淤泥而不染”的性质。如图1所示，（a）为亲水，（b）为疏水。 (a) (b) 图1 接触角示意图

超疏水材料的应用前景

目录 ＜?引言0超疏水的基本原理o超疏水材料的制备方法?超疏水材料的应用0超疏水表面材料存在的问题及发展趋势

在大自然中有着许多值得人类探索和学习的现象，人们 轟类现象加以研究并运用到改善生产和生活中，统称为仿许多动植物的外表所具有的自清洁功能的现象，具有这类现象的最典型的例子就是出淤泥而不染的荷叶表面。自然界中许多动植物都具有这类功能，诸如鸟类的羽毛、水邑(min)的腿部以及蝴蝶的翅膀等。在宏观上这些组织或者器官均表现出水的极难浸润与挂壁。其原因在于它们的表面具有超疏水性的组成与结构，因此这类材料被称为超疏水性新料。 超疏水表面在日常生活用品、公共建筑、乃至国

防航空等方面有着广泛的应用。另一方面，作为一种典型的界面现象，表面浸润性在界面化学、物理学、材料学、界面结构设计以及其它交叉学科的基础研究中也有极为重要的研究价值。由于其重要性，各行业、各领域的专家及科研人员都开始加入到这方面的研究 黯蠶闖爨輕驾繳勰成杲应用到改善

目前，人们通常用液体在材料表面的接触角来表征材料表面的润湿性。按照水滴在材料表面接触角大小的不同, 我们可以将材料进行如下分类:当接触角小于90。时，我们认为这种材料是亲水材料;如果水滴在材料表面的接触角小于5。，那么这种材料是超亲水材料，例如经浓硫酸和双氧水（体积比为7： 3）处理过的硅片，水滴在它的上面会立刻铺展开，展示出超亲水的性质;当材料表面接触角大于90°时，我们认为这种材料是疏水材料;如果材料的表面接触角大于150°，滚动接触角小于10°,那么我们认为这种材料是超疏水材料，例如我们前面所提到的荷叶，水滴在其表面的接触角大于150。,不能稳定停留，极易滑落，因而造就了它“出淤泥而不染”的性质。我们研究的重点是超疏水表面。

血液净化基本知识

血液净化血透、血滤、血浆置换 血液净化是所有连续或间接清除水分或溶质的治疗方式的总称，包括超滤、血液透析、血液灌流-吸附、血液滤过、腹膜透析、血浆置换、分子吸附再循环系统等。血液净化治疗的主要目的是清除代谢产物和有害的生物活性物质，维持和调节机体内环境的稳态，而血液透析、血液滤过和血浆置换则是临床上最常见的三种方式，转过肾内科或者ICU 的小伙伴们可能常常会遇到，但是，这三个相近的名词又有什么区别呢 血透就是血液透析,临床意指血液中的一些废物通过半渗透膜除去。血液透析是一种较安全、易行、应用广泛的血液净化方法之一。 血滤就是模仿肾单位iede这种滤过原理设计的.治疗过程中需要补充大量的与细胞外液成分相似的液体来代替肾小球的功能. 血滤与血透主要区别在于血滤是通过对流的方式清除溶质,而血透是通过弥散作用清除溶质,对尿素,肌酐等小分子物质有较好的清除率,对中分子物质的清除能力较差. 血滤的方法是将患者的动脉血引入到具有良好通透性并与面积相当的半膜滤器中,当血液流过滤过器时,血浆除蛋白及细胞等有形成分外,水分和大部分中分子物质均被滤出,以达到清除潴留于血中过多的水分和溶质的治疗目的. 血灌就是血液灌流，是借助，将血液引入装有固态吸附剂的容器中，吸附清除某些外源性或内源性毒物的血液净化方法。目前多用于抢救药物和毒物中毒。 血液透析(hemodialysis, HD) 原理 不同血液净化技术的理论基础不同，血液透析之所以被称为血「透」，是因为其原理是依靠半透膜进行弥散和渗透。半透膜两侧的溶质浓度差就是驱动溶质移动的原动力，溶

质从浓度高的一侧通过平衡膜向浓度低的一侧（弥散作用），水分子移向渗透浓度高的一侧（渗透作用）。 不过，不是所有溶质都能通过半透膜的「考验」，半透膜有着「铁面无私」的筛选原则：膜上孔径平均3nm，仅有小于这个孔径的分子，也就是分子量小于万的小分子和部分中分子可以通过，而蛋白质、血细胞、细菌等均会被拒之膜外。 方法 透析器就是一个体外「人工肾」，血液和透析液借助半透膜进行水电解质的交换，从而达到吐故纳新的目的（图1）。 图1. 血液透析 适应症 回顾一下急诊透析指征吧，即「AEIOU」 ◆ Acidosis (酸中毒)：严重酸中毒； ◆ Electrolytes (电解质紊乱)：尤其是血K>L； ◆ Input (摄入)，摄入可引起肾衰的物质，如某些抗生素； ◆ Over Transfused (负荷过多)：如容量负荷过多引起肺水肿； ◆ Uremia (尿毒症)，指尿毒症及相关症状：如顽固性恶心和呕吐、神志改变、心包炎、神经疾病病变、癫痫发作。 此外，血液透析还可应用于一些急性药物或毒物中毒、高尿酸血症等。 血液滤过(hemofiltration, HF)

超疏水性材料

揭秘超疏水性表面 哈工大报讯（潘钦敏）[编者的话] 宋代周敦颐在《爱莲说》中写道“予独爱莲之出淤泥而不染”。一千年后的今天，人们已经可以从科学的角度解释莲这种“出淤泥而不染”的特性。与之相关的“仿生超疏水性表面”的研究已成为化学模拟生物体系研究中的一个新领域。本期，化工学院副教授潘钦敏为我们揭开“超疏水性表面”的神秘面纱。 浸润性是固体表面的重要特征之一,它由表面的化学组成和微观形貌共同决定。超亲水和超疏水特性是表面浸润性研究的主要内容。所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。人们对超疏水表面的认识，主要来自植物叶——荷叶表面的“自清洁”现象。比如，水珠可以在荷叶的表面滚来滚去，即使在上面浇一些污水，也不会在叶子上留下污痕。荷叶这种出污泥而不染的特性被称作“自清洁”效应。 荷叶效应——超疏水性原理 尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。 为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性呢？对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。 自然界里具有“自清洁”能力的植物除了荷叶之外，还有水稻、芋头之类的植物以及鸟类的羽毛。这种“自清洁”效应除了保持表面的清洁外，对于防止病原体的入侵还有特别的意义。因为即使有病原体到了叶面上，一沾水也就被冲走了。所以象荷花这样的植物即使生长在很“脏”的环境中也不容易生病，很重要的原因就是这种自清洁能力。 超疏水表面制备方法 人们知道荷叶自清洁效应已经很多年了，但是很长的时间内却无法做出荷叶那样的表面来。通过对自然界中典型的超疏水性表面——荷叶的研究发现，在低表面能的固体表面构建具有特殊几何形状的粗糙结构对超疏水性起重要的作用。基于这些原理，科学家们就开始模仿这种表面。现在，关于超疏水粗糙表面的研制已有相当多的报道。一般来说, 超疏水性表面可以通过两种方法来制备：一种是在疏水材料表面上构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。比如材料学家们可以通过表面处理仿生制备了碳纳米管阵列、碳纳米纤维、聚合物纳米纤维等多种超疏水性表面。关于超疏水表面的研制方法总结起来主要有：熔融物的固化、刻蚀、化学气相沉积法、阳极氧化法、乳液聚合、相分离法以及模板法等。但是这些方法涉及复杂的化学物质和晶体生长，实验条件比较苛刻，成本高，还不能进行工

超疏水材料的制备及推广

超疏水材料的制备及推广 杨文俊 （兰州理工大学兰州730050） 摘要：简述了对超疏水材料表面的特征，介绍了目前比较先进的制备方法以及在日常生活，农业、工业、医学、国防等方面的推广，最后阐述了超疏水材料的市场前景。 关键字：超疏水材料；薄膜；物流；战略；应用 文献标识码：A 落在荷叶上的雨滴形成水珠顺着叶面缓缓滚动而落下, 这种抗水性称为荷叶效应. 这是由于荷叶表面的疏水层呈现纳米级的凹凸 不平, 减少了水珠与叶面的接触面积. 植物叶子表面具有的超疏水 自清洁的特性, 为构建人工疏水表面及设计浸润性可控的界面提供 了灵感, 引起了研究者的极大关注. 近年来, 超疏水性表面的研究已成为比较活跃的研究课题之一, 这对制备新的高性能的功能材料表 面有重要的作用。 目前国家在积极倡导可持续发展，地球的燃料越来越紧缺，在传统燃料输送设备中, 剩余燃料都会造成很大的浪费,我们可以通过利用我们的薄膜技术，在管道内壁涂一层超疏水材料薄膜，这样我们就可以减少资源的浪费，同时也有利于管道的保护。与此相关的应用是使用超疏油表面进行燃料经济性操作, 即在设备内制得超疏油表面, 虽然所用的表面是超疏油性的, 但其制备原理与超疏水表面制 备方法极其类似, 在油料输送管道和储油罐内制备出以低表面能物 质修饰的粗糙表面, 同样可以适用于低表面能油料流体的输送。这一成果具有很高的工业应用价值, 其规模化应用潜力巨大。这仅仅是在能源方面的应用。我们可以扩大超疏水材料的应用，使他能够渗透到我们的各个领域，通过利用超疏水材料薄膜，去改善我们生活中的各

类物品。 如果将超疏水材料推广到诸多领域，将很好地推动超疏水薄膜材料的应用，他将有很好的前途。值得一提的是在交通方面，超疏水材料有很大的推广，无论是在汽车的玻璃还是在电池，发动机都能起到很好的改善。 1、超疏水的理论依据 固体表面的润湿性是由固体的表面化学组成和表面三维微结构决定的,液滴在固体表面的润湿特性常由杨氏方程描述( Young’s Eq. ,Fig.1) 。液滴与固体表面间的接触角大,润湿性差,其疏液体性强。通常有两种方法提高固体表面的水接触角和疏水性。一是通过化学方法降低固体的表面自由能,二是在疏水表面提高固体表面的粗糙度。目前已知的疏水材料有机硅、有机氟材料的表面能低,并且含氟基团的表面能依- CH2- > - CH3 > - CF2 - > C -F2H > - CF3的次序下降。- CF3基团的表面能小至617 mJ/ m2,水接触角最大,通过Dupre公式可计算为11512°[2],长链碳氢基团的自组装有序单层膜的水接触角可达112°。而通常低表面能无序排列的有机硅、有机氟聚合物的水接触角分别为101°、110°[3]。自然界植物荷叶表面的超疏水自清洁现象启发了科学工作者,他们通过观察植物叶表面的微观结构,认为这种自清洁的特征是由纳米与微米双微观粗糙表面结构引起的。Wenzel[4]发展了杨氏方程,提出了固体粗糙表面的接触角方程(Fig. 1) ,引入了粗糙度因子r。提高固体表面粗糙度,对于疏水表面(θ> 90°) 则可大大提高其疏水性,可高达150°以上。Cassie[5]在此基础上考虑到实际中固2液界面中的空气气泡,提出了应用更为广泛的Cassie 模型和方程(Fig. 1) 。由此可见,超疏水涂膜的实现离不开疏水材料和特定的表面粗糙度。 2.超疏水表面的制备方法

超疏水材料研究进展

超疏水材料的研究进展 2015年5月3日

超疏水材料的研究进展 摘要：超疏水性材料因为它独特的性质，而在很多方面得到了广泛的应用。近年来，许多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。通过研究这些表面微观结构，人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面，从而更好地满足工业中实际应用的需要。该综述简单地介绍了表面润湿的基本原理和一些自然界中的超疏水表面现象，重点介绍近几年超疏水表面应用的最新研究进展。最后，对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。 关键词：超疏水、仿生、润湿、功能化表面 自然界中，经亿万年的自然选择，许多生物的表面都表现出优良的超疏水性能，比如荷叶、花生叶、莲叶等植物表面和水黾、鲨鱼表皮、沙漠甲虫、蝴蝶翅膀等动物体表。一直以来，这类自然现象都启发着各领域的科学工作者们，尤其是近几十年，仿生超疏水表面以其优越的防腐蚀、自清洁、防覆冰、抗菌等性能，在防腐、自清洁、建筑防水、流体减阻、防污等领域都有广泛的应用[1]。因此，对超疏水材料进行总结和展望，对这种材料的发展有重要的意义。 1超疏水原理 超疏水表面的定义可以从字面意思上进行理解，即指难以湿润的表面，固体表面的湿润性作为固体表面重要的特性之一，不仅受到固体表面粗糙度的影响，还受固体表面化学成分的影响，我们可以用液体与固体的接触角θ来作为是否湿润的判断依据。接触角越大，表面的疏水效果越好，反之亦然[2]。当θ=0°时，所表现为完全湿润；当θ<90°时，表面为可湿润，也叫做亲液表面；当θ>90°时，表面则为不湿润的疏离表面；当θ=180°时，则为完全不湿润。一般θ>150°被称为超疏水表面[3]。 接触角是衡量表面疏水性涂层湿润性的主要指标，但并不是唯一指标，在实际应用中还可以根据前进角、后退角的大小来考虑其动态过程。前进角与后退角是液滴前进或后退时与固体表面所成的临界角度。但是如果不断增加或减小固体

超疏水材料制备

十八烷基硫醇 无水乙二胺, 化学纯(上海凌峰化学试剂有限公 司); 锌片, 99.99%高纯试剂(上海龙昕科技发展有限 公司); 氟硅烷CF3(CH2)8CH2Si(OCH3)3(FAS), 分析纯 (日本Chisso 公司). 铜片在乙醇溶解下的0．1M的十四烷酸溶液中沉积10天形成接触角为 1550的超疏水膜。对比超疏水膜和同结构普通膜发现，超疏水膜表面为花瓣状形貌，这种形貌极有利于截留大量空气，对基体起到保护作用。 1 实验部分 1.1 薄膜的制备 把厚度为0.25 mm 锌片(分析纯, 纯度99.99%,天津市风船化学试剂科技有限公司)切成10 mm×10 mm 的锌片, 分别用无水乙醇(分析纯, 纯度99.7%, 烟台三和化学试剂有限公司)和去离子水(实验室自制) 超声清洗15 min, 用氮气吹干后备用.将清洗后的锌片浸泡在4vol%的N, N-二甲基甲酰胺(DMF, 分析纯, 纯度99.5%, 上海埃彼化学试剂有限公司)溶液中, 65℃下恒温保持24 h. 取出后用去离子水和无水乙醇洗涤, 氮气吹干.将DMF 处理后的锌片浸泡在硬脂酸(分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司) 的乙醇溶液中, 浓度为0.001 mol/L, 在室温下静置一段时间后取出,用无水乙醇彻底清洗后氮气吹干. 2. 1 实验材料与仪器 铝合金( 牌号为LY12, 成份: 铜3. 8% , 镁1. 2%,锰0. 3% , 锌0. 3%, 硅0. 5% , 铁0. 5% , 兰州中科凯特公司) ; 乙基三氯硅烷( 瑞士, Fluka AG, Buchs SG) ; 甲苯( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 无水乙醇( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 丙酮( 分析纯, 天津化学试剂有限公司) ; 氟化氢( 分析纯, 北京双环化学试剂厂) ; 盐酸( 分析纯, 白银良友化学试剂有限公司) ; 氢氧化钠( 分析纯, 天

对超疏水材料制备方法的探究

摘要：近年来,水材料展示了其特有的优势,响[1]。在本文中,重要的意义。 关键词：超疏水;材料;纳米材料 1.引言 查阅相关文献，对仿生超疏水结构的研究。通过对生物体构的研究，表面构建超疏水膜的研究，材料更好地结合。 2.超疏水的机理 铺展能力，早在古代，濯清涟而不妖”这样的美好诗句。清洁效应引起了广泛的关注。接触角小于90触角小于5°，则认为其超亲水，固体的表面自由能越大，的表面张力都在100 mN/m 其的表面自由能与液体大致相当，约在人们提出，在理想的固体()(σg s =- 式中σ(s-g)、σ(s-l)和σ(l-g)：θ0图 扬氏方程是一个理想化的模型。

图2 层层组装法制超疏水材料 溶液浸泡法 通过控制金属在刻蚀剂中的浸泡时间，可以得到粗糙的金属表面。将金属如铜、 硝酸和双氧水的混合溶液刻蚀后，在表面上出现了粗糙不平的结构，经过疏水试剂的接枝后表面呈现超疏水的性质，刻蚀后的表面结构如图3所示。而对这些材料的稳定性进行了一系列的表征，发现超疏水材料在腐蚀环境中也展现了良好的稳定性[5]。

图 3.3电化学方法 [6]与水的接触角为152何修饰即可实现超疏水。 图3.4模板法 通过揭起软刻蚀的方法，印在荷叶的表面，PDMS 整的BP-AZ-CA 3.5气相沉积法 利用化学气相沉积(CVD)的阵列碳纳米管膜，如图6所示动角都小于5动角的主要原因。

图6 气相沉积法制备超疏水材料 4.对制备超疏水材料的建议和想法 超疏水表面的制备方法有很多种，现今有这么两种：第一种是在超疏水材料的表面构筑粗糙的微纳米级别的结构，即我们之前所说的传统制备方法；第二种则是对表面进行化学改性，在表面形成具有低表面能的纳米结构。由于之前做过有关功能化化学转化膜对于防腐于是我猜想，同样可以用在超疏水材料膜上接上官能团的方法， 进行改性。通过检测超疏水材料上已有的自由基，选择另一端可与基底连接的合适的偶联剂添加，一端与超疏水材料上的基团连接，形成双面都功能化的疏水层基本结构。 4.结论

血液净化基本知识

血液净化 血透、血滤、血浆置换 血液净化是所有连续或间接清除水分或溶质的治疗方式的总称，包括超滤、血液透析、血液灌流-吸附、血液滤过、腹膜透析、血浆置换、分子吸附再循环系统等。血液净化治疗的主要目的是清除代谢产物和有害的生物活性物质，维持和调节机体内环境的稳态，而血液透析、血液滤过和血浆置换则是临床上最常见的三种方式，转过肾内科或者ICU的小伙伴们可能常常会遇到，但是，这三个相近的名词又有什么区别呢？ 血透就是血液透析,临床意指血液中的一些废物通过半渗透膜除去。血液透析是一种较安全、易行、应用广泛的血液净化方法之一。 血滤就是模仿肾单位iede这种滤过原理设计的.治疗过程中需要补充大量的与细胞外液成分相似的液体来代替肾小球的功能. 血滤与血透主要区别在于血滤是通过对流的方式清除溶质,而血透是通过弥散作用清除溶质,对尿素,肌酐等小分子物质有较好的清除率,对中分子物质的清除能力较差. 血滤的方法是将患者的动脉血引入到具有良好通透性并与肾小球滤过膜面积相当的半膜滤器中,当血液流过滤过器时,血浆除蛋白及细胞等有形成分外,水分和大部分中分子物质均被滤出,以达到清除潴留于血中过多的水分和溶质的治疗目的. 血灌就是血液灌流，是借助体外循环，将血液引入装有固态吸附剂的容器中，吸附清除某些外源性或内源性毒物的血液净化方法。目前多用于抢救药物和毒物中毒。 血液透析(hemodialysis, HD)

?原理 不同血液净化技术的理论基础不同，血液透析之所以被称为血「透」，是因为其原理是依靠半透膜进行弥散和渗透。半透膜两侧的溶质浓度差就是驱动溶质移动的原动力，溶质从浓度高的一侧通过平衡膜向浓度低的一侧（弥散作用），水分子移向渗透浓度高的一侧（渗透作用）。 不过，不是所有溶质都能通过半透膜的「考验」，半透膜有着「铁面无私」的筛选原则：膜上孔径平均3nm，仅有小于这个孔径的分子，也就是分子量小于1.5万的小分子和部分中分子可以通过，而蛋白质、血细胞、细菌等均会被拒之膜外。 ?方法 透析器就是一个体外「人工肾」，血液和透析液借助半透膜进行水电解质的交换，从而达到吐故纳新的目的（图1）。

超疏水材料

超疏水材料 喝酸奶最享受的过程是啥，舔盖啊！不过这个乐趣在15年的9月份，被日本的一家企业终结了，他们发明了一种酸奶不沾盖。运用的是一种超疏水材料 超疏水的研究开始于一句诗句，出淤泥而不染，濯清涟而不妖，为什么荷花会出淤泥而不染呢，就在于荷花表面有一层超疏水材料，使得水流聚股留下，荷叶的这种自清洁现象也叫荷叶效应 结构：目前，我们定义超疏水材料表面稳定接触角要大于150°。 植物叶子表面有许多丛生的放射状微茸毛，该微茸毛尖端极易亲水，入水后能瞬间锁定水分子，使叶片表层到茸毛尖端之间形成了一薄层空气膜，从而避免叶片与水直接接触。 所以超疏水材料特点是疏水层呈现纳米级的凹凸不平，就是比较粗糙。这样可以更大程度的减少水珠和材料表面接触。

性能：超疏水 制备： 制备超疏水材料需要： 1.在疏水材料表面上构建微观结构。 2.是在粗糙表面上修饰低表面能物质。 由于降低表面自由能在技术上容易实现，因此超疏水表面制备技术的关键在于构建合适的表面微细结构。 注：表面能：恒温，恒压，恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功。 例：石块砸碎的过程增大了表面能（石块砸碎的过程相当于创造了一个新的物质表面。 石块破碎需要破坏内部化学键，表面能就是对分子化学键破坏的度量。） 主要制备方法： 1、蒸汽诱导相分离法 2、模板印刷法 3、电纺法 4、溶胶-凝胶法 5、模板挤压法 6、激光和等离子体刻蚀法 7、拉伸法 8、腐蚀法 9、其他方法：电沉积、紫外光照射等 使用性能： 新型超疏水材料的将十分广泛： 室外天线上，可以防积雪； 远洋轮船，可以达到防污、防腐的效果； 石油管道的输送； 用于微量注射器针尖，可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染； 防水和防污处理。 一次世界机器人建模奥利匹克竞赛上有个选手计划制作在水上行走的蜘蛛，可是失败了，如果加上那个超疏水膜的话，应该能够成功，所以说超疏水材料有着巨大的发展前景。在不久将来肯定会应用于更多的领域。 让“水上飞”成为可能 不论是在水面上滑行、跳跃，还是在池塘里快速飞奔，都既不会划破水面，也不会浸湿腿脚。日前，哈工大专家模拟小型水生昆虫———水黾足肢的优越超疏水性结构，成功研制出一种新型超级浮力材料。据专家介绍，这一发现有助于设计出新型交通工具和防水纺织品，甚至对未来人类的水上行走都可能产生一定影响。

超疏水材料的应用及进展

超疏水材料的应用及进展 在仿生研究领域，许多奇特的微/纳生物表面现象给予人们大量的启示。比如荷叶效应、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁，引发了人们对超疏水材料的研究兴趣。本文综述了仿生超疏水表面的润湿性原理、主要制备方法和应用。 关键词：仿生超疏水；润湿性；制备方法；应用 在时间的长河中，大自然不断地孕育生命，每一个生命体都具有其独特的艺术性、科学性。人类在不断适应自然、认识自然的同时，逐渐开始研究自然。仿生研究是人们学习自然，提高现有技术的有效手段。在仿生研究领域，许多奇特的微纳生物表面现象给予了人们大量的启示与想象空间[1]。比如荷叶效应[2] 、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁[3]，引发了人们对仿生超疏水材料的研究兴趣。 1 润湿性原理 固体表面的润湿性[4]对揭示表面亲、疏水性，强化表面疏水性能和制备疏水表面具有重要意义。描述润湿性的指标为与水的接触角，接触角小于9O°，为亲水表面，接触角大于90°，为疏水表面，接触角大于150°，则称为超疏水表面。 Wenzel[5]假设液体始终填满固体表面上的凹槽结构，粗糙

表面的表观接触角θ?与光滑平坦表面本征接触角θ存在以下关系：r （γs-g-γl-s）/γl-g=cosθ?=rI cosθ，式中r是材料表面的粗糙度因子，为固液界面实际接触面积与表观接触面积之比。而Cassie[6]认为疏水表面上的液滴不能填满粗糙表面上的凹槽，凹槽中液滴下存留空气，从而表观上的固液接触实际上是固液、固气接触共同组成，提出cosθ?=fs（1+c cosθ）-1，式中：fs是复合接触面中凸起固体面积与表观接触面积之比，其值小于1。而Cassie和Baxter[7]从热力学角度得到适合任何复合表面接触的Cassie-Baxter方程cosθ?=f1cosθ1+: f2cosθ2，式中θ?是复合表面的表观接触角，f1、f2分别是两种介质在固体表面上所占面积的比例，θ1、θ2分别是2种介质界面间（固液、气液）的本征接触角。研究发现[8]，固体表面随着微孔深度的增加，液体的浸润性增大，润湿性减小；随着孔间距的增大，液体的润湿深度先减小后增大。超 2 制备方法 由材料表面润湿性原理可知，材料表面能和表面微纳米结构是影响材料表面疏水、亲水性能的主要因素。制备仿生超疏水表面主要从两方面入手，一方面是使用具有低表面能材料，另一方面是改变材料表面粗糙度和微纳米结构。。 2.1、自然界物质中表面能最低的两种材料是硅氧烷、含氟