表面特性

表面的亲疏水性质在蛋白质折叠、两亲分子的自组装、微流动技术、分子的识别检测技术和自清洁表面材料的制备等多个学科领域及应用技术研究中都起着关键的作用。对表面的亲疏水性质的误判，会导致对表面和表面附近物质的相互作用的错误理解，进而影响对整个系统的物理分析和相应的实验、应用设计。 由于水分子是极性分子，所以带有极性基团的分子对水有很强的亲和力，可以吸引水分子并且易溶于水。因此一般认为，这类带有极性基团的分子形成的固体材料的表面容易被水润湿，是亲水表面。目前在实验和实际应用中，一般人们就通过在表面修饰极性基团的手段从而使得表面变亲水。 事实果真如此吗？最近，中国科学院上海应用物理研究所水科学和技术研究室的王春雷博士和方海平研究员等通过理论分析发现，固体表面的亲水和疏水特性（浸润性）还明显依赖于表面上极性分子的偶极长度。通过理论模型和分子动力学模拟证明，偶极长度存在一个临界值，当表面上极性分子的偶极长度小于此临界长度时，无论极性分子的偶极矩有多大，水分子仍无法“感受”到固体表面偶极的存在，从而使带有极性基团的表面也有疏水特性；当偶极长度大于此临界长度时，随着偶极矩和偶极长度增大，固体表面会变得越来越亲水。相关研究结果发表在国际学术期刊Scientific Reports (2012, 2, 358)上。 为什么会这样呢？当一个带有极性基团的分子在水中，其正、负极性基团分别被水中的氧和氢原子所吸引（水中的氧和氢原子分别带有负、正电），或者形成氢键，会导致这个分子与水分子产生强大的亲和力。当这些分子形成固体材料的表面时，如果分子小，偶极长度短，水分子之间的空间位阻效应（拥挤效应）不能保证水分子中的氢原子被吸引到表面上的负电荷，同时氧原子被吸引到正电荷（如图的下半部分）。这导致整体表面的电偶极与水之间的相互作用较弱，表现出“意外的”疏水特性。当偶极长度增大，空间位阻效应减弱，更多的水分子中的氢原子（或氧原子）被吸引到与表面上的负（或正）电荷很近的距离，界面变得更亲水。分子动力学模拟还证实该临界偶极长度的存在具有普适性，即很多类型的极性表面上均存在这样的临界偶极长度。 在此以前，该研究组曾在2009年提出，当固体表面的电偶极排布合适，使得吸附在表面的第一层水表现出有序，可以导致第一层水上面出现（只有不完全亲水表面才有的）水滴，该表面呈现“表观的疏水” (Phys. Rev. Lett., 2009, 103, 137801; J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 3018)。这一理论预言已得到澳大利亚课题组的实验证实(Soft Matter, 2011, 7, 5309; Langmuir, 2011, 27, 10753)。这些工作说明了有极性基团的表面也可以表现出疏水或者“表观的疏水”性质，并有助于描绘表面的亲疏水性质与极性基团之关联的完整图像。 该项研究工作由上海应物所、上海大学、四川大学和浙江大学的研究人员合作完成，得到了中国科学院、国家自然科学基金委、科技部、中国博士后科学基金会、上海市科学技术委员会和上海市人民政府（通过上海超级计算中心）的共同资助。 论文链接http://www.cas.cn/ky/kyjz/201205/W020120522494508564815.jpg 上图：水中的氧原子（桔黄色哭脸）和氢原子（黄色小球）分别被表面上正、负极性基团所吸引，空间位置受到约束。当表面上正、负极性基团的距离比较小时，表面附近的水分子会非常拥挤，导致不稳定。下图：表面附件的水分子间距离增大后，系统达到稳定。但不能保证水分子中的氢原子（黄色小球）被吸引到表面上的负电荷，同时氧原子（绿色笑脸）被吸引到正电荷，使水分子感受不到表面电荷的吸引力，从而使固体表面表现出疏水特性。

各位大神你们好： 本人因学习需要，现在打算搭建一套测量固体表面辐射特性的台架。调研了很多国内外的台架尤其是哈工大戴教授的团队做的测试平台后，思考着怎样结合起来搭建一套适合我自己实验需求的平台。 现在遇到一下困难：1、相关的测量行业标准非常缺乏，国标也是1987年的，并且没有具体误差指标等2、一般的傅里叶红外光谱仪本身是自带有激光光源并且用于化学测量居多，本人测量侧向于物理测量，希望得到的是全波长的辐射特性，光源希望是黑体炉或者样品加热炉发出的红外辐射。这问题不知道怎样解决。3、大部分红外光谱仪测量的波长范围中红外，我希望测量的波长范围确实近红外到中红外1~25μm，不知道是否有合适的光谱仪 问题较多，希望各位大神能给小虫一点宝贵的意见！

北京领宇天际科技与加拿大SimulTek提供可以用于评估月表尘埃和其它月表综合环境因素对材料性能的影响，提供了包括高真空环境、高低温热循环、真空紫外线辐射、近紫外线辐射、可见光辐射、近红外辐射、质子辐射，电子辐射，月表尘埃环境、月尘悬浮，月尘带电环境，月尘沉降，以及月尘环境下真空摩擦磨损测试，并验证空间材料的降尘策略和技术的有效性，对空间材料和结构进行测试和寿命评估进行实验研究。月面环境模拟系统： 航天器故障的70%是由于空间环境的影响造成的, 为了验证设计的合理性, 充分的空间环境模拟试验是必不可少的， 月球表面环境的独特性和复杂性给空间环境模拟技术提出新的要求，为了研究月球表面的环境对登月飞船、月球车的环境适应性及可靠性，SimulTek研制的月面环境模拟系统可为登月飞船及月球车的设计、优化以及最终的系统验证提供试验平台。月尘悬浮系统：月球土壤 (尘埃) 具有极强的表面粘附能力、材料磨损能力和穿透能力，月球土壤电导率极低, 所以易于带电, 并可以在相当长的时间内保持带电。因此, 月壤颗粒在光电效应、太阳风辐照作用下带电之后, 可以长时间漂浮并移动月尘沉降及清除系统： 根据Apollo宇航员的纪录, 飞舞的月球尘埃及月表土壤颗粒会很快附着在与其接触的各类表面上, 无法清除干净, 而且会进一步引起热控系统性能下降、机械机构卡死、密封失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损等一系列故障[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241430121719_7752_5258772_3.png[/img]