电化学模拟

2016-12-08 13:03

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资料摘要：

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明胶水凝胶的Flex-ANA测量

在过去的十几年中，（干细胞）分化不仅仅依赖于生化因素，这一点越来越明显。环境的机械特性是主导细胞分化的重要因素。因此，可以在化学和机械特性方面进行微调整的水凝胶，现在被广泛用作细胞培养基质，以模仿细胞在其宿主组织中体验的环境。这里，我们测试了用作细胞培养基质的不同组合物的明胶凝胶的弹性模量。所有凝胶在一次实验运行中都进行了评估。启动实验后，再无需用户执行任何操作。如预期的那样，分析表明弹性模量随明胶浓度的增加而增加。有趣的是，弹性模量图表明明胶表面不是均匀的，而是显示出相对于弹性模量的局部变化。细胞可以感知周围纳米尺度的弹性模量。因此，对于质量评估而言，异质性与总体模量本身一样重要。

聚合物嵌入碳纤维的导热性

扫描热显微镜(SThM)允许以纳米分辨率测量局部温度或热导率，例如在应用在半导体器件或聚合物科学中。因此，在AFM悬臂尖端的顶点处放置了一个小的温度传感器，例如热电偶。在整个表面上对尖端进行扫描，以记录样品的形貌并同时记录与温度相关的材料特性。对于许多应用而言，聚合物具有比金属材料的优势，因为重量较低、耐腐蚀性高且通常更容易加工，从而具有更大的设计自由度。然而，聚合物通常导热性差。碳纤维等添加剂被广泛用于为此类聚合物提供导热性。根据添加剂和制造工艺的不同，这些化合物内部的热传输可以是定向的，例如在平面内而不是通过平面，这有助于优化不同环境和应用中的热管理。导热化合物通常存在于 LED 灯具、温度传感器、航空航天和汽车冷却系统以及消费类电子产品中。这里，我们使用扩展了AppNano VertiSense 热显微镜模块的Flex-Axiom系统，来反映嵌入聚合物树脂中的碳纤维的热导率。

FEBIP引发的Pt(C)的电导率

燃料电池技术中的阴极催化剂层由嵌入碳基质中的铂纳米粒子Pt(C)组成。如果膜中的碳基质为类金刚石结构，则电子传输是通过相邻铂颗粒之间的隧穿来主导的。因此，该膜在低铂颗粒密度下是绝缘的。在SEM中，可以通过聚焦电子束诱导工艺（FEBIP）修改这些纳米颗粒薄膜。在电子束辐照下，碳被残留水中的氧气氧化并从基质中释放出来。结果，基质变得更致密，从而减小了金属纳米颗粒之间的距离。同时，碳的结构可以改变为本质上导电的类石墨结构。Pt纳米粒子之间的更近距离和石墨状实体的形成都逐渐增加了Pt（C）薄膜的电导率。

海藻酸盐水凝胶的纳米力学分析

由于藻酸盐凝胶的高孔隙率，本质上较低的蛋白质吸附特性，化学适应性以及缺乏与哺乳动物细胞表面受体结合的配体，特别可以被用于许多上述应用。依赖于多价离子的胶凝过程可以直接形成扁平凝胶，但更有趣的是球形颗粒也可以形成。此类颗粒可用于掺入和输送药物，蛋白质以及生物医学应用的细胞。取决于应用，藻酸盐凝胶的孔隙率和机械性能起着重要作用。因此，需要详细表征这些参数，即不仅揭示这种凝胶的总体弹性，而且揭示其弹性的均匀性。这里我们使用Nanosurf Flex-ANA系统来研究用于细胞培养的扁平藻酸盐凝胶的弹性。在不同分辨率下对凝胶的不同区域的分析揭示了凝胶不管在宏观水平还是在微观水平上都显示着空间异质性。此外，基于力曲线的弹性测量也揭示了关于样品多孔性的初步信息。

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