收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚合物界面吸附行为及吸附膜属性的石英晶体微天平响应分析

方佳节  
【摘要】: 石英晶体微天平(quartz crystal microbalance with dissipation,QCM-D)是一种灵敏度极高的传感器,其共振频率的变化(△f)可以精确测量石英晶体表面溶液或吸附膜纳克量级的质量变化,D因子表征能量在其中的耗散。两者的结合,可以测量石英晶体表面物质的质量、粘度、剪切模量等参数,因此被广泛应用于化学、生物、医学、物理等领域,如生物材料的表面分析、生物大分子的相互作用、生物大分子/细胞的吸附和解吸附、纳米尺度吸附膜的粘弹性、原子尺度下的摩擦力等方面的研究。由于测量结果只有共振频率的变化和D因子两个参数,而实验中所涉及的各种物理参数又比较多,因此定量分析比较困难,多用于定性研究。围绕测量中涉及的各种因素对实验结果的影响,本论文开展了大量的研究,取得的主要成果如下: 1,在Voight模型的基础上,利用数学归纳法,推导出无穷层吸附膜△f和△D的表达式,使得研究密度分布对实验结果的影响成为可能;给出多种条件下△f和△D的表达式。 2,在单层吸附膜的情况下,假定质量恒定,研究吸附膜粘弹性和密度分布对△f和△D的影响,并研究密度分布对film resonance的影响。结果显示:△f的变化随粘度的增加而迅速变化,然后达到一个稳定值;剪切模量与粘度、角频率的乘积之比值小于0.1时,剪切模量对△f无影响;剪切模量继续增加,共振频率的变化略有增加;D因子的数值正比于剪切模量:密度分布对△f有巨大的影响,且界面处的粘度越大,密度分布对△f的影响越大;film resonance可以通过形态的变化而减弱。 3,在Langmuir吸附模型下,分析溶液、吸附常数、粘度/剪切模量-浓度关系等参数对实验结果的影响。结果指出,浓溶液对测量结果的干扰巨大,因此吸附行为的研究只能在低浓度下进行;△f的变化与吸附等温线有相似的变化规律;相同浓度下,粘度、剪切模量、吸附常数越大,共振频率的变化数值越早到达稳定值;D因子先增加后减小,表明随着吸附分子数目的增加,吸附膜趋于刚性,且D因子的最大值,与吸附膜的剪切模量有关。 4,在BET吸附模型下,分析粘弹性、吸附层数对△f和△D的影响。结论如3,△f与吸附等温线有相同的变化规律:每一层吸附的开始阶段,△D迅速增大;随吸附逐渐完成,△D迅速减小。3、4的结果表明,石英晶体微天平可以用于各种分子的吸附行为、相互作用、形态变化等的研究。 5,对比分析了QCM-D和表面等离子体共振仪(Surface Plasmon Resonance,SPR)在测量吸附膜性质方面的应用。计算结果验证了这样的事实:QCM-D适用于含水较多的、伸展的吸附膜的研究,给出的是质量、粘弹性的综合结果,因此一般来说QCM-D给出的质量偏大;SPR适用于紧凑、密集的吸附膜的研究,精确给出质量。因此,QCM-D的测量结果更复杂,包含了更多的信息,如吸附过程中吸附膜形态的变化、吸附膜的粘度、剪切模量等。因此QCM-D测量结果的定量分析比较困难。 6,在上述计算结果和实验的基础上,分析了PNIPAM分子的吸附行为,以及界面处PEG溶液的粘弹性随浓度的变化。分析结果表明,QCM是研究吸附行为和界面处溶液性质的强有力工具。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张奕;曾戎;周长忍;;基于QCM-D技术的合成高分子对蛋白的吸附行为[J];高分子材料科学与工程;2009年11期
2 田昀,张敏华,董秀芹;水在3A分子筛上吸附和扩散平衡的研究[J];石油化工;2004年10期
3 康琪;高宝玉;岳钦艳;周维芝;王燕;;聚电解质吸附特性的压电传感监测研究[J];环境化学;2006年05期
4 刘光明;张广照;;石英晶体微天平在高分子科学中的应用[J];高分子通报;2008年08期
5 曾碧榕,廖志楠,阮源萍,夏海平,丁马太,何旭敏,蓝伟光;6-氨基青霉烷酸在弱碱性阴离子树脂上的吸附研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2003年04期
6 冯咏梅,王文华,常秀莲,王安静;马尾藻对水中重金属Ni~(2+)的吸附研究[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2004年01期
7 杜滨阳;范潇;曹峥;郭小磊;;石英晶体微天平在聚合物薄膜研究中的应用与展望[J];分析化学;2010年05期
8 张盛龙,彭图治;石英晶体微天平的纳米微球质量放大技术及短序列DNA测定[J];高等学校化学学报;2002年06期
9 陈国良,陈声培,林珩,郑杏红,孙世刚;Pt及其修饰电极上甲醇吸附和氧化的CV和EQCM研究[J];电化学;2001年04期
10 林进妹,林秀梅,胡杰华;碱性介质中正丁醇在Pt电极上氧化和吸附的EQCM研究[J];漳州师范学院学报(自然科学版);2003年04期
11 李帆;左伯莉;王学峰;张天;陈传治;;预富集装置在QCM传感器检测芥子气中的运用[J];分析试验室;2007年08期
12 卢海霞;吴再生;晋晓勇;沈国励;俞汝勤;;一种新的纳米金半网状膜的酶生物电化学传感器[J];高等学校化学学报;2009年02期
13 张秀明;贺晓蕊;林青;邢宪荣;朱晗;封烁;Yoon-Bo Shim;黄加栋;;石英晶体微天平在内分泌干扰物检测中的应用[J];环境化学;2010年05期
14 朱则善;;石英晶体微天平(QCM)及其在电化学研究中的应用[J];化学通报;1991年09期
15 朱龙章,高玉香,沈鹤柏,杨永桃,袁联群;杂交及切断过程的QCM实时检测研究(英文)[J];电化学;2005年01期
16 左伯莉,陈传治,岳丽君,张金芳,李善茂;甲基磷酸二甲酯气体的石英晶体微天平流动检测方法研究[J];分析测试学报;2005年05期
17 戴鸿娟;司士辉;杨政鹏;肖辉;;纳米TiO_2修饰石英晶体微天平测定水样中痕量Pb(Ⅱ)[J];传感器世界;2007年11期
18 徐秀明;李昌志;赵宗保;王俊德;李海洋;;石英晶体微天平技术研究咪唑类离子液体与气体分子的相互作用[J];高等学校化学学报;2009年07期
19 R.M.Christensen,孟珊;聚合物和粘弹性[J];力学进展;1987年01期
20 程桦,孙钧,吕渊;粘弹性围岩复合式隧道衬砌解析解[J];淮南工业学院学报(自然科学版);1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张西正;匡震邦;蔡绍皙;王远亮;徐世荣;黄岂平;;应变作用下Wistar大鼠成骨细胞增殖和粘弹性的实验研究[A];21世纪医学工程学术研讨会论文摘要汇编[C];2001年
2 许政;王庆;付志一;;Maxwell模型粘弹性体本构关系的递推及应用[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
3 王清文;欧荣贤;;生物质材料的塑性加工研究进展[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
4 郭平;郭荣;;羧甲基壳聚糖对Tween 80/Brij 30/H_2O蠕虫状胶束体系粘弹性的影响[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
5 郭海庆;吴相豪;吴中如;顾冲时;;应用两场耦合的粘弹性有限元拟定碾压混凝土坝的变形监控指标[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
6 李相辉;;粘弹性阻尼夹层梁动态响应研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 王宝善;施行党;张程远;;线性和非线性粘弹性对循环加载下砂岩的影响[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
8 倪永军;朱晞;孙欣;;附加约束阻尼减振装置控制下承钢板梁横向振动技术研究[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
9 张双寅;;粘弹体中裂纹演化的细观力学分析[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
10 罗澜;张路;方洪波;王宜阳;赵濉;俞稼镛;;油水界面扩张粘弹性研究Ⅴ 碱对原油活性组分界面膜的影响[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方佳节;聚合物界面吸附行为及吸附膜属性的石英晶体微天平响应分析[D];中国科学技术大学;2009年
2 吴兵;石英晶体微天平电学参数获取及在物理吸附上的应用[D];中国科学技术大学;2008年
3 徐赵东;(铅)粘弹性阻尼结构的试验与研究[D];西安建筑科技大学;2001年
4 王珺;含湿热的耦合粘弹性本构、断裂及应用[D];西南交通大学;2002年
5 李道山;三元复合驱表面活性剂吸附及碱的作用机理研究[D];大庆石油学院;2003年
6 李东勇;煤的CH_4与CO_2高压吸附行为及其应用[D];中国矿业大学(北京);2009年
7 魏翠玲;粘弹性层状地基的动态反分析[D];大连理工大学;2000年
8 赵宏亮;具局部粘弹性的弹性系统的稳定性[D];浙江大学;2002年
9 吴秀红;非线性色谱吸附等温线及酶催化反应色谱的研究[D];大连理工大学;2010年
10 周建中;基于模糊—神经元的抗震结构智能混合控制[D];西安建筑科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常崇义;复合材料粘弹性性能预测的多尺度算法与数值模拟[D];大连理工大学;2003年
2 贾宏禹;材料的粘弹性对摩擦片振动与制动噪声的影响研究[D];武汉理工大学;2003年
3 马海龙;基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制[D];中国海洋大学;2003年
4 孔凡顺;聚合物溶液的粘弹性对残余油的微观作用机理[D];大庆石油学院;2005年
5 马辉;大型带式输送机动态仿真模型研究与系统开发[D];辽宁工程技术大学;2007年
6 曹秋玲;PTT/毛精纺面料的研制与性能研究[D];东华大学;2006年
7 戴鲲;粘弹性表面活性剂压裂液研究与应用[D];吉林大学;2008年
8 王伟强;苏丹胶凝原油结构破坏特性研究[D];中国石油大学;2008年
9 程红梅;损伤预应力钢筋混凝土介质中波的传播[D];湖南大学;2004年
10 刘志宏;粘弹性多层复合结构吸声特性研究[D];西北工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 报道员 郑家荣;德国研制“电子鼻”,替代警犬“嗅”违禁品[N];新华每日电讯;2009年
2 赵雷;电信:“金钱”的事业[N];中华工商时报;2001年
3 方汝宁;贵州要做西部软件业的龙头[N];中国机电日报;2001年
4 本报记者 戎霄 李丽辉;世博会:中国上海期待你![N];人民日报;2002年
5 马平东;塑料凹印油墨的性能及调整[N];中国包装报;2006年
6 赵凤莉;给百年油田一个新支点[N];中国化工报;2007年
7 ;为什么有些挂面不耐煮,没有嚼劲儿,而有些又太硬?[N];中国质量报;2003年
8 记者 胡增民;众优麦“皇后”风华尽露[N];粮油市场报;2005年
9 周祥兴;包装用热封塑料薄膜特性分析[N];中国包装报;2002年
10 本报记者 孟朝红;表面活性剂发展呈现新趋势[N];中国化工报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978