电驱动Ni基合金多孔纳米线阵列表面动态气幕构筑机制及润湿行为调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51901186
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Air-lubrication drag reduction is an effective way to reduce the drag and to increase the maneuverability of marine vehicles. However, uneven distribution and poor attachment of air cushion have been always the two main problems in the decrease of drag reduction effect. In order to address them, we propose to fabricate a porous nanowires array surface with alternating hydrophobic and hydrophilic structure. By taking advantage of the excellent water electrolysis hydrogen evolution activity of Ni-based alloys, gas can be in-situ generated on the hydrophilic area and trapped by the superhydrophobic area, eventually forming an air layer. When the hydrophilic area contacts with water, the electrolysis reaction will not stop until a full coverage is reached. In this way, an even distribution and maintenance of a dynamic air-layer is achieved. Template-assisted electrodeposition and surface modification, together with electrochemical and physical-chemical characterization techniques will be adopted. This project will systematically investigate 1) in-situ hydrogen evolution reaction by porous Ni-based alloy nanowire array surface, 2) the mediation of bubble behavior by alternating hydrophilic and hydrophobic structured nanowire, 3) electric field driven transformation of surface wetting state and maintenance of the dynamic air-layer. This project provides a new concept of designing air-lubrication drag reduction surfaces.
气体润滑减阻是降低航行体阻力与提高其机动性能的有效方法。针对目前气体润滑减阻研究中气层分布不均匀、附着能力差导致减阻效果下降的问题,本项目拟利用Ni基合金优异的电催化析氢活性,构筑一种亲疏水相间异质多孔纳米线阵列表面以形成界面气幕。气体由亲水的Ni基合金电解水产生,疏水区域捕捉气体并铺展形成气幕,通过亲水区域触水析氢、气幕形成后无反应的动态调控机制,实现气层均匀分布和气幕的动态驻留。采用模板辅助电沉积和原位表面改性的方法,结合电化学和物理化学表征手段,系统研究Ni基合金多孔纳米线阵列表面电解水气体原位生成机制、亲疏水相间异质纳米线结构对气泡生长行为的调控机制、电驱动下表面润湿状态转变规律以及连续气幕动态维持机制,为高性能的气幕减阻表面提供新的设计思路。

结项摘要

本项目针对目前气体润滑减阻研究中气层分布不均匀、附着能力差导致减阻效果下降等问题,提出利用多孔CuNi合金优异的电催化产氢性能,构筑了两种亲疏相间表面以形成连续气幕。气体由多孔CuNi区域电解水原位产生,亲疏性不同的区域构成的润湿阶跃捕捉并铺展形成连续气幕。气泡流失后,电解水反应重启以维持表面气幕的动态驻留。.圆满完成了任务书中的研究计划,获得主要成果如下:CuNi多孔材料的电沉积制备,获得了表面电解水气体原位生成规律;实现了Cu/Ni合金多孔纳米线阵列的构筑以及表面修饰,获得了润湿性调控及其气体捕集能力的影响规律;实现了多孔CuNi薄膜基亲疏相间表面的构筑,揭示了电驱动下表面连续气幕动态维持机制及形态分析。发表标有资助号的SCI收录论文7篇;授权国家发明专利1件,申请国家发明专利1件;培养毕业硕士研究生2名,出站博士后1名,辽宁省“兴辽英才”科技创新领军人才1名,中国科协青年托举人才1名;参加国内外学术会议作会议报告3次,邀请外国专家报告1次。.科学意义及创新点:提出了水下气体减阻的自适应机制,在微纳尺度上构筑润湿梯度,多孔CuNi合金优异的电催化析氢活性产生气体,润湿梯度产生大接触角滞后捕捉和铺展气体,当气体消失后,电催化重新启动产生气体。丰富和完善了水下气体减阻理论,推动了高性能的气幕减阻表面的工业化进程。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Combination of Micelle Collapse and CuNi Surface Dissolution for Electrodeposition of Magnetic Freestanding Chitosan Film.
胶束塌陷与 CuNi 表面溶解相结合电沉积磁性独立壳聚糖薄膜
  • DOI:
    10.3390/nano12152629
  • 发表时间:
    2022-07-30
  • 期刊:
    NANOMATERIALS
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Bai, Jingyuan;Zhang, Meilin;Wang, Xuejiao;Zhang, Jin;Yang, Zhou;Fan, Longyi;An, Yanan;Guan, Renguo
  • 通讯作者:
    Guan, Renguo
A facile template-assisted electrodeposition approach to porous Cu/Cu(2)O nanowires.
一种简便的模板辅助电沉积多孔 Cu/Cu2O 纳米线方法
  • DOI:
    10.1039/d1ra04770a
  • 发表时间:
    2021-09-06
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Electrochemically Fabricated Surface-Mesostructured CuNi Bimetallic Catalysts for Hydrogen Production in Alkaline Media Nanomaterials
电化学制备的表面介观结构 CuNi 双金属催化剂用于碱性介质纳米材料中制氢
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Nanomaterials
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Jingyuan Bai;Jin Zhang;Konrad Eiler;Zhou Yang;Longyi Fan;Dalong Yang;Meilin Zhang;Yupu Hou;Renguo Guan;Jordi Sort;Eva Pellicer
  • 通讯作者:
    Eva Pellicer
A CuNi-Loaded Porous Magnetic Soft Material: Preparation, Characterization and Magnetic Field-Controlled Modulus.
负载 CuNi 的多孔磁性软材料:制备、表征和磁场控制模量
  • DOI:
    10.3390/ma15041412
  • 发表时间:
    2022-02-14
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bai J;Wang X;Zhang M;Zhang J;Chen X;An Y;Guan R
  • 通讯作者:
    Guan R

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其他文献

东海表层沉积物碎屑矿物组合分布特征及其物源环境指示
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    10.14027/j.cnki.cjxb.2016.05.009
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    2016
  • 期刊:
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    --
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    2016
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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神经胶质瘤干细胞向内皮细胞分化的差异基因表达谱的分析
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
    周益强;董程远;张晋;刘福生
  • 通讯作者:
    刘福生

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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