等離子體表面改性的案例
華中科技大學趙彥兵/聶蘭蘭/武漢大學張玉峰CEJ：通過等離子體技術制備鄰苯二酚改性殼聚糖生物粘合劑
這是首次報道放電等離子體技術用于實現多糖-大分子酚酸的接枝。輝光放電等離子體是一種罕見、綠色、高效的方法，不需要催化劑和引發劑，工藝設備簡單，操作方便。用該方法制備的水凝膠具有良好的抗氧化性能、較高的生物相容性和血液相容性。此外，該水凝膠可以在濕潤的組織中實現強大的粘連，提供抗菌和止血性能，并促進傷口愈合，為多功能生物醫用粘合劑的開發提供了更多的可能性。
以上研究成果近期以“Bio-Adhesive Catechol-modified Chitosan Wound Healing Hydrogel Dressings through Glow Discharge Plasma Technique”為題，發表在《Chemical Engineering Journal》上。
展開 OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1. 應用
?
亞波長光學
?
傳感
?
信號傳輸
?
光學偏振器
?
彎曲波導
2. 優勢
?
VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?
搜索具有復值模式指數的模態
?
高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?
三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?
利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?
VFEM快速而且精確
3. 仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
展開 Ansys | 什么是表面等離子體光子學及其應用
業界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學的數據效率相結合。
表面等離子體光子學的挑戰
表面等離子體的傳播僅在其移動幾毫米之后就會受到歐姆損耗的抑制，因此業界正在研發由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構建的等離子體學納米結構，以應對該挑戰。
熱是另一項挑戰——它會影響等離子體信號的傳播長度和振幅。
具有合適電氣和光學屬性組合的金屬納米結構和幾何結構可能可以解決這些挑戰。這是因為銅、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結構允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質界面傳播的共振電子振蕩。其會產生強烈的光-物質相互作用，從而增強光電應用中的弱光學效應。
表面等離子體光波導
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質界面傳播，并用作光波導或表面等離子體光波導。
SPP可用復波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長度成反比，而實部與約束成正比。
表面等離子體與電路設計的實際集成，取決于傳播長度和約束之間的反比關系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導可同時最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過增益放大或集成光纖等光子元件來抵消，從而產生混合表面等離子體光波導。
表面等離子體光波導呈亞波長模態，小于光的衍射極限。在小于光的波長下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業界振奮不已，從而為能夠在光學頻率下進行納米級信息處理的芯片級器件開辟了可能性。
展開 OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應用
?亞波長光學
?傳感
?信號傳輸
?光學偏振器
?彎曲波導
2.優勢
?VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?搜索具有復值模式指數的模態
?高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?VFEM快速而且精確
3.仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
圖1 模態指數作為銀厚度的函數
對于厚度值較小的一些模式表現出較小的損耗，如SS0模式，其Ey分量關于x和y軸對稱。SS0模式備受關注，因為除了其較低的損耗，其坡印廷矢量與一個光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面；注意的是，功率在交界面的限制遠大于中心。
展開 
一期一會 | 表面等離子體光子學詳解及其應用
業界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學的數據效率相結合。
表面等離子體光子學的挑戰
表面等離子體的傳播僅在其移動幾毫米之后就會受到歐姆損耗的抑制，因此業界正在研發由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構建的等離子體學納米結構，以應對該挑戰。
熱是另一項挑戰——它會影響等離子體信號的傳播長度和振幅。
具有合適電氣和光學屬性組合的金屬納米結構和幾何結構可能可以解決這些挑戰。這是因為銅、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結構允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質界面傳播的共振電子振蕩。其會產生強烈的光-物質相互作用，從而增強光電應用中的弱光學效應。
表面等離子體光波導
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質界面傳播，并用作光波導或表面等離子體光波導。
SPP可用復波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長度成反比，而實部與約束成正比。
表面等離子體與電路設計的實際集成，取決于傳播長度和約束之間的反比關系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導可同時最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過增益放大或集成光纖等光子元件來抵消，從而產生混合表面等離子體光波導。
表面等離子體光波導呈亞波長模態，小于光的衍射極限。在小于光的波長下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業界振奮不已，從而為能夠在光學頻率下進行納米級信息處理的芯片級器件開辟了可能性。
常見的表面等離子體光波導類型包括金屬-絕緣體-金屬（MIM）、絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）、通道等離子體激元（CPP）和間隙等離子體激元（GPP）波導。
什么是表面等離子體光子學超材料？
展開 清華大學 張若兵 等：等離子體射流與表覆多孔無機污穢硅橡膠間的相互作用：表面憎水或親水？
2
主要實驗結果
本文利用等離子體射流處理表面涂覆有多孔高嶺土污穢的染污硅橡膠，研究其憎水性變化。
圖1 實驗裝置
隨著等離子體處理時間的增大，染污硅橡膠表面先迅速變為憎水，超過閾值時間后再變為親水。灰密不同，處理后表面憎水性變化呈現相同的規律。等離子體的均勻性直接決定處理區域憎水角的徑向分布。
圖2 等離子體處理時染污硅橡膠表面處理區域中心點接觸角（a）與距中心點不同距離處的接觸角（b）
等離子體作用下染污硅橡膠表面憎水性提高主要由未交聯小分子硅氧烷從硅橡膠向高嶺土表面遷移引起，小分子的含量和處理后憎水性提高速度正相關。
展開 筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
哈爾濱工業大學在熱處理與表面改性超高強韌化技術領域取得突破
作為世界鋼結構橋體最長的跨海大橋，港珠澳大橋的主橋由3座大跨度鋼結構的斜拉橋組成，錨具的纜索能力直接決定了斜拉橋的穩定性和使用壽命。哈爾濱工業大學材料學院閆牧夫教授團隊與江蘇法爾勝纜索有限公司合作，通過熱處理與表面改性超高強韌化技術，有效助力港珠澳大橋關鍵部件——纜索錨具的力學性能提高，并實現與超高強度斜拉索完美配合，保障了主橋的順利建造。
閆牧夫教授團隊歷經3年刻苦攻關，開展了基于錨具服役性能的微結構多尺度仿真與工藝設計，形成了大尺寸差異壁厚錨具整體淬火組織性能調控與微變形控制技術、低溫熱擴滲表層晶粒納米化技術，實現了錨具整體強韌化與表層超高強韌化，并解決了錨具淬火變形大、截面力學性能不均勻等難題，突破了大尺寸、結構復雜錨具制造的技術瓶頸，為港珠澳大橋大跨度鋼結構斜拉橋的建造提供了關鍵的技術保障。
展開 汽車進氣管用TPEE改性材料的流變性能和熔體強度研究
在需要進行熔體拉伸變形的工藝如吹塑，發泡，應變硬化是一個關鍵參數。
圖4 不同改性樣品在不同應變速率下的瞬態拉伸黏度曲線
為了更直觀觀察對比擴鏈劑對熔體強度的提升，固定應變速率為0.5，作應力對Hencky應變的圖，如圖5所示，隨著SAG添加量的提高，熔體拉伸強度逐步提高，當添加量達到2%時，熔體應力應變曲線與Hyt4275相當，最大應力有所超過。在吹塑過程中，熔體強度是最為關鍵的材料參數，熔體強度越高，在吹塑過程中材料抵抗重力引起的形變能力越強，得到的制件壁厚越均勻，且能滿足大尺寸制件生產。
圖5 不同改性樣品熔體應力應變曲線
04
結論
(1)旋轉流變測試中，樣品在低頻段下的復數粘度及儲能模量均隨擴鏈劑加入量提高而提高，說明支化結構隨擴鏈劑的添加而提高
(2)當擴鏈劑添加量大于0.7時，TPEE有明顯的應變硬化，而當添加量達到1.5時，熔體的應力應變曲線與Hyt-4275基本一致。
展開 干貨：高分子領域常用的分析手段梳理
c.高聚物材料的物性除了與其結晶度、取向度有密切關系外，還常常與其微晶大小有關，而聚合物材料加工成型及熱處理過程，常常影響這個值的大小，故微晶尺寸的測量也是非常重要的。微晶大小一般采用謝樂（Schorrer）方程，如下：
Lhkl=Kλ/βcosθ
式中Lhkl系垂直于（hkl）晶面的微晶尺寸；λ為入射X射線的波長；θ為布拉格角；β為純衍射線增寬（用弧度表示）。
7. 電子顯微鏡
電子顯微鏡是一種電子光學微觀分析儀器，是將聚焦到很細的電子束打到試樣上待測定的一個微小區域，產生不同的信息，加以收集、整理和分析，得出材料的微觀形貌、結構和化學成分等有用的信息，如透射電鏡（TEM）、掃描電鏡（SEM）和電子探針分析（EPA）等。電子顯微鏡在分析研究高聚物時有以下應用：
a.電鏡可觀察非晶態高聚物微觀形態，其存在大小為3～10nm的“球粒結構”和局部有序區域；
b.用電鏡可以觀察到聚合物的各種結晶形態，如折疊鏈晶片、串晶、伸直鏈晶等
c.研究纖維和織物的織構及其缺陷特征，同時還用于研究纖維的斷裂特征，從而進一步弄清楚各種纖維的斷裂機理等；
d.電鏡廣泛用于各種聚合物及其共混物的結構，以及它們斷口形態特征與其力學行為關系等；
e.此外，電鏡還廣泛用于復合材料的各種故障結構分析，以及研究高聚物材料作為涂層、膠黏劑、薄膜時，形成高聚物膜的結構及其黏結狀態。
8. X射線光電子能譜儀（XPS）
XPS技術已被公認為研究固態聚合物的結構與性能最好的技術之一。它不但可以研究簡單的均聚物，而且可以研究共聚物、交聯聚合物和共混物聚合物。在對黏結、聚合物降解以及聚合物中添加劑的擴散、聚合物表面化學改性、等離子體和電暈放電表面改性等工藝的應用得到了很多重視，已顯示出良好的應用前景。
9.
展開 