膜材料简介

膜材料简介（精选8篇）

膜材料简介 篇1

摘要

膜材料是两相间的不连续区间。膜技术的核心是膜。高分子膜的制备方法及其工艺条件的控制是获得稳定膜结构和优异膜性能的关键技术，众所周知，高分子膜材料具有易加工、结构难控制的特点。目前高分子分离膜材料制膜方法有浸没沉淀相转化法、应力场下熔融挤出-拉伸制备聚烯烃微孔膜、热诱导相分离法制备聚合物微孔膜、聚合物与无机支撑复合膜的制备技术等膜技术。膜技术现已应用在我们生活的各个方面，如废水处理环境净化、医疗、医学和食品加工生物工程方面等等。我们主要谈了膜技术在水处理和医学方面的显著作用。水处理方面的应用有一般的废水处理、处理采出水和油田注水、果汁饮料的澄清等。在医疗、医学方面膜技术可用于制人工肺、在药物生产过程中去除菌及固悬物、药物检验与疫病诊断、血浆分离等。关键字：膜材料、制备、应用、水处理、医学工程

Abstract Membrane material is discrete interval of two phases.Membrane technology is the core of the membrane.The preparation method of polymer film and its control of process conditions is to obtain the key technology of membrane stability of membrane structure and excellent properties, it is well known that the polymer film material has the characteristics of easy processing, structure, difficult to control.The high polymer separation membrane materials membrane method in immersion precipitation phase catalysis, melt extrusion-under tensile stress field of preparation of polyolefin microporous membrane preparation, thermal induced phase separation of polymer microporous membrane, polymer and inorganic composite membrane preparation technology of membrane technology, etc.Membrane technology has been applied in every aspect of our life, such as wastewater treatment environment purification, medical treatment, medicine and food processing and biological engineering, etc.We mainly talk about the membrane technology in water treatment and medical aspects of the significant role.The application of water treatment has the general wastewater treatment, treatment of produced water and oil field water injection, juice clarification etc.In the aspect of medical treatment, medical membrane technology can be used for making artificial lung, removing bacteria in the process of drug production and solid suspension, drug test and diagnosis of disease and plasma separation, etc.Key words: membrane materials, preparation, application, water treatment, medical engineering

0 引言

膜技术是当代高效分离新技术，与传统的分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等突出优点。它的研究和应用与节能、环境保护、水资源开发、利用和再生极为密切。在当今世界能源、水资源短缺，水和环境污染日益严重的情况下，膜分离科学与技术的研究得到了世界各国的高度重视。目前，膜分离技术在我国的石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、航天、海水淡化、医疗等领域已获得有效而广泛的应用。膜材料简介

一般意义上，“膜”指两相之间的不连续区间。膜可为气相、液相和固相，或是它们的组合。即也可以说，“膜”是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质的阻挡层。它可以是均相的或非均相的，对称的或非对称的，固体的或液体的，中性的或荷电的。其厚度范围一般可从几微米到几毫米。

膜分离过程基于化学物质通过膜相际的传递速度的不同而不同。迁移率主要由溶质的分子尺寸和相界面物质的结构决定，而溶质在相界面内的浓度决定于溶质和相界面物质的亲和力大小、溶质尺寸和膜的结构。

通过膜相际有以下三种基本的传质形式。

一、被动传递。通过膜的组分均以化学势梯度为推动力。该化学势梯度，可以是膜两侧的压力差、温度差或电势差。

二、促进传递。通过膜的组分仍以化学势梯度为推动力，各组分由特定的载体带入膜中。促进传递是一种高选择性的被动传递。

三、主动传递。与前两者不同，各组分可以逆化学势梯度而传递，其推动力由膜内某化学反应提供，这类现象主要存在于生命膜。而目前已工业化的主要膜分离过程均为被动传递过程。

膜技术的核心是膜。一般来说，膜的化学性质和结构对膜分离的性质起着决定性影响，故要求膜材料应具有良好的成膜性能，化学稳定性，耐酸、碱、氧化物和微生物侵蚀等。分离膜按其凝聚状态可分为固膜、液膜、汽膜三类，目前大规模应用的多为固膜。固膜目前主要以高分子合成膜为主，它可以是致密或是多孔的，可以是对称或非对称的。另外，以无机物为膜材料的分离膜近年来也发展迅速。液膜分乳状液膜和带支撑的液膜两类，它们主要用于废水处理和某些气体分离等。气膜分离现在尚处于实验研究阶段。

膜有几种通用分类。按膜的材料分类，膜可分为天然膜和合成膜。天然膜指生物膜与天然物质改性或再生而制成的膜。合成膜指无机膜与高分子聚合物膜。按膜的结构性分类，膜可分为多孔膜和非多孔膜和液膜。多孔膜指微孔介质与大孔膜。非多孔膜指无机膜与聚合物膜。而多孔膜和非多孔膜也可按晶型区分为结晶型和无定型两种。液膜指无固相支撑型，又称乳化液膜，有固相支撑膜，又称固定膜或支撑液膜。当然，除此之外，还可按膜的用途、膜的作用机理等将它们分类。膜材料的制备

高分子膜的制备方法及其工艺条件的控制是获得稳定膜结构和优异膜性能的关键技术，众所周知，高分子膜材料具有易加工、结构难控制的特点。目前高分子分离膜材料制膜方法有浸没沉淀相转化法、应力场下熔融挤出-拉伸制备聚烯烃微孔膜、热诱导相分离法制备聚合物微孔膜、聚合物与无机支撑复合膜的制备技术等。

2.1 浸没沉淀相转化法

相转化法制膜指配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。而相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为以下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转变法。

下面我们主要介绍浸没沉淀相转变法。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散浸入凝固浴，而非溶剂扩散到刮成的薄膜内，经过一段时间，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离，成为两相，我们称之为聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。浸入沉淀法至少涉及聚合物、溶剂、非溶剂三个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板框式和卷式膜器中，而卷式膜主要用于中空纤维、毛细管和管状膜器中。

2.1.1平板膜

制备平板膜时，往往是先用刮刀把聚合物制膜液刮在无纺布、聚酯、玻璃、金属板等支撑物上形成溶液薄膜，再将支撑物与溶液薄膜一并浸入凝固浴中。聚合物溶液中的溶剂与凝固浴中非溶剂通过界面交换，首先在表面固化成膜，随后向膜内部扩展，使溶液中聚合物析出固化得到平板膜，沉淀后得到的膜可以直接使用，也可以经过后处理。制备条件包括：聚合物浓度、蒸发时间、湿度、温度、铸膜液组成、凝固浴组成等，这些条件大体决定了膜的形态结构和基本性能，也决定了膜的应用场合。

2.1.2 管状膜

管状膜根据规格的不同可以大致分为三种：中空纤维膜、毛细管膜和管状膜。中空纤维和毛细管膜有三种不同的制备方法：湿纺法，熔融纺丝法和干纺法。其中干-湿法纺丝是由聚合物、溶剂、添加剂组成的制膜溶液经过滤后用泵打入喷丝头，以围绕由喷丝头中心供给的线状芯液周围形成管状液膜的形式被挤出，经“空气间隙”被牵引、拉伸到一定的径向尺寸后浸入凝固浴固化成中空纤维，再经洗涤等处理后被收集在导丝轮。凝固是从内侧、外侧两个表面同时发生，形成双皮层结构。管状膜的制备工艺完全不同于中空纤维和毛细管膜。管状膜是加压于一个装有聚合物溶液的贮罐，使溶液沿一个中空管流下，在此刮管下部有一个带小孔的“刮膜棒”，在其内壁上被刮上一层聚合物薄膜，然后将此管浸入凝固浴中，此时所刮涂上的溶液沉淀，从而形成管状膜。

2.2 应力场下熔融挤出-拉伸制备聚烯烃微孔膜 聚烯烃微孔膜主要是利用热致相分离和熔融挤出-拉伸工艺制备。在热致相分离过程中，高聚物与稀释剂混合物在高温下形成均相熔体，随后在冷却时发生固-液或液-液相分离，稀释剂所占的位置在除去后形成微孔。而在熔融挤出-拉伸过程中，以纯高聚物融体进行熔融挤出，微孔的形成主要与聚合物材料的硬弹性有关系，在拉伸过程中，硬弹性材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后通过热定型工艺固定此孔结构。

2.3 热诱导相分离法制备聚合物微孔膜

热诱导相分离法是将聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂在高温时形成均相溶液降低温度又发生固-液或液-液相分离，而后脱除稀释剂就成为聚合物微孔膜。热诱导相分离法制备微孔膜扩宽了膜材料的范围，可得到各式各样的微孔结构。通过改变制备条件可以得到蜂窝状结构或网状结构。

热诱导相分离法制备微孔膜主要有溶液的制备、膜的浇铸和后处理三步，具体为：

一、聚合物与高沸点、低分子量的液态稀释剂或固态稀释剂混合，在高温时形成均相溶液

二、将溶液制成所需要的形状

三、溶液冷却，发生相分离

四、除去稀释剂

五、除去萃取剂得到微孔结构。聚合物稀释剂溶液可在塑料挤出机中形成，溶液按预定形状被挤出并浇在控温的滚筒上，由于滚筒温度低，溶液立即分相并固化，然后经溶剂萃取脱去稀释剂，干燥检测并卷绕成产品。

2.4 聚合物与无机支撑复合膜的制备技术

复合膜按结构可以分为三种：无机物填充聚合物膜，聚合物填充无机膜，无机有机杂聚膜。聚合物填充无机膜制备方法有聚合物溶液沉淀相转化法和表面聚合法。表面聚合法是通过化学方法使聚合物复合在无机支撑膜的表面或孔中。而这种方法包括两种，一是直接在无机膜表面进行单体的共聚或均聚，无机膜和聚合物膜之间是物理相互作用，二是对无机膜表面进行改性，使无机膜表面具有活性部位，然后通过活性部位进行单体的接枝聚合，这里无机膜和聚合膜之间是通过化学键相互连接。膜的应用 膜技术现已应用在我们生活的各个方面，如废水处理环境净化、医疗、医学和食品加工生物工程方面等等。现在我们主要谈谈膜技术在水处理和医学方面的显著作用。

3.1 膜技术在水处理方面的应用

3.1.1 一般的废水处理

对于一般的废水，根据净化后水质的要求，需要选择合适的膜去除水中的污染物。根据水中粒子从大到小，可选用的膜技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。有效孔径在1nm-10nm之间的膜称为微孔膜，其中随着孔径的由小变大，又分为超滤膜和微滤膜等。一般认为，微滤膜的有效孔径范围为0.1-10um。对超滤膜，一般认为其有效孔径在1-0.2um之间。微孔膜净化系统一般由絮凝预过滤、活性炭吸附和微孔膜过滤三部分组成。微孔膜组件可分为两类：一类为平板膜折叠式滤芯；另一类为中空纤维膜滤芯，膜孔径为0.1-0.45um的微裂纹型结构，膜材料为聚丙烯、聚乙烯、聚砜等。

微滤膜能滤去水中颗粒悬浮物、细菌、原生动物孢囊及卵囊虫等微生物，提供优质净化水，达到饮用目的。采用孔径小于0.1um的超滤膜可去除水中粒径在0.1um以上的悬浮颗粒和细菌，结合活性炭吸附、紫外辐射等工艺，可生产可直接饮用的水。目前工业上已广泛应用超滤膜作为水净化技术来生产矿泉水、饮料配制用水、药剂用水、发酵用水、工业循环水。

反渗透和纳滤膜在废水处理中主要能对无机盐和有机物质的分离与浓缩，反渗透和纳滤膜与其他传统处理方法相结合，如吸附、氧化、生化法等，可以使膜过程比较有效的将化学物质与水分开，而被反渗透纳滤所截留的化学物质可以在过程中被浓缩20-50倍。因此可以回收利用彻底处理，它的透过液则可以循环使用或用于冲洗、绿化用水等。

3.1.2 处理采出水和油田注水

采出水是开采石油过程中随原油一同采出地面的地层水，含有原油、悬浮物等组分。油田注水是注入地下将油压出的水，国内不同的单位对回注水水质有不同要求，比如低渗透油层的注水标准为含油小于5mg/L，悬浮固体小于1mg/L，粒径小于2um的颗粒占总颗粒体积的80%以上。微滤膜技术是处理油田注水和采出水的主要方法。通常使用的高分子微滤膜材料有PP、PSF中空纤维膜等，无机膜主要是陶瓷微滤膜。

3.1.3 果汁饮料的澄清

果汁的澄清是指除去果胶、细菌及粗蛋白质等会引起果汁液的澄清，得到的果汁品质优良，比传统的过滤加巴氏灭菌生产的果汁更具有芳香味。研究中发现，使用截留分子量为5×100000的聚砜中空纤维膜便可除去所有悬浮物。用孔径为0.45um的聚四氟微孔滤膜除去肝复舒口服液中的杂质，效果良好。另外，我国制糖工业也成功采用孔径为0.45um微滤膜消除糖液中的浑浊物质，在提高糖的色度方面已取得良好效果。

3.2 膜技术在医疗、医学方面的应用

首次在医疗卫生中应用微滤膜起源于G.Mueller及Hamburg大学卫生学研究所的研究人员首次将膜用于细菌的培养和过滤。迄今为止，将微滤膜用于除菌消毒及溶液中微粒的去除仍然是微滤膜在医学上的一个重要的应用领域。

3.2.1 人工肺

人工肺分为气泡式人工肺和膜式人工肺，主要用于胸腔手术和肺功能不全患者的辅助治疗。但是气泡式人工肺易发生气泡进入动脉而可能导致人发生危险。而采用膜式充氧技术的膜式人工肺，不存在上述弊端。

人膜式人工肺早期使用的是PTFE膜。1963年，Bodell首先用硅橡胶制造了毛细管型膜式氧合器，目前已得到大规模的临床应用。前述的膜式充氧器作为人工肺是微孔膜在医疗中的主要应用之一。

3.2.2 药物生产过程中去除菌及固悬物

微滤膜、超滤膜除了用于对药液本身进行过滤、去除药物及注射针剂中细菌和微粒外，还用于制药用水的纯化和制备，用气的纯化和其他消毒过程。可解决热压灭菌法中细菌尸体仍留在药液中的问题。

药品在储存、运输、使用过程中均有可能被污染，同时多种药物的配合也会产生粒子，可用微滤、超滤作为药液进入人体之前净化处理的终端。对于热敏性药物，如胰岛素、辅酶A、细胞色素C、疫苗、抗生素、诊断血管注射剂和各类血液制品及组织培养液等，不能用加热或化学法灭菌，微滤膜过滤技术除菌是最佳的选择。其优点在于不改变药物原来的性质，细菌尸体可以被膜截留而脱除，而且便于实现药物生产的机械化和自动化。

3.2.3 药物检验与疾病诊断

微滤膜还用于药品的无菌检验，目的是检查药品制剂灭菌是否彻底。由于微滤膜的分离作用，微生物可以将从一切有害于其生长繁殖的可溶性成分中分离出来并得到富集，这是微滤技术用于化验和疾病诊断的技术基础。可采用微滤技术的方面有以下两个。一是癌症的早期诊断。采用微滤技术过滤大量体液以收集为数甚少的癌细胞，这些癌细胞在滤膜上固定染色后其形态和结构便清晰等显现出来，有助于癌症的早期诊断。这种方法也同样适用于血液、脑脊液、痰液等方面的检查。二是细菌的快速检测。细菌被截留在膜表面上，经荧光抗体染色后用荧光显微镜直接进行镜检技术和菌种鉴定，从而可以省去接种、培养等繁琐的步骤和时间。

3.2.4 血浆分离

血清蛋白或抗血友病因子等血液制品都是从血浆中经过分离和提纯后得到的。传统的血浆分离过程是首先将捐献者的血液收集到塑料袋内。然后采用离心技术对红细胞和血浆进行分离。移去上层的血浆后，红细胞被回输到血液捐献者体内以便于每周三次从同一捐献者体内提取血浆。将微滤技术用于血浆分离可以实现血液连续流动血浆分离。即血液不断从捐献者的体内流出，经过微滤膜分离器，在血浆分离的同时将红细胞回输到体内，如此形成一个血浆连续分离的过程。同传统的血浆分离法相比，采用连续膜分离技术直接对人体血液分离有两个明显的优势：由于血液不必再被收集到塑料袋内而减少了交叉感染的几率；采集血浆所需的时间被大幅度地缩短。用于血浆分离的微滤膜的孔径太大或太小都不合适。孔径太大会导致非溶血红细胞泄漏，孔径太小则会阻碍部分高分子量血浆蛋白的滤过。比较合适的微滤膜孔径约为0.6um。另外，必须控制血液流动的速度以取得良好的分离效果。实验证明，通量和溶血均随血液流动速度的增加而提高，因此血流速度的提高有最大值，在该最大值以上而引起的溶血程度将无法接受。血浆分离不仅可用于血库采集血浆，也可以用于对某些疾病的治疗。血浆交换疗法是用置换或净化过的血浆将血细胞组分回输入患者体内以达到清除患者血浆中有害组分的治疗方法。这种疗法在治疗各种自免疫疾病和失重导致的肌肉衰弱症等方面获得各种自免疫疾病和失重导致的肌肉衰弱症等方面获得了令人瞩目的成功。该技术对于扩散性胸癌、肝昏迷及免疫代谢紊乱患者的临床治疗也有一定成效。此外，该技术还可用于对药物过量患者或药物中毒患者实施排毒治疗。

4结论

膜分离材料是以化学、物理、材料、力学、化工过程等学科为基础，它的研究与发展具有多学科交叉的显著特点。而高分子材料具有分子链柔顺、可加工性好、价廉以及便于分子设计等特点，因此成为应用最广泛的膜分离材料。本文介绍了以高分子材料为主的一些常见的膜制备方法及其相应的应用。但是用高分子材料制膜过程中有结构不易控制的问题。目前，膜分离技术在我国的石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、海水淡化、医疗等领域已获得有效而广泛的应用。它也有力地带动了相关行业的科技进步，成为实现我国国民经济可持续发展战略的重要组成部分。然而，我国在膜分离技术的关键部件-膜材料和器件方面，与世界先进水平之间的差距仍然很大，许多膜材料仍然依赖进口。因此，我国必须大力加强膜材料的基础研究，加快膜材料的产业化步伐。

参考文献

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膜材料简介 篇2

目前, 我国复合式衬砌隧道的防水手段多是在喷混凝土初支和模筑混凝土二衬之间铺挂一层高分子防水板, 但实际防水效果往往不如人意, 许多工程竣工后不久即发生渗漏, 影响隧道的正常使用及结构的安全性[1]。喷膜防水技术就是在隧道与地下工程技术不断发展的过程中, 随着对渗漏水限制标准的不断提高而发展起来的一种新型防水技术[2,3,4], 具有常规防水材料所不具备的一些优点, 能较为有效地解决隧道及地下工程渗漏水严重的问题, 是一种很有前途的新型防水技术。

喷膜防水技术已经陆续在一些国内外的隧道及地下工程中付诸实践, 工程中应用的喷膜防水材料种类较多, 包括丙烯酸盐、聚氨酯、聚脲、喷涂速凝橡胶沥青等。由于喷膜防水技术还是一个新生事物, 而且各类喷膜防水材料的性质及特点也有所差别, 因此, 国内外都还未出台通用的隧道及地下工程喷膜防水技术标准, 导致该技术在实际推广过程中受到诸多限制, 阻碍了其发展。目前, 国内仅喷涂聚脲有相应的国家技术标准[5], 其他大部分喷涂类防水材料在实际执行中只能以企业标准或以相近的防水材料标准 (如防水涂料) 中的性能指标为依据进行检验, 这就严重地制约了这类材料的发展和应用。

1998年起, 国内开始对丙烯酸盐喷膜防水材料进行了相关研究, 主要研究单位为西南交通大学。在完成了试验室条件下丙烯酸盐喷膜材料配方和喷涂设备的研制后, 开始在大竹林铁路隧道 (1999年) 、莲黄公路隧道 (2001年) 和磨沟岭铁路隧道 (2002年) 进行了工程试验, 初步总结了丙烯酸盐喷膜防水材料的工程应用技术。之后西南交通大学又进行了丙烯酸盐喷膜防水技术的改进, 对材料性能、喷涂设备、施工工艺等进行了较为系统全面的完善。从2005年开始, 西南交通大学与成都市嘉洲新型防水材料有限公司联合推广丙烯酸盐喷膜防水技术, 并在一些工程中进行了应用, 如2010年牟尼沟隧道、2011年巴郎山隧道、2012天平山隧道、2013年雪山梁子隧道等, 积累了丰富的工程应用经验。

丙烯酸盐喷膜防水材料是应用于我国隧道及地下工程中的一种主要喷膜防水材料, 为实施和推广该材料和技术, 应及时编制相应的规范。

2 编制过程

《丙烯酸盐喷膜防水应用技术规程》 (下称《规程》) 是根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2011年第二批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》 (建标协字[2011]111号) 的要求, 由主编单位西南交通大学会同成都市嘉洲新型防水材料有限公司等有关单位共同编制的。

从2011年开始, 规程编制组经过约两年的时间, 召开了多次会议, 期间还通过国内外的调研座谈收集了有关资料, 进行了相关研究试验, 并收集了工程应用实例, 经过参编单位全体编制人员的共同努力, 《规程》于2012年12月23日通过了审查。审查会后, 规程编制组针对审查意见又召开了一次修改会议, 对送审稿进行了认真修改。目前, 该规程的批准发布公告已经颁布, 规程的编号为CECS 342:2013, 自2013年9月1日起施行。

3 编制要点

3.1 适用范围

丙烯酸盐喷膜防水技术可应用于隧道及地下工程, 也可用于垃圾填埋场、尾矿库等的防渗工程。《规程》主要针对明挖法的地下工程结构如地下铁道、建筑地下室, 暗挖的矿山法隧道工程中采用丙烯酸盐喷膜防水技术的防水工程结构的设计、施工、验收等方面进行了规定, 以实现丙烯酸盐喷膜防水技术在工程中的可操作性及规范设计、施工、验收等工作。

限于目前条件的限制, 《规程》尚未对引水隧洞、垃圾填埋场、尾矿库等工程的应用进行具体说明, 但一些通用型的条文也适用于该技术在此类工程中的实施。从发展的需求出发, 将来会逐步通过对《规程》的修订完善, 以增强规程的适用性, 并扩大覆盖面。

3.2 主要特点

《规程》在内容编制上具有如下主要特点:

1) 根据不同工程结构的特点, 作了相应的规定和要求, 以便为丙烯酸盐喷膜防水技术在地下铁道、地下室、复合式隧道衬砌、明洞衬砌及其他常见地下工程结构中的使用提供依据。

2) 在内容编排上, 系统地包含了丙烯酸盐喷膜防水技术的材料、设计、施工、验收等各环节的主要规定和要求, 以便对该技术的应用提供较为全面的指导。

3) 针对目前防水质量问题常出现于施工阶段的现状, 编制中重视丙烯酸盐喷膜防水技术的相关施工环节, 包括了材料进场检验、基层处理、喷膜施工、修补、施工质量检验等内容和要求, 以规范实际施工作业, 使施工达到较为理想的防水效果。

4 内容概要

4.1 材料

在《规程》的材料部分, 包含了相关材料的性能要求、检验方法及检验指标、包装、运输、储存条件等内容。

1) 根据目前在实际使用中多采用双组分混合成膜的方式, 提出了配制好的丙烯酸盐喷膜防水材料半成品 (液体) 由丙烯酸盐加入引发剂中的氧化剂 (A液) 、丙烯酸盐加入引发剂中的还原剂 (B液) 组成, 明确了每种组分配制好后的性能指标。

2) 明确了丙烯酸盐喷膜防水材料成膜后的性能指标, 以便和未反应前的半成品进行区分。喷涂作业前, 应由操作人员用喷膜设备现场制样并送检。为保证所制备的试样平整便于检测, 应选择平整基面如有机玻璃板面或塑料板面进行喷膜制样。

3) 丙烯酸盐喷膜防水层所需的隔离材料采用非织造复合土工膜, 在应用中可起到排水、隔离的作用。《规程》对该隔离材料的性能指标也进行了明确。

4) 为保证材料质量, 结合防水材料进场抽检的需要, 对丙烯酸盐喷膜防水材料、隔离材料的抽检方式、抽检数量进行了规定。

5) 对丙烯酸盐喷膜防水材料的包装、运输、储存条件提出了要求, 以保证材料的施工质量稳定。

4.2 设计

丙烯酸盐喷膜防水工程的设计是《规程》的主要内容之一, 主要包含了明挖地下结构如地铁和地下室、矿山法地下结构如山岭隧道中的相关内容, 以上结构中的丙烯酸盐喷膜防水层的构造形式在《规程》中进行了规定。

1) 一般规定中对丙烯酸盐喷膜防水层的最小厚度、包含丙烯酸盐喷膜防水层的地下结构的基本构造层次、细部构造的防水层加强措施进行了规定。

2) 对应用丙烯酸盐喷膜防水层的明挖地下工程结构的外防外喷法和外防内喷法构造形式、一些细部节点处的处理措施 (如施工缝、变形缝、后浇带、穿墙管、桩头) 以及丙烯酸盐喷膜防水层的收头方法进行了规定和说明。

3) 根据矿山法隧道复合式衬砌结构的特点, 对丙烯酸盐喷膜防水层及排水设施的施作要求、一些细部节点处的处理措施 (主要包括施工缝、变形缝、明暗洞衬砌相连部位) 进行了规定和说明, 其中山岭隧道的明作区段防水方法可按明挖法进行设计。

4.3 施工

丙烯酸盐喷膜防水材料的施工部分是《规程》的重点内容, 主要包含了施工作业环境条件、施工准备、喷膜设备、作业内容及要求、质量检验、人员防护、防水层保护等内容, 以对丙烯酸盐喷膜防水施工环节进行全面的规范和指导, 有效控制喷膜质量。

1) 一般规定中对进行丙烯酸盐喷膜防水施工的一些基本要求和前提条件进行了说明, 包括防水队伍资质、施工作业环境条件、施工现场的水电气要求、作业前的准备措施、人员防护、质量检验及控制措施、防水层的保护等内容。

2) 基层表面处理效果对丙烯酸盐喷膜防水层的施作质量有较大影响, 务必引起重视。在《规程》中对基层表面的要求、隔离层的施作规定进行了说明。

3) 喷膜作业宜采用专用的喷涂设备, 喷涂设备应具备物料输送、计量、混合、喷射和清洁功能, 并应达到一定的工作性能指标, 且需及时进行清理和维护, 以保证较好的喷膜作业效率。

4) 喷膜作业是否规范, 对丙烯酸盐喷膜防水层的施作质量有着非常直接的影响。因此, 《规程》提出了丙烯酸盐防水层的喷膜作业施工流程、喷膜材料的配制和使用要求、喷枪操作参数要求、防水层搭接部位处理措施、现场施工记录等要求。

5) 在单次喷膜作业完毕后, 需要及时对喷膜防水层的缺陷进行检查, 并采取修补措施, 以保证丙烯酸盐喷膜防水层的厚度和质量达到要求。

4.4 质量检验与验收

针对丙烯酸盐喷膜防水层的主控项目和一般项目, 分别提出了检验方法及要求。其中主控项目主要包括膜层厚度、膜层外观和有无渗漏水, 其中检验膜层厚度时由于切割法对膜层有损伤, 因此检验完毕以后需要及时进行补喷修复。

丙烯酸盐喷膜防水层的性能指标及检验方法已经在材料章节进行了规定和说明, 因此未在此处重复。

5《规程》的应用

5.1 设计中的应用

《规程》设计部分的内容, 主要结合GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》及TB 10119—2000《铁路隧道防排水技术规范》对常见的地下工程结构采用丙烯酸盐喷膜防水所涉及到的构造形式和设计要求进行了说明, 供设计人员采用及借鉴。该部分提供了较为丰富的防水设计大样图, 以便较为直观地体现丙烯酸盐喷膜防水构造形式, 方便设计人员理解和采用。

在该部分内容中, 主要对涉及到丙烯酸盐喷膜防水层的部位进行了规定, 对地下工程中其他一些细部节点构造及所采用的防水材料未做限定, 以便设计人员根据工程结构的特点和需要, 在GB 50108—2008及其他相关防水标准的规定下进行合理的设计和材料选用。

当在《规程》中暂未涉及的地下工程结构中应用丙烯酸盐喷膜防水技术时, 也可在《规程》提供的技术内容上进行合理借鉴。

5.2 施工中的应用

《规程》的施工部分, 是依据编制组在多个丙烯酸盐喷膜防水工程中积累的经验, 对丙烯酸盐喷膜防水材料施工所涉及到的主要环节和技术内容进行的总结, 因此具有较强的指导意义。

由于丙烯酸盐喷膜防水技术具有较强的技术性, 而且是包括材料、设备、施工技术等各个环节的系统技术, 应用单位必须对该技术有较为全面的理解和掌握, 才能在实际施工中取得较好的施作质量。因此, 对施工队伍的前期培训必不可少, 《规程》也包含了对施工人员的上岗培训这个环节的要求。

施工作业现场的环境条件及其他必备条件是否具备, 将在很大程度上影响到丙烯酸盐喷膜防水层的施作能否顺利进行。因此, 应用单位必须对此引起重视, 需要在开工前按照《规程》的相关要求, 做好检查和调整工作, 以获得良好的喷膜防水作业基础。

喷膜防水施工过程也需按照《规程》的要求规范化作业, 其中的环节包括准备工作、基层处理、喷膜作业、质量检查及修补等主要内容, 每个环节均要注意满足《规程》所提出的要点, 才能最终获得较好的喷膜防水效果。

限于篇幅和主要编制目的, 《规程》未能包含过多过细的施工技术内容, 因此, 应用单位还应在实践中进行一定的积累, 才能对此项新技术有较为全面的理解和掌握, 保证防水施作质量。

6 对相关问题的探讨

6.1 丙烯酸盐喷膜防水层施作部位

根据工程经验, 设置在结构背水面的柔性涂层抗水压破坏的能力明显低于设置在迎水面的涂层[6], 《规程》编制单位所进行的试验研究结果也表明, 丙烯酸盐喷膜防水层施作于迎水面 (如复合式衬砌中的初支和二衬之间) 的防水效果明显要优于施作于背水面时的效果[7]。因此, 《规程》对采用丙烯酸盐喷膜防水层的地下工程结构的防水构造形式进行了规定, 丙烯酸盐喷膜防水层位于迎水面位置, 不能采用丙烯酸盐喷膜防水层单独承受水压, 而且在施工中也应对丙烯酸盐喷膜防水层后的衬砌或结构及时跟上浇筑, 以尽快封闭喷膜防水层, 达到较理想的防水效果。

6.2 丙烯酸盐喷膜防水层隔离层的施作

基于以往的工程经验, 《规程》提出了隔离层的设置, 采用非织造复合土工膜作为隔离层材料。采用隔离层材料的作用如下:

1) 对基面起到快速找平的目的, 以便为喷膜防水层的施作提供较理想的基面条件。在矿山法隧道中, 目前往往用喷射混凝土施作初期支护, 其基面往往粗糙不平, 丙烯酸盐喷膜防水层的平均喷射厚度要达到5 mm以上才能获得较为理想的封闭效果, 使得喷膜材料的用量大幅超过设计用量, 采用隔离层以后就可大大减少喷膜材料的浪费。

2) 隔离层后能形成一定的排水空间, 满足“排堵结合”的要求, 有效地减轻作用在地下工程结构衬砌上的水压。此项作用在山岭隧道中体现较为明显, 其作用跟目前防水板后的缓冲层材料的作用较为相似, 不但能为防水层提供一定的缓冲保护作用, 也能形成具有一定排水能力的空间, 让渗过初支后到达防水层处的地下水能有效地排至拱脚的排水管, 不至于发生水压的积聚。

隔离层的铺设中, 跟基面的接触必须密贴, 以避免在后期的衬砌混凝土浇筑及受力变形过程中使得防水层局部受力过大发生破坏。由于隔离层并不起防水作用, 因此, 《规程》仅要求有一定的搭接重叠长度即可 (目的是将基面有效覆盖) 。但需注意的是, 每环隔离层边缘接头部位需要用射钉紧贴基面边缘固定, 以避免出现局部起翘导致喷膜封闭困难的问题。

6.3 其他问题

考虑本次编制的侧重点, 《规程》仅包含了常见地下工程中采用丙烯酸盐喷膜防水技术的相关内容。但随着该项技术的逐步推广, 在该规程的后续修编中也将逐步增补更多更新的技术内容, 例如部分高寒地区的地下工程采用丙烯酸盐喷膜防水保温一体化技术、丙烯酸盐喷膜防水层在屋面及外墙的防水技术、丙烯酸盐喷膜防水技术在桥面上的应用、丙烯酸盐喷膜防水层效能评价技术等。

7 结语

目前, 隧道与地下工程喷膜防水技术处于较为快速的发展阶段, 《规程》的编制将推动丙烯酸盐喷膜防水技术及同类喷膜防水技术的应用, 可以在一定程度上解决我国隧道及地下工程渗漏水难题, 具有良好的经济和社会效益。当然, 在《规程》今后的执行过程中, 编制组仍将会针对目前所存在的一些不足与国内外同行进行交流和探讨, 使之不断完善。

参考文献

[1]杨其新, 刘东民, 盛草樱, 等.隧道及地下工程防水失效性分析[J].中国建筑防水, 2008 (4) :22-26.

[2]杨其新, 刘东民, 盛草樱.隧道及地下工程喷膜防水技术的研究[J].新型建筑材料, 2002 (1) :7-10.

[3]蒋雅君, 杨其新, 蒋波, 等.隧道工程喷膜防水施工工艺的试验研究[J].土木工程学报, 2007, 40 (7) :77-86.

[4]杨其新, 刘东民, 盛草樱.地下工程喷膜防水工艺的研究[J].新型建筑材料, 2003 (3) :33-36.

[5]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB/T23446—2009喷涂聚脲防水涂料[S].北京:中国标准出版社, 2010.

[6]张勇, 张仁瑜.《地下工程渗漏治理技术规程》的编制[J].中国建筑防水, 2010, (13) :34-37.

新型材料——单原子石墨膜 篇3

关键词：graphene, 石墨烯， 单原子石墨膜， 新型材料

中图分类号：N04；O47；H059 文献标识码：A 文章编号：1673-8578(2012)01-0036-05

Novel Material—Graphene

QIAN Jiajun

Abstract：Graphene is a two-dimensional material, merely one atom thick sheet of carbon arranged laterally in a honeycomb lattice. Its π-valence band and π*-conduction band touch at two in-equivalent points in the honeycomb lattice Brillouin zone. In graphene, charge carriers exhibit giant intrinsic mobility and can travel ballistically over submicrons without scattering at room temperature. It is the thinnest electronic material and can be used to enable transistors operating at very high frequencies. This review analyzes trends in graphene research and applications, and attempts to identify future directions.

Keywords：graphene，novel material，one-atom thick sheet of carbon

引 言

2010年10月，瑞典皇家科学院宣布，将该年度诺贝尔物理学奖项，授予在英国曼彻斯特大学任教的两位俄罗斯裔科学家：安德列•吉姆（Andre Geim 荷兰籍，时年51岁)和康斯坦丁•诺沃塞洛夫（Konstatin Novoselov 英国籍，时年36岁)，以奖励他们在新颖材料graphene方面杰出的先驱性实验物理研究。这种新型材料，实际上是透明的，比金刚石还硬，是世界上最薄和最硬的电子材料，具有超强的导电性能和导热性能，可承受电流密度比铜高六个数量级，有可能用于制备透明触摸屏、平板阅读器、太阳能电池、复合材料、贮氢材料以及运算速度极快的超级计算机等。尽管这种材料出现的时间很短，却显现出极其丰富的物理现象和潜在的应用前景。

然而，在有关这种新型材料的报道中，一些文献与媒体将graphene一词译作“石墨烯”。虽然，按化学名词的惯例，将英文词根graphite(石墨) + ene (烯类化合物的结尾)，从字面上直译为“石墨烯”是符合一般化学译名法的，但笔者认为，如此译法不准确，容易引起混淆，值得商榷。

正如前面已经指出的，graphene 来源于英文graphite，因此中文译名中保留“石墨”这个词根是恰当的，问题是出在后面的“烯”字上。按照《新华词典》的解释［1］，“烯”是分子中含有碳-碳双键的烃类化合物的总称；而“烃”则是由碳和氢两种元素组成的有机化合物。这就是说，“烯”包含几个要素，其一是它必须是碳氢化合物；其二是它必须含有碳-碳双键；第三，它的分子结构是链状。再来看新材料graphene, 其中既没有氢元素，也不包含碳-碳双键，而且分子结构是按单键蜂房结构密集排列的，因此，把它译成“石墨烯”，会使人误认为是某种碳氢化合物，引起概念上的混淆。

实际上，在两位诺奖得主的原始文献［2-3］中，对graphene的定义很明确，就是按蜂房结构密集排列的单原子层碳薄膜，如图1a所示。换言之，graphene实际就是二维单原子层石墨薄膜。把这层石墨膜包围起来，可以构成一个零维的富勒球分子（图1b）；把单层（或多层）卷起来，则形成一维的碳纳米管（图1c）; 而把它们按三维堆积在一起，就构成了通常的体石墨（图1d）。所以，graphene材料实际就是各种碳基材料的最基本的组成原料。

由此看来，将graphene材料直译作“石墨烯”，虽然符合化学名词译法的惯例，但此种译法容易出现混淆。不如采取意译的方式，除保留“石墨”这个词根外，再加上“单原子层”的含义——即“单原子石墨膜”（简称石墨膜）为妥。本文将采用这一译名，对这种材料的能带结构、性能、可能的应用前景以及主要的制备方法做一简单介绍，以供参考。

一 单原子石墨膜能带结构及性质

单原子石墨膜（以下简称石墨膜），是碳原子在二维平面上按蜂房（苯环）结构密集排列的一层单原子碳薄膜。每个碳原子最外层4个电子，占据1个2s轨道和3个2p轨道。当碳原子彼此靠近形成单原子层碳晶格时，2s轨道与分子平面内的2个2p轨道重叠（sp2杂化），形成 σ-σ* 强共价键。此键十分坚固，把碳原子紧密地连接在一起，形成二维平面内的蜂房结构。此键对碳晶格的电导没有贡献。碳原子外层电子中剩下一个未成对的2p轨道，其方向垂直于分子平面，在形成碳晶格过程中，杂化形成π键（价带）和π*（导带）。导带与价带，在蜂房结构晶格布里渊区顶角的两个不等价点K和K’（称之为“狄拉克点”）相互接触。低能量能带结构，近似为K和K’点上的两个对顶角园锥（图2）。在狄拉克点附近，载流子能量色散关系是线性的，电子的动力学是按“相对论”处理。导带与价带的电子态具有相反的手征性（chirality）。当多数电子具有相同的手征性时，其相互作用能量降低。这点，与铁磁物质中大多数粒子具有相同自旋时，其相互作用能量降低类似。

由于石墨膜这种特殊的能带结构，使其载流子具有非常独特的物理性质。通常，在凝聚态物理中，采用薛定谔方程就足够描述材料体系的电学性质。例如，在典型的半导材料中，电子与空穴（荷正电载流子）分别占据导带和价带。导带和价带之间存在一个有限能量的带隙。载流子获得超过带隙的能量后，才能从价带跃迁到导带。电子与空穴的运动，符合一般粒子的运动规律：它们具有质量，当它们被加速时，其速度从零开始增加，而且它们的动能正比于其速度的平方。然而在石墨膜中，电子与空穴的行为完全不同于常规粒子运动规律：这里的电子与空穴具有一个恒定的速度VF (费米速度)，它不依赖于粒子运动的动能, 这一点类似于光子的行为，即光子总是以恒定光速c（约3×1010cm/s）运行。而在石墨膜中，电子与空穴的速度要比光速慢，大约是光速的1/300，即费米速度VF≈1×108cm/s。电子与空穴的运动规律不能再用薛定谔方程描述，而是要采用（2+1）维的狄拉克方程精确描述。这类准粒子称为无质量狄拉克-费米子。在形式上可以把它们看作是失去了静止质量（m0）的电子，或者是获得了电子电荷（e）的中微子。因此，实验研究石墨膜材料的电学性质，可以为从理论上探索量子电动力学（quantum electrodynamic, QED）现象开辟出一条实验研究的路径，这在基础科学研究中具有重要意义。

此外，石墨膜的特殊电子态结构，也极大地影响其中的量子输运现象。众所周知，当电子被限制在二维半导体材料中时，能够观察到量子力学增强输运现象，例如量子霍尔效应（quantum hall effect，QHE）：即在垂直于霍尔样品平面的磁场作用下，霍尔电导率（σxy）与载流子浓度（n）之间出现一系列等间距的导电率“平台”。与这些平台相对应，霍尔样品纵向的电阻率（ρxx），降低到近似为零的极小值。这个现象被称之为“量子霍尔效应”［4］。然而，对于通常的二维半导体系统，这些电导率平台与纵向电阻率极小值，是出现在传导量子（e2/h）（其中e为电子电荷，h为普朗克常数）为整数值（或分数值）的位置。对于石墨膜而言，这些平台和电阻率极小值是出现在传导量子为半整数值的位置上［3］（图3）。不仅如此，对于通常的二维半导体材料，只能在极低的温度下（例如液氦温度），才能观察到量子霍尔效应。但对于石墨膜，甚至在室温下，还能观察到这个现象［5］。这是因为在石墨膜中，载流子的行为如同一个无质量的相对论粒子（狄拉克-费米子），而且，即使在室温下，它们与声子的散射速率也是极低的缘故。

在石墨膜中，实验测量出的电子与空穴迁移率，在室温下均能超过1.5×104cm²/Vs( 4K下约为6×104cm²/Vs)。如此高的迁移率表明，载流子的运动主要是受杂质或缺陷的影响。因此，改善石墨膜晶格质量，预期迁移率或许可以达到 1.0×105cm²/Vs。虽然在所有半导体材料中，锑化铟(InSb)半导体材料具有最高的室温迁移率（7.7×104cm²/Vs），但该值是从未掺杂的高纯材料获得。一般来讲，其载流子浓度是非常低的。然而，在石墨膜中，即使在较高的载流子浓度下（n>1012/cm²），其迁移率（μ）仍然很高。换算成粒子的平均自由程长度在亚微米范围（约0.4μm）。也就是说，一个荷电载流子，大约要运行通过2800个原子间距之后才能被散射一次。这说明，在亚微米范围内，载流子实际上是弹道运行的。这种特性在高速高频碳基电子器件的实际应用中具有十分重要的意义。

二 单原子石墨膜的应用

石墨膜中载流子显示出极高的迁移率，其值不仅较硅（Si）大约100倍，比目前认为最高速材料——晶格匹配的磷化铟（InP）也高出大约10倍。因此特别适合于制备射频场效应晶体管（RF-FET）。研究者在一个2英寸的半绝缘高纯碳化硅（6H-SiC (0001)） 衬底的硅面上［6］，采用高温（1450℃）热退火方法，生长出石墨膜（单层或双层）材料。以氧化铪（ＨｆＯ２）作为栅介质，制备成场效应器件，在２英寸的片子上，霍尔迁移率在９００～１５２０cm²／Ｖｓ范围。载流子浓度约为3×1012/cm²,场效应晶体管的截止频率（f T）在射频（RF）范围。对于栅长240nm, fT高达100GHz。而同样栅长（240nm）的硅基金属氧化物——半导体场效应晶体管（MOSFET），其fT 约为40GHz ，仅为石墨膜器件的2/5。在超高频模拟晶体管器件方面，目前主要以砷化镓（GaAs）基器件为主，称之为高电子迁移率晶体管（HEMT）,应用在通讯技术领域。尽管采用石墨膜制备的高电子迁移率晶体管，其工作频率还不如砷化镓基器件，但从石墨膜所显示的室温弹道输运特性推测，对于典型的100nm沟道而言，载流子在源和漏极之间渡越时间仅需0.1 ps。如果石墨膜器件，在制备过程中仍能保持高的迁移率，例如达到2×104cm²/Vs, 在栅长为50 nm 时，场效应晶体管的截止频率（fT）有望达到太拉赫兹［7］，这将成为石墨基纳米电子学的重要里程碑。

在光电子器件应用方面，通常的无机化合物半导体材料，如砷化镓、氮化镓（GaN）等，比有机光电子材料有许多优越之处：高的载流子迁移率，高的辐射复合速率以及长期工作的稳定性和可靠性等等，使这些无机化合物半导体材料，十分适合于制备光电子器件，如光发射二极管（light-emitting diode, LED）等。然而，在大面积、可弯曲甚至可折叠的屏幕显示，或者大面积、低成本的太阳电池等应用中，上述无机半导体材料的应用，受到很大的限制。一方面由于这些材料是外延生长在晶体（如硅、蓝宝石、碳化硅等）衬底上，成本高而且尺寸不可能太大。另一方面，由于外延材料与晶体衬底之间结合得十分紧密，高的机械与化学稳定性，导致很难把外延层从衬底上剥离下来，极大地妨碍了其大规模应用。石墨膜材料的出现，或许能为解决这些难题提供了一种可能的选择途径。正如前面提到的，石墨膜在同一层碳原子之间，彼此是由强共价键结合在一起，十分牢固；而在层与层之间，是靠很弱的范德华分子键结合，使层与层之间容易分离开。利用石墨膜的这种性质，研究者［8］以它作为衬底，先在其上生长出高密度氧化锌（ZnO）纳米柱，作为中间介质层，再在其上外延生长出高质量的氮化镓。这种氮化物薄膜显示出极佳的室温下与激子相关的近带边光致发光（PL）峰，和十分微弱的深能级发射，表明氮化镓薄膜具有极高的光学质量，完全适合于制备光电子器件。不仅如此，利用石墨膜层与层之间易于剥离的特性，能将生长在其上的氮化镓外延层剥离下来，并转移到其他衬底上，例如金属、玻璃和塑料上。采用这些衬底制备的氮化镓光发射二极管，都能发出很强的蓝光，在整个300×300μm2的面积上发光均匀。在通常的室内照明条件下，用肉眼清晰可见［8］。当泵浦功率进一步增加后，引起受激发射，实验测定的阈值泵浦功率约为0.6 MW/cm²。与生长在蓝宝石、硅以及碳化硅衬底上的氮化镓器件，阈值在0.56~0.70MW/cm²值类似。此外，对于大功率光发射二极管器件而言，采用金属衬底不仅有极佳的导电性，而且还可提供良好的热传导性，有利于器件散热和提高功率。采用玻璃或塑料做衬底，则可将无机半导体材料氮化镓制成大面积、柔软可延展的全彩色光发射二极管显示屏幕，以及光伏器件的功能组件，有利于电子与光电子器件集成。

在气体分子探测方面，目前多采用固体传感器，其灵敏度较高。但在通常的固体传感器中，由于电荷有缺陷的热运动涨落，往往使器件的本征噪声要远超过探测器从单个气体分子收集到的信号，一般会高出几个数量级。而采用石墨膜材料制作传感器［9］，由于它是二维材料，整个表面积都暴露在被测环境中，吸附效率最大化；另外这种材料具有超强的导电性，当吸附或脱附一个气体分子时，会引起载流子浓度的显著变化，对应于器件电阻值呈台阶式改变，灵敏度极高，甚至达到可探测单个气体分子的水平。此外，石墨膜材料，对外部的电场，磁场以及机械应力等也十分灵敏，有望在这些实用领域内开发出新型电子器件。

三 单原子石墨膜的制备

目前，制备石墨膜的方法，主要分为两类：机械剥离法（mechanical exfoliation）［1］ 和外延生长法 （epitaxial growth）［10-12］ 。2004年，两位诺奖得主就是采用第一类方法，首先制备出单原子石墨膜材料的。通常，采用这类方法制备的材料，尺寸较小，在数十微米范围，需要把材料转移到覆盖二氧化硅（SiO₂）介质膜的硅衬底上，以便制成霍尔样品，进行电学性质测量。应当指出，采用这种方法制备出的单原子石墨膜样品，测量的电学性质与理论上预期的结果十分一致，大大促进了有关这种新型材料的理论研究与应用开发。第二类方法是，在一定的衬底表面上外延生长出大面积石墨膜材料。这类方法的优点是，可以生长出满足器件工艺要求的大面积材料，可为批量制备碳基纳米器件提供支撑。当前，这类技术有两个发展方向：一是在金属表面（例如镍（Ni）［10］, 铜（Cu）［11］, 铂（Pt）［12］ 等）上，化学气相淀积生长大面积石墨膜材料；二是采用宽禁带半导体材料碳化硅的温度感生分解法（temperature-induced decomposition ）制备［13］。第二种方法是在高温（例如 1450℃）下，使碳化硅表面的硅升华，在衬底表面上形成富碳的单原子石墨膜。由于碳化硅本身可以是绝缘的，因此无需再将单原子石墨膜外延层转移到其他绝缘衬底上，无疑在器件工艺方面是一项十分重要的优点。单原子石墨膜应用技术的关键要素是：控制厚度的均匀性，生长大面积薄膜的能力，降低缺陷密度以及提高材料的质量。

四 小 结

单原子石墨膜材料，是碳原子以σ-σ* 强共价键互相连接的二维六角形网络。具有优异的载流子输运特性，其电子的费米速度约为108cm/Vs［14］ 。可用于制备性能优于传统半导体材料，如硅、锗，以及Ш-Ｖ族化合物半导体的新一代碳基纳米电子器件与量子集成电路，在基础学科与实际应用两方面都有重要意义。

参 考 文 献

［1］商务印书馆辞书研究中心. 新华词典（2001年修订版）［M］. 北京：商务印书馆. 2001:980,1054.

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［3］ Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, et al. Nature ［J］. 2005, 438: 197-200. Zhang Yuanbo, Tan Yanwen, Stomer H L, et al. Nature［J］. 2005, 438: 201-204.

［4］Klitzing von K. Physical Review Letters［J］. 1980, 45: 494-497.

［5］Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, et al. Science［J］. 2007, 315: 1379.

［6］Lin Yu Ming, Dimitrakopoulos C, Jenkins K A, et al. Science［J］. 2010, 327: 662.

［7］Lin Yu Ming, Jenkins K A, Valdes-Garcia A, et al. Nano Letters［J］. 2009, 9: 422-426.

［8］Chung Kunook, Lee Chul-Ho, Yi Gyu-Chul. Science［J］. 2010, 330: 655-657.

［9］Schedin F, Gaim A K, Morozov S V, et al. Nature Materials［J］. 2007, 6: 652-655.

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［11］Gao L, Cuest J R, Guisinger N P. Nano Letters［J］. 2010, 10: 3512-3516.

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［13］Emtsev K V, Bostwick A, Horn K, et al. Nature Materials［J］. 2009, 8: 203-207.

膜材料技术参数 篇4

布基纤维采用双向预应力控制技术避免膜材使用中2次张拉（超级抗皱）

抗拉强度（经向/纬向）

≥6000/5700牛顿/5厘米 ≥550/500牛顿 ≥1150克/平米 ≥0.88毫米 ≥6% ≥350微米 带LOW-E镀层

抗撕裂强度（经向/纬向）总重量总厚度透光率

纤维布基顶部上部涂层厚度表面处理

质保≥15年

进口膜材原产地证明书/海关报关单（同批次）

ETFE透明膜材参数至少满足下列的技术标准： 断裂时拉伸强度撕裂强度 总重量总厚度透光率

≥50mpa

≥400N/mm

≥340克/平米 ≥0.2毫米 ≥95% ≥63% 4毫米

喷点面积喷点直径

质保≥25年

进口膜材原产地证明书/海关报关单（同批次）

钢材采用Q235B无缝钢管

社区发展简介材料 篇5

——岳阳市邮政局邮政代办业务发展纪实

近几年，岳阳邮政本着方便百姓、服务政府，为自身发展谋出路的宗旨，与数十家合作伙伴真诚合作，成功锻造了邮政社区“缴费一站通”品牌，实现了“政府满意、市民满意、企业获益”的多赢局面。目前，我们邮政社区服务站共计285个(其中市区89个，县局196个)，每个月平均代收各类费用已达5000万元左右，为企业年创收700万元以上，安置下岗人员再就业200多人,真正取得了社会效益与企业效益的双丰收。下面就我局社区“缴费一站通”的发展情况简要汇报如下：

一、正确定位，树立社区服务站的发展方向。

2002年，我局在全省率先建立社区服务站的初衷是将邮政经营、投递平台前移，实现邮政服务无缝隙覆盖，初期的邮政社区服务站要负责社区居民的邮件收投，但代办业务较为单一，主要以移动代办为主。这种模式运行一段时间后，出现了一系列问题：投递不到位，用户投诉接二连三，业务量太小，入不敷出，难以维系，站点人员纷纷要求退出。面对这些问题，我局认真总结得失，就“如何正确定位邮政社区服务站，使之整合、承载和释放各种资源从而实现多赢”展开了积极思考和仔细探究。在进行市场调查过程中，我们获得一条重要信息：老百姓对各行各业特别是水、电、收视等费用的缴费不方便进行投诉和指责的很多，引起了政府的重视。为此，我局立即对代收费市场进行了专项调查。通过调查得知，岳阳市代收费市场相当巨大，岳阳市

1居民通信费用市场规模每年达8亿元以上，居民电费(含农电)超过5亿元，居民水费、有线电视费、天然气使用费等超过2亿元，交通罚款等费用超过3亿元。调研结果使我们欣喜地看到邮政代收费业务大有可为，于是，我局创新思路，制定了以下岗国企人员为主的邮政社区联网代收费可行性方案，并积极向市政府汇报，得到了市政府领导的高度重视与支持，并为此组织召开了专题会议和新闻发布会，明确了社区服务站的发展方向。

二、项目叠加，不断丰富社区服务站的业务品种。

我局邮政社区服务站重新定位后，不再负有投递职责，主要是以代收费、代放号为主。为进一步提高社区收益，推动社区服务站又好又快地发展，从2005年6月开始，我局就把代收业务正式从市区邮政储蓄网点剥离出来，全部交社区服务站代收。同时为加速实现代收项目的叠加，我局成立了由局长亲自挂帅，业务、技术、管理等部门参加的公关团队，制定项目营销政策，积极有效地开展项目营销。先后攻下市区水费、市开发区电费、农电费，君山农电费，临湘电费、水费，华容电费等几个大项目。至今，我们在邮政社区已叠加了代收移动、电信、联通通信费，自来水水费，城区电费、农电费，开发区电费、农电费，有限电视收视费等10多个项目，代收额平均每年达到了6亿元。代收城区天燃气费项目已进入实质性运作，非税收入代收营销工作也已达成合作意向，代收规模不断扩大，满足老百姓日常生活缴费的公共服务品牌形象基本形成。

2009年3月，我局为推动速递物流业务快速发展，有效应对民营

快递公司的市场竞争，率先在全省实现社区服务站全面代理EMS业务，并给与社区服务站20%代理费的发展政策。代理之初，月代办额3000元左右，目前社区服务站月代理速递EMS业务在6万元以上，并以10%的速度不断增长，预计2010年可突破100万。

三、强化管理，有效规避业务发展风险。

强化资金管控，杜绝代收资金上缴风险。我局设立了社区服务站风险保证金与担保人担保制度，根据社区地域发展与代收水平，分别收取社区风险抵押金1-2万元，要求必须有一名局内正式职工作担保，并在协议上签字生效。同时出台了几条硬措施：其一是设立了两名对账员，一名负责与各代收合作单位对账，一名负责与各网点对账，做到日清月结；其二是各网点的代收资金全部采用商务汇款的方式（免费），这样可及时监控各网点的资金上缴情况，便于中间业务对账员及时核账；其三是各网点代收资金必须在次日14：30前汇入岳阳市邮政局中间业务账户，否则将关闭该网点的代收系统。通过这些管理方式和制度很好地确保了代收资金的安全。

强化经营规范的管理，杜绝违规经营行为。社区发展到现在，渠道优势凸显，不少单位个人未经我局同意，私自与社区服务站商谈业务，尤其以放号、专营厅建设等现象较为突出，对我局代理通信业务发展造成了极大的影响。为此，我局专门指派两人，对社区站进行全面清理整顿，对有悖于我局社区业务发展管理的社区采取经济处罚、取消代办资格等方式进行监管，同时与各家通信运营商进行谈判，对那些未经我局同意就私自在社区建设的专营厅进行收编，统一归口我局管理，并在战略合作协议上予以明确。

强化服务管理，树立品牌形象。社区服务站的服务水平与服务形象也代表了岳阳邮政的形象，我局设立了专人对社区服务站的服务质量进行检查与整治，并由人力资源部制订专门的培训计划，对社区代办人员进行服务礼仪、服务规范、业务操作等方面进行系统培训，切实提高代办人员的服务能力与水平。同时加强与合作单位的联系，征求对方对我们社区日常服务中存在的不足提出意见，并将相关意见通报到社区，加以改进。

四、有力支撑，切实解决社区发展中的各种困难。

一是技术支撑。在整个邮政社区服务站建设及项目营销过程中，我们遇到的困难前所未有。在与城区供电局合作代收电费前，对方有关管理部门的负责人对我局的系统、网络及资金账务管理不大信任，认为技术上不可能联网实时收费，同时反复讲与某银行合作后存在的历史账务问题。为了消除对方的疑虑，显现我们代收的优势，尽快实现代收电费的突破，在未签订合作协议的情况下，我们的技术人员通宵达旦，日夜加班，通过不懈努力，成功开发出电力方代收前置软件及本方代收系统。经过3个多月的试运行，获得城区供电局的肯定，主动前来与我局签订了合作协议，并专门召开了新闻发布会，宣布撤消全部的自办收费网点。目前我局代收电费量占总代收量的50%以上，约为移动代收量的3倍左右，且每年以10%左右的速度增长。我们正是充分利用技术上的优势，自主开发和应用了区域性中间业务平台，组建了社区站代收系统，在此平台上陆续开通了代收移动、电信、联

通话费、城区电费、自来水费、有线电视费等十多项代收业务，同时加强了日常网络设备的维护力度，将社区服务站纳入到自有网点的范畴来进行维护，为拓宽社区站代收业务种类提供了坚实的技术支撑，确保了网络运行的稳定顺畅。

二是政策支撑。为稳定社区队伍，我局根据业务发展需要，不断调整业务发展政策，组织社区业务发展竞赛。本主要通过代收费增幅指标、月放号基本任务两个指标分档进行考核，设立了基本任务奖、月奖、季度奖、明星社区奖等多个奖项，与完成档次一一对应，鼓励社区通过规范服务、加强营销，有力推动自身业务发展。同时，针对不能完成基本任务的社区进行经济处罚，触动极少部分社区固步自封、不思进取的业务发展陈旧思想。奖罚都在每月的社区经营分析会上进行兑现。

三是对县局的业务发展支撑。每年，市局形成专业发展指导意见下发到各县市局，同时按季度组织专业业务发展竞赛，按年组织“兄弟杯”移动业务发展竞赛，渠道建设发展竞赛，对单位班子与专管员进行相应考核。按季召开全市专管员会议，对前一段工作进行总结，对下一步工作进行部署。

五、几项业务简介。

一是代理EMS业务。由我局与市速递物流公司签订代理协议，代理费用为30%（其中20%返还给社区，10%留现业局）。速递物流公司负责对社区进行业务培训辅导、门头设计装修、邮件的收取、系统数据的录入、服务投诉的受理、业务发展竞赛组织；我局负责社区服

务站代理权限的审批，代理资金的收缴与划拨，代理费用的结算及社区代理费用的发放。

二是代收费业务。所有代收项目资金必须于次日14：30分之前存入我局指定的账户，对账人员进行对账审核，对未及时上缴资金的社区进行催缴与相应的处罚。同时对上缴的资金按合作协议对相关单位进行划拨，目前各单位划拨频次为：移动1次/天、电信3次/月、联通2次/周，水、电、有线3次/月；收入结算频次为：移动、联通、电信、有线1次/月，水、电1次/季；各业务代办佣金标准:均按代收量1%标准执行（电力单笔超过1000元的按0.3%）。

三是代放号业务。代放号业务基本酬金25元/户由社区坐扣，坐扣部分的资金由代办分局采取借支备用金的方式进行周转。超任务奖励按相关文件进行提取，在社区经营分析会上兑现。

个人材料简介 篇6

周典江，男，26岁，因为热爱交通管理工作，于2006年1月参加公安交通管理工作。在乐山市交警直属一大队牛耳桥中队工作的5个年头中，周典江同志政治思想素质过硬，凭满腔的工作热情、一身正气和一颗诚挚的心，在岗期间热心服务群众，听从上级领导指挥，在平凡的工作岗位上取得了显著成绩。2008年4月被抽调牛耳桥中队任内勤工作，做好各项内勤工作，在紧张繁重的工作中，尽心尽力、保质保量地完成领导交办的各项工作，并积极参与各项业务学习及训练，在工作中作风严谨，上进心强，严肃认真、脚踏实地协助中队领导和民警开展各项工作,2006年至今连续4次被支队、大队评为优秀交通管理者和岗位能手,并受到表彰和奖励。

由于牛耳桥中队辖区地处于乐山中心城区繁华地段，随着经济地不断发展，车辆保有数逐年递增，人口流动量愈加频繁，交通违法行为及交通事故频发，从而使得内勤工作不断的增加，为更好当好中队领导的助手，让中队领导及时掌握中队各类情况和全面、具体、准确的材料；周典江同志经常总是利用休息时间来完成各项上班时间没有整理完的材料、数据，以便于中队领导做出下一步的工作指示，然而为保证每一项数据的正确性，他总是不厌其烦的反复统计，2009年年底时，中队要统计这一年中队辖区内机动车的增加量，为了使中队领导得到最准确的数字，以便正确的分析中队辖区内的交通情况，因此他不厌其烦的将其计算了5遍，将误差缩到最小，最后统计到半夜12点才将此项工作完成。与此同时为更好的做好交通管理工作，中队领导要经常深入中队辖区内的学校、社区、单位进行宣传，周典江同志也多次跟随中队领导进校园，入社区协助做好交通宣传工作，在工作的5年中共协助中队领导走进校园48次，社区37次，事业单位25次，宣传人次达千人以上。由于周典江同志长期对内勤工作的热爱、执著，一丝不苟的完成中队大大小小的文秘及档案管理工作，使得牛耳桥中队的文秘及档案管理工作成为各中队参观学习的楷模对象。

另一方面周典江同志作为中队的“老人”他还经常利用空余时间组织新来的人员进行业务上的交流，将自身的宝贵经验一点一点的传授给新同志，共同探讨执勤过程中遇到的疑难杂症，在牛耳桥中队工作的5年中共组织新来人员进行业务交流9次，同样在发现新同志由于工作上的问题出现厌烦情绪时，他会积极协助中队领导来劝慰他们，让他们尽快地适应重复枯燥的交通管理工作。

周典江同志思想端正，业务技能精。平时注重学习，对《道法》条款熟记于心，遇有不懂的问题就在网上自主学习和积极询问老民警，直到明白为止。就是在这样学习的态度之下，在处理的600余起交通违法行为中至今无一起错误出现。在遇到困难时，周典江同志不是向领导诉苦，而是分析问题，寻找问题的关键所在，没有为困难所阻。见困难敢上，见红旗敢杠。在工作中责任心强，在工作上积极主动，始终保持着良好的执勤执法形象，在执勤中，遇到需要帮助的驾驶员，他总是尽心尽力地帮助。一次一辆外地货车途径乐山到成都，由于对乐山中心城区道路不熟悉，迷了路，正好路过牛耳桥中队，便来到中队进行求助，周典江同志在得知这一情况后积极为驾驶员带路，将该车带上成乐高速入口。同时周典江同志在生活中还积极主动帮助有困难的同事和群众，不管是“5.12”地震或是对孤寡老人的捐款等，他总是康慨解囊第一个向他们伸出援助之手。在参加公安交通管理的五个春秋中各项捐款累计500元以上。严格要求自己，不断提升自我价值，是周典江对自己的基本要求，在枯燥、繁重的工作中默默地奉献自己的青春，这样才不会在以后日子里感到后悔，因为在自己的生命中曾有一段生动、鲜亮、平凡的从警历程。

〇一〇年十一月二十二日

茶树精油对乳化膜材料性能的影响 篇7

壳聚糖资源丰富,具有良好的生 物相容性、成 膜性、透气性、吸水性、止血性、促进伤口愈合、可降解吸收等[3,4]优点,是一种理想的医用缓释材料。茶树精油原产于澳洲,为茶树的提取物,属于植物源次生代谢产物,纯天然无副作用,从无色到淡黄色,清澈、低黏度,具有杀菌 消炎、治疗化 脓伤口及 灼伤、晒伤等功效[5,6,7]。但是茶树精 油不溶于 水,壳聚糖溶 液单纯与其混合很难形成状态稳定的铸膜液制备成膜。

因此,本研究结合壳聚糖和茶树精油的优势,采用壳聚糖为成膜材料,吐温-80为乳化剂,茶树精油作为抗菌剂,制备壳聚糖基茶树精油抗菌乳化膜材料,并且研究精油浓度对膜性能的影响,旨在研制一种天然的新型伤口敷料。

1实验部分

1.1材料与仪器

茶树精油 (TTO),南宁创新 医药科技 有限公司;壳聚糖(CS,平均分子量为50万,脱乙酰度 >80%),乙酸、吐温-80、甘油、氯化钠、氢氧化钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、蛋白胨、牛肉膏、琼脂,均为生化试剂,国药集团化学试剂有限公司。

傅立叶红外光谱仪(NicoletiS10),美国赛默飞世尔公司;智能电子拉力机 (XLW(G)-PC),济南兰光 机电技术 有限公司;隔水式恒温培养 箱(GNP-9080),上海三发 科学仪器 有限公司;超净工作台 (SW-CJ-1BU),苏州安泰 空气技术 有限公司;紫外可见分光光度计(UV-2450),日本岛津公司;5系微米千分尺,台州机械工人科技有限公司。

1.2试样制备

首先准确称取1g壳聚糖溶于50mL乙酸溶液[2%(vt,体积分数,下同)]中,磁力搅拌均匀后加入甘油(0.4%)作为增塑剂,形成壳聚糖乙酸溶液;接着取一定量的乳化剂吐温-80与茶树精油混合均匀,加入到上述壳聚糖乙酸溶液中,高速均质后静置脱泡即得铸膜液;最后将铸膜液倒入水平放置的15cm×15cm自制玻璃模具中,在50℃下干燥一定时间后揭膜,得到茶树精油/壳聚糖乳化膜。不含茶树精油,加入吐温-80的壳聚糖膜作为空白对照样。

1.3表征与测试

1.3.1厚度测定

每张膜随机取10个点测量,用精度为0.001mm的微米千分尺测量膜的厚度,取10次的平均值。

1.3.2吸水性

按照YY/T0471.1-2004标准。将制备 的薄膜分 别剪成5cm×5cm大小,称重,将其浸入37℃氯化钠、氯化钙的试验液中(其质量为试 样的40倍),移入干燥 箱内在37℃下保持30min后移出,用滤纸吸干膜表面液体后称重。以每克膜吸收溶液的平均质量表示吸收量。吸水量计算公式为:

式中:WA表示吸水量,g·g-1;W1表示膜吸 水前质量,g;W2 表示膜吸水后质量,g。

1.3.3水蒸气透过率

按照YY/T0471.2-2004标准。首先称量并记录容器、试样和液体的质量,精确到0.0001g;然后将容器放入恒温恒湿箱(37℃,10%RH)中,样品向上;18~24h后,从干燥箱或培养箱中取出容器,并记录试验时间(T),精确到5min,对容器、试样和液体重新 称重,精确到0.0001g。水蒸汽 透过率计 算公式:

式中:MVTR表示水蒸气透过率,g·m-2·d-1;W1表示试验前容器、样品和液体的总质量,g;W2表示试验后容器、样品和液体的总质量,g;S表示容器口的截面积,m-2;T表示试验时间,d。

1.3.4舒适性

按照YY/T0471.4-2004标准,采用拉伸试验机测量膜的舒适性,即适应人体形状和运动的能力,包括可伸展性和永久变形性。试验样品宽度为2.5cm,拉伸速率300mm/min,使样品伸长20%,取3次测量的平均值。计算公式:

式中:E表示可伸展性,N·cm-1;ML表示最大载荷,N。

式中:PS表示永久变形,%;L1表示拉伸前膜上两标距间的距离,mm;L2表示拉伸后膜上两标距间的距离,mm。

1.3.5红外光谱测试

采用NicoletiS10型傅里叶 红外光谱 仪在4000400cm-1光谱范围,经KBr压片后对样品进行红外光谱测试。

1.3.6抑菌性

测试菌种为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。首先将膜分别剪成直径约5mm的圆片,并经紫外灯灭菌,然后吸取0.1mL浓度在104~105cfu/mL菌悬液涂布于固体培养基平皿上,接着用无菌镊子夹取膜片贴在各种含菌平皿上,将其置于37℃的培养箱中培养18~24h后,测量抑菌圈直径。

1.3.7缓释性

利用紫外分光光度法对茶树精油/壳聚糖膜的释放性能进行测定。准确称取0.1g的壳聚糖膜置于50mL0.01mol/LpH7.4磷酸盐缓冲液(PBS)中振荡。使用紫外分光光度计在265nm处测定在PBS缓冲液中不同时间的壳聚糖膜萃取溶液吸光度。以吸光度为纵坐标,时间为横坐标,作茶树精油壳聚糖膜的释放曲线。

2结果与讨论

2.1精油浓度对膜舒适性的影响

医用敷料要贴合人体皮肤,具有较佳的舒适性,必须有可伸展性和较小的塑性形变[8]。取一定量的茶树精油与适量吐温-80充分混合均匀,再加入到2%(wt,质量分数,下同)壳聚糖、0.4%甘油的2%乙酸溶液中,吐温-80的体积浓 度为0.4%,茶树精油体积浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%和2.5%,高速均质,静置后制膜。测试膜的厚度和舒适性,结果见表1。

表1显示,精油的加入显著增加了膜的 厚度并降 低了膜的可伸展性和永久变形性,提高了膜的舒适性能。这 是由于吐温-80包裹形成的精油乳滴进入到壳聚糖的结晶区中,膜厚度有所增加,并减弱了壳聚糖分子间的相互作用,破坏了壳聚糖膜的晶体结构,降低了膜的结晶 度。因此,加入精油 后,乳化膜的韧性和弹性被改善。

当精油浓度较低时,随着精油浓度的增加,膜的可伸展性和永久变形性逐渐升高。这是由于精油乳滴与壳聚糖分子间的相互作用有利于调整壳聚糖膜的非结晶区分子的空间排列,特别是减弱了壳聚糖分子间由于正电荷效应产生的斥力,使得壳聚糖分子排列更加一致。因此,膜的可伸展性和永久变形有所升高。但是,当精油浓度较高时,精油乳滴的效应在壳聚糖膜中起了主导作用。精油乳滴使得壳聚糖分子相对滑动加剧,完全破坏了壳聚糖的结晶区,使得壳聚糖膜强度显著降低。因此,随着精油浓度的增加,膜的可伸展性和永久变形逐渐降低。

2.2精油浓度对膜透气吸水性的影响

伤口处的组织液渗出聚集会对皮肤的完好性造成严重后果,但是又不能使伤口过于干燥导致伤口干裂。因此,伤口敷料不仅需要较高的水蒸气透过性,也需要较好的保水吸水性。

如表2所示,精油的加入使壳聚糖膜的吸水性大大降低,且随着精油浓度的增加,膜的吸水性逐步降低。说明 壳聚糖分子间的空间被大量的精油乳滴占据,使得壳聚糖膜无法因吸水而溶胀。这一点与2.1的情形相似。精油乳滴首先占据壳聚糖膜的结晶区,而结晶区是壳聚糖膜吸水溶胀最明显的区域;其次,精油乳滴再占据壳聚糖膜的非结晶区,进一步减弱壳聚糖膜的溶胀效应。因此,茶树精油/壳聚糖膜的吸水性下降分为两个阶段。

水蒸气透过率均达到了1800g·m-2·d-1以上,可以满足伤口保持干燥的要求。水蒸汽透过率随精油浓度的变化而变化,分为3个阶段。第1阶段,精油乳滴渗入壳聚糖结晶区内,导致壳聚糖膜的孔道阻塞,并且这些孔道由壳聚糖的羟基和氨基构成,是亲水性孔道。精油乳滴的进入使得孔 道的疏水性增强,水蒸气透过率明显下降;第2阶段,精油乳滴 进入壳聚糖非结晶区,壳聚糖分子重新排列,壳聚糖膜的取向度增大,孔道增多,水蒸气透过率增大;第3阶段,精油乳滴分布浓度继续上升,继续阻塞壳聚糖膜原非结晶区的亲水性孔道,导致水蒸气透过率再次下降。

2.3精油浓度对膜抑菌性的影响

膜的抗菌测试过程中,干膜直径为5mm,在培养基中吸水溶胀后的膜直径在6mm左右。由表3可见,未加精油的CS膜没有抑菌效果,因为所用 的CS分子量较 大,抑菌作用 较弱[9];精油的添加赋予膜较好的抑菌性能,对金黄色葡萄球菌的抑制效果要优于大肠杆菌,符合文献指出的植物源提取物对革兰氏阳性菌的抑制作用要明显优于革兰氏阴性菌[10]。随着精油浓度的增加,膜外围的精油浓度差也增大,导致精油的扩散速率增大,抑菌圈直径也逐渐增大。这说明茶树精油/壳聚糖膜具有一定的缓释作用。

2.4精油浓度对膜缓释性的影响

如图1所示,茶树精油/壳聚糖膜在实验的初始阶段,匀速释放包覆的精油乳滴。初始释放速率随精油浓度的增大而升高。随后释放速率逐渐减慢。这一释放过程是典型的扩散过程。这说明茶树精油从膜中扩散出来是由壳聚糖膜中的精油与PBS中的精油浓度差所推动的。当释放时间达到6h时,茶树精油的释放速率几乎为零。可以认为,6h后茶树精油已完全释放。

2.5红外光谱分析

图2是不同精油浓度乳化膜的红外谱图。

图2(a)显示,加入不同 浓度精油 的乳化膜 在3500~3000cm-1处的吸收峰是羟基的伸缩振动和氨基中N-H键对称和不对称伸缩振动。而图2(b)中显示,在3500~3000cm-1范围,精油浓度从0%~1.0%变化时,膜的透过率随着精油浓度的增加而降低,这可能是因为精油乳滴进入到壳聚糖的结晶区,破坏了壳聚糖分子间的氢键,减弱了羟基氢和氨基氢的束缚,导致羟基和氨基中O-H和N-H键的伸缩振动加强;精油浓度从1.0%~1.5%变化时,膜的透过率升高,这可能是由于精油乳滴进入壳聚糖的非结晶区,导致杂乱的壳聚糖分子重新排列,新的氢键的形成,羟基和N-H键伸缩振动减弱;当精油浓度继续提高,过多精油乳滴完全破坏了壳聚糖膜内的氢键,膜的透过率逐渐下降。2852cm-1和2920cm-1这2个特征峰,是饱和的C-H键伸缩振动的结果。另外,2个特征峰最强带是1556cm-1和1407cm-1处,与-OH平面弯曲以及和氨基中的N-H键的弯曲振动有关。从图2(c)中可知,在这2个峰处,膜的透过率变化趋势与3500~3000cm-1处的吸收峰类似,均是从精油浓度0%下降到1.0%,再升高到1.5%,接着再下降至2.5%。造成这一结果的原因可能也与之类似,吸收峰的变化直接反映了膜体系中氢键的形成与断裂。

3结论

以壳聚糖为缓释基材,茶树精油为抗菌剂,利用铸膜法成功制备壳聚糖基茶树精油缓释乳化膜材料,并研究茶树精油浓度对膜性能的影响。结果表明:茶树精油的添加提 高了膜的韧性、弹性和抑菌效果。随着精油浓度增加,膜的吸水性呈现下降的趋势,水蒸汽透 过性呈现 下降上升 再下降的 趋势。而且,茶树精油/壳聚糖膜具有一定的缓释效 果,随着时间 的推移精油慢慢释放,因此,抑菌圈也随之增大。这些说明茶树精油/壳聚糖膜可以作为一种新型缓释伤口敷料。

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膜材料简介 篇8

关键词：负离子；空气净化；负离子发生器；负离子材料

文章编号：1005–6629（2015）1–0092–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

4 结束语

负离子对人体健康及生态的重大影响，已为国内外医学界专家临床实践所验证。负离子相关产品在改善室内空气质量方面的作用也将会越发凸显。就目前而言，负离子发生器和负离子发生材料的应用还处于初级阶段，没有形成规模化产业。结合现有的研究及应用状况，还有以下几个方面值得深入研究：

（1）负离子发生器是通过高压放电使空气电离，产生负离子。这种方法最大的缺点是产生负离子的同时还会生成臭氧、氮氧化物等有害气体。因此，安全、低耗和高效将是今后负离子发生器研究的方向。

（2）负离子材料产生负离子的机理以及影响负离子产生的因素有待进一步研究。如温度、湿度变化对其生成负离子的影响规律。

（3）相对于负离子发生器，利用天然负离子发生材料获得空气负离子更加经济和安全。从节约矿物资源和规模化生产出发，研究人工合成负离子材料将有很大的价值和潜力。

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