基于SPM针尖作用力定量探寻炭黑表面活性点研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51572177
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In recent years, due to the development of green tires and the promulgation of EU tyre-labeling laws, carbon blacks, the oldest carbon materials, make progress rapidly. With the emergence of plenty of new species, carbon blacks still occupies the dominant position in reinforcing fillers. However, the reinforcing mechanism of carbon blacks, especially the theory of surface activity, is still ambiguous. In this study, given the relationship between surface oxygen groups and activity of carbon blacks as a breakthrough point, we put forward the method, based on SPM tip chemistry and its force curve, to characterize the active points of carbon blacks. By increasing the acid oxygen groups in sequence, and controlling the distance between the probe tip and the surface of carbon black aggregates, we can record the adsorption or repulsion force between atoms with the force curve. At last, we use the turnning point data from the force curve to determine the existence of the activity points. The innovation of this project is that the method of high-temperature manual intervention used to make the changes of the surface active points of carbon black, which can provide convenience for exploring effectively the active groups and location points. The purpose of this project is to determine the positions of carboxyl, phenolic hydroxyl and ester groups on the surface of carbon blacks and then identify the activity of crosslinking. Generally, we can put forward a new method to study the activity of carbon blacks based on SPM tip force curve, which could guide the surface modification of new carbon materials such as fullerene, carbon nanotube and graphene. Therefore, when a new generation of carbon black reinforcing materials is developed under a balanced consideration of particle size, structure and activity, the reinforcing performance of green tires can be improved significantly.
近年来,受到绿色轮胎的勃兴与欧盟轮胎标签法的推动,炭黑这一最古老的碳材料得到了快速发展,新品种大量涌现,占据了补强填料的统治地位,但其补强机理特别是有关的活性理论没有明显的突破。本项目以炭黑表面含氧基团与活性相关性为突破口,提出建立基于针尖化学及其力曲线的炭黑活性点的表征方法,拟依次增加炭黑表面的酸性含氧基团,然后让针尖与炭黑聚集体接近或远离,发生原子间吸附与排斥作用,记录吸/斥力循环作用过程(力曲线与摩擦力曲线),解析炭黑表面的力曲线突变点数据。创新之处在于采用高温人工干预的方法使炭黑表面活性点倍增,为有效探寻炭黑的活性基团与活性位置点提供条件,预期结果是确定炭黑表面羧基、酚羟基、酯基等基团在表面的位置,并与结合胶实验结果进行比较,判断其交联活性。研究旨在提出一种基于作用力的炭黑活性研究方法,指导螺旋纳米碳、石墨烯等新型炭材料活化改性,为研制新一代橡胶补强材料提供指导。

结项摘要

近年来,受到绿色轮胎的勃兴与欧盟轮胎标签法的推动,工业炭黑新品种大量涌现,占据了补强填料的统治地位,但其活性点补强机制尚未厘清,理论远落后于应用,已成为制约绿色轮胎产业发展的瓶颈之一。本项目以炭黑表面含氧基团与活性相关性为突破口,通过利用原子力针尖力曲线表征技术解析了人工干预炭黑表面的活性点参数,在国内外率先建立了基于针尖化学及其力曲线的炭黑活性点的表征方法。研究首次发现:高结构炭黑表面活性点主要由炭黑表面含氧官能团和自身结构决定,普通炭黑表面活性点主要由表面含氧官能团决定。炭黑表面活性点主要分布于炭黑聚集体边缘处,并与炭黑边缘呈粘弹性有关。在此基础上,项目研究将针尖力曲线表征技术用于石墨烯、氧化石墨烯、纳米金刚石、鳞片石墨等碳材料的表面微观结构表征中,基于针尖力曲线研究了石墨烯的台阶、空洞等缺陷区域结构,为炭黑表面纳米凸起微区存在物理活性点提供佐证。最后,我们还将项目基础研究成果用于指导橡胶补强的新型碳材料——螺旋纳米碳纤维的活化改性研究,研制出了具有超强补强性能的螺旋碳填料,突破了炭黑填料补强橡胶的“魔鬼三角”力学性能提升的瓶颈问题,有望获得推广应用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(16)
硅/炭纳米纤维负极的制备及性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    炭素技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘平;李琳;龚勇;周孝林;陈建
  • 通讯作者:
    陈建
改性纳米金刚石对橡胶补强性能的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    辜其隆;陈建;代祖洋;林小力
  • 通讯作者:
    林小力
动态热机械分析及在含氟高分子材料研究中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化工生产与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋亦兰;陈建;李俊玲;李慧;张建新
  • 通讯作者:
    张建新
SiO2/HCNFs双相纳米填料的制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    炭素技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王璐;金永中;陈建;李兵红;蒋春;龚勇
  • 通讯作者:
    龚勇
前驱体及表面活性剂对炭微球合成的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    炭素技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任娇;金永中;陈建;钟丽萍;丁冬梅
  • 通讯作者:
    丁冬梅

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其他文献

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  • 通讯作者:
    洪秀琴
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘杰
耐高温不饱和聚酯树脂的制备与固化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    米普科
湖南省5种皿蛛的记述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    蛛形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈建;尹长民
  • 通讯作者:
    尹长民

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结合胶中心炭黑边界层梯度及表面硬质点耐磨机理研究
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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

        graph TD
          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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