软球胶体合成与晶体制备开题报告

2021-12-30 09:12

全文总字数：8171字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

晶体成核和生长动力学,是晶体研究中的基础和核心课题。由于技术上的困难,原子层次上的实验观测一直是晶体研宄中的难点。这也使得我们目前对晶体成核和生长动力学过程的了解依然存在很多欠缺。溶液中的胶体颗粒具有真实的热力学温度,可形成类似原子体系的液态、晶体、玻璃等物理态,并可发生各种相变过程。因此,胶体粒子可以作为“大原子”来模拟研宄原子体系中难以直接观测的物理过程。相比之下,胶体粒子要大的多,其热运动也比原子慢很多,可以直接通过光学显微镜观察;甚至对于原子系统中难以看到的三维固体、液体的内部也可在胶体系统中实现三维成像。通过图像处理得到的粒子实时运动轨迹,可用来进行各种定量测量。这样，胶体体系就可以作为原子体系的从时间和空间上都高度放大了的模型，并可以利用这种模型研究许多原子晶体无法观察的过程，从而开辟了认识晶体生长过程的全新途径。

国内外研究现状

1.胶体的合成方法

胶体晶体的概念提出以后，制备单分散性良好、理化性质均一稳定的单分散微球更是成为制备胶体晶体的关键因素。其制备方法主要有：乳液聚合法、无皂乳液聚合法与分散聚合法。

乳液聚合法：该方法是根据胶束机理和聚和物机理生成乳胶微球，然后在里面进行自由基或这离子加成聚合，最后生成高聚物的一种乳液合成方法。关于用乳液聚合法制备高聚物的机理的研究始于30年代末期。与其它的聚合方法相比较,乳液聚合有很多优点。从设备来说,工艺简单, 操作方便、污染小、较灵活。从合成的产品来说,合成的乳液可以直接利用,作为纸张、皮革、织物等的处理剂和涂饰剂^]。虽然乳液聚合的工艺在几十年中得到不断改进和提高, 但是人们对乳液聚合的机理的研究还存在许多未知因素。

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2. 研究的基本内容

1.阴离子ps微球的合成无皂乳液聚合法合成胶体微球：即在装有搅拌器、回流冷凝管、n2导管的250ml烧瓶中，加入的混合溶剂（去离子水＋丙酮）、苯乙烯和丙烯酸，并置于70℃水浴中恒温搅拌，通氮气，15min后缓慢滴加kps溶液，并在氮气保护下反应12h。

反应结束后将乳液过滤，除去少量凝胶，即得到ps微球乳液。

2.软球胶体晶体结晶过程的观测与调控（1）将胶体乳液通入一个由离子交换柱、导电率仪、蠕动泵、沉淀池和流通池的循环装置中循环，待导电值降到最低后，停止循环，在光学显微镜下观测玻璃方盒中晶体结晶的动力学过程。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

2016.9--2016.10：查阅参考文献

2016.11--2017.2：完成实验，得到实验数据

2017.3：分析实验数据，得出结论

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4. 参考文献

[1]张天辉,曹镜声,梁颖,刘向阳. 胶体在基础物理研究中的应用[n]. 物理学报，2016(17).

[2]姚金燕.单分散纳米微球的合成及胶体光子晶体薄膜的制备[d].扬州:扬州大学,2014.

[3]曹同玉,刘庆普,胡金生. 聚合物乳液合成原理、性能及应用[m],北京化学工业出版社,2000，408

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