聚合物微納米結構
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-02
聚合物微納米結構的實例教程
聚合物微納米結構由于獨特的物理和化學功能而受到越來越多的關注，可以廣泛應用于微流控、有機光電子、生物檢測等方面。在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。
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2013-田洪淼-Numerical Characterization of Electrohyd.pdf
聚合物微納米結構由于獨特的物理和化學功能而受到越來越多的關注，可以廣泛應用于微流控、有機光電子、生物檢測等方面。在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。
展開 Yang團隊報道了一種操作簡單、成本低廉、可規模化的多級次多孔聚合物涂層制備方法，實現了高效率的被動輻射冷卻。
圖1. P(VdF-HFP)HP薄膜的制備和光學性能
材料的選擇：
P(VdF-HFP)具有優異的電磁性能，其作為被動輻射冷卻涂層具有以下幾個優勢，從而確保了P(VdF-HFP)可以在LWIR窗口有效輻射熱量。
1）在太陽光譜區域（λ = 0.3-2.5 μm）具有可以忽略的消光系數，使太陽光加熱降低到最小。
2）分子結構中不同的振動模式，導致在熱波長處具有多個消光峰。
3）具有優異的抗老化、防污、防紫外線能力。多孔結構使得薄膜更具疏水性能。
簡便的涂層制備方法：
研究人員以P(VdF-HFP)、水和丙酮混合物作為前驅體溶液（水不是溶劑，丙酮是溶劑），采用相轉化法制備得到多級次多孔聚合物膜，放置在于基底上然后在空氣中干燥。丙酮的快速蒸發導致P(VdF-HFP)從水中發生相分離，從而形成微納米尺度的液滴。水蒸干之后，富含微納米孔道結構的P(VdF-HFP)HP薄膜也就形成了。
值得一提的是，這種涂層可以通過類似刷墻的方式進行施工，對于實際應用極具吸引力。可以采用刷涂、浸涂、噴涂等各種工藝，也適用于金屬、木材、塑料凳多種基材。除此以外，P(VdF-HFP)HP還可以做成穩固的科循環的片層材料。
圖2. P(VdF-HFP)HP光學性能
圖3. P(VdF-HFP)HP涂層的通用性
優異的輻射冷卻性能：
由于微納米孔道結構的存在，薄膜具有極佳的反向散射太陽光和增強熱輻射的能力。研究發現，厚度大于300μm，孔隙度超過50%的P(VdF-HFP)HP薄膜半球為0.96， 為0.97。當厚度大于500μm時，可以達到0.98以上。
展開 形狀記憶聚合物作為一種新興的智能材料能夠記憶暫時形狀，并在外界激勵條件下主動回復到初始形狀。基于靜電紡絲技術，將形狀記憶聚合物及其復合材料制備成纖維結構，實現熱、電、光、PH、水、磁及電效應等激勵變形過程，在生物醫療、智能紡織、傳感、驅動等方面應用廣泛。近年來，受到了國內外學者的廣泛研究和關注。
哈爾濱工業大學冷勁松教授團隊就近10年形狀記憶聚合物微納米纖維膜的制備技術、結構形貌、驅動方法及其生物醫學應用進行了系統論述。文章總結了由靜電紡絲技術制備的形狀記憶聚合物微納米纖維膜的多種結構，包括無紡、核殼、中空、取向纖維等結構（Fig3）及其不同的驅動方式，包括熱驅動、磁驅動、水驅動等驅動方法。隨后，文章對形狀記憶聚合物微納米纖維膜在骨組織支架、骨組織修復、神經支架（Fig10）及細胞培養等方面的應用進行了系統總結。最后，該團隊對目前形狀記憶聚合物材料其他結構在血管直接、氣管支架、骨修復藥物及細胞載體、動脈瘤、血栓和心臟貼片等醫學領域中的應用進行了概括，并對形狀記憶聚合物微納米纖維膜未來的發展方向進行了展望。
圖文速遞
圖3 不同結構的纖維無紡結構（a）[30]；核殼結構（b）[33]；中空結構（c）[34]和取向纖維（d）[37]
圖10 在第9天，在（A）P5，（B）P5C0.5，（C）P5C1和（D）P5C2納米纖維上培養PC12細胞表達的NF200[45]
形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫學中的應用進展相應文章發表于《中國科學：技術科學》雜志上，相信這篇綜述對相關領域的研究者具有重要的參考價值。
全文連接：
https://doi.org/10.1360/N092018-00126
來源：高分子科學前沿
展開 來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
聚合物基材料由于其優異的靈活性，重量輕，優良的可加工性和低成本的特點，在大功率微電子器件的熱管理方面引起了廣泛的關注。但是，大多數聚合物具有相對較低的導熱系數，范圍為0.1至0.5 W/mk。提高聚合物導熱性的一種簡單而有效的方法是將高導熱填料(如金屬、陶瓷、碳基材料)摻入聚合物中。碳納米管，由于其出色的導熱性(≈1000-3000 W/mk)，似乎是一種很有前途的導熱填料。根據麥克斯韋方程，1 vol%的碳納米管負載應該會導致聚合物納米復合材料的導熱性增加十倍。然而，碳納米管增強納米復合材料的高界面熱阻極大地限制了碳納米管優越導熱性的利用，導致導熱系數低于理論計算的預期。
一般來說，碳納米管增強納米復合材料的界面熱阻可分為基體與碳納米管界面處的熱阻和碳納米管填料之間的熱阻。聚合物基體和碳納米管填料之間的界面熱阻歸因于它們的聲子譜的巨大不匹配，這是難以消除的。界面焊接是提高聚合物納米復合材料導熱性能的一種有效方法。例如，碳化聚酰亞胺(PI)焊接的3D石墨烯骨架的導熱性提高了兩倍。在我們之前的工作中，石墨層焊接的3D碳納米管網絡由于在結處有效的聲子和應力傳遞而顯示出大大改善的導熱性。通過界面焊接，還觀察到氮化硼和碳化硅納米線網絡的導熱性顯著增強。然而，目前仍然缺乏對于界面聲子傳輸機理的深入研究。
02
成果掠影
近期，天津大學封偉教授、香港理工大學沈曦教授和香港中文大學（深圳）鄭慶彬教授聯合采用實驗與分子動力學模擬相結合的方法，系統研究了界面焊接對CNT增強聚合物納米復合材料導熱性能的影響。該文報道了一種界面焊接策略來構建三維導熱網絡(GS-w-CNT)。
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授課時間
2026/5/19（二）-5/20（三）
AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
課程費用
4800RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
摘要
在半導體工業中，晶片檢測系統被用來檢測晶片上的缺陷并找到它們的位置。為了確保微結構所需的圖像分辨率，檢測系統通常使用高NA物鏡，并且工作在UV波長范圍內。作為例子，我們建立了包括高NA聚焦和光與微結構相互作用的完整晶片檢測系統的模型，并演示了成像過程。
任務描述
微結構晶圓
通過在堆棧中定義適當形狀的表面和介質來模擬諸如在晶片上使用的周期性結構的柵格結構
簡介
建模結果與測量數據的比較對于任何光學元件的設計過程都非常重要。因此，有必要將測量到的高度剖面（例如微結構的高度剖面）導入建模軟件，以評估真實元件的性能。因此，在本文檔中，我們將展示如何使用位圖文件導入高度數據。
摘要
建模結果與測量數據的比較對于任何光學元件的設計過程都非常重要。因此，有必要將測量到的高度剖面（例如微結構的高度剖面）導入建模軟件，以評估真實元件的性能。因此，在本文檔中，我們將展示如何使用位圖文件導入高度數據。
簡介
步驟
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簡介
汽車照明行業在過去幾年中有了很大的發展，對復雜光學結構的需求需要先進的設計能力。Speos 3D Texture是一個獨特的功能，允許在給定的身體表面以圖案的形式設計和模擬微紋理。它的優點依賴于圖案(網格)的光學模擬模型，而不是使用實際的CAD幾何圖形。這樣就減少了計算時間和文件大小。
摘要
在半導體工業中，晶片檢測系統被用來檢測晶片上的缺陷并找到它們的位置。為了確保微結構所需的圖像分辨率，檢測系統通常使用高NA物鏡，并且工作在UV波長范圍內。作為例子，我們建立了包括高NA聚焦和光與微結構相互作用的完整晶片檢測系統的模型，并演示了成像過程。
任務描述
微結構晶圓
通過在堆棧中定義適當形狀的表面和介質來模擬諸如在晶片上使用的周期性結構的柵格結構
摘要
建模結果與測量數據的比較對于任何光學元件的設計過程都非常重要。因此，有必要將測量到的高度剖面（例如微結構的高度剖面）導入建模軟件，以評估真實元件的性能。因此，在本文檔中，我們將展示如何使用位圖文件導入高度數據。
簡介
步驟 1
- 使用Import功能將位圖圖像文件作為Data Array導入。
步驟 2
- 設置數據陣列的坐標、插值和外推法。
<p class="ql-align-justify">聲屏障，主要用于公路、高速公路、鐵路、高架、橋梁和其它噪聲源的隔聲降噪，是一種重要交通設施。道路工程中應用較廣泛的聲屏障有三種：直立式聲屏障、微弧式聲屏障和折板式聲屏障。</p><p class="ql-align-justify">聲屏障主要由支撐結構、吸聲板及連接構件組成。工程上多采用H型立柱作為支撐結構，以確保聲屏障具備良好的結構強度并便于安裝和維護
關鍵詞：微結構器件；禁帶效應；等離子體缺陷；開關調控；電磁波調制
光子晶體是一種介電常數呈周期變化的材料，通常通過調節介質材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結構，實現電磁波透射率在特定頻段下出現諧振現象，在當前的電磁調制器件開發中有著極為廣闊的應用前景。但受限于光子晶體器件調制功能較為單一、調制靈活性較低這一問題，本文通過在現有光子晶體中設置等離子體二維點缺陷，利用禁帶缺陷態效應，
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