关键词： electron microscopy   methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)   positively charged nanoparticles   silver nanoparticles   Staphylococcus aureus   wall teichoic acids  

摘要： Silver nanoparticles offer a possible means of fighting antibacterial resistance. Most of their antibacterial properties are attributed to their silver ions. In the present work, we study the actions of positively charged silver nanoparticles against both methicillin-sensitive Staphylococcus aureus and methicillin-resistant Staphylococcus aureus. We use aberration-corrected transmission electron microscopy to examine the bactericidal effects of silver nanoparticles and the ultrastructural changes in bacteria that are induced by silver nanoparticles. The study revealed that our 1 nm average size silver nanoparticles induced thinning and permeabilization of the cell wall, destabilization of the peptidoglycan layer, and subsequent leakage of intracellular content, causing bacterial cell lysis. We hypothesize that positively charged silver nanoparticles bind to the negatively charged polyanionic backbones of teichoic acids and the related cell wall glycopolymers of bacteria as a first target, consequently stressing the structure and permeability of the cell wall. This hypothesis provides a major mechanism to explain the antibacterial effects of silver nanoparticles on Staphylococcus aureus. Future research should focus on defining the related molecular mechanisms and their importance to the antimicrobial activity of silver nanoparticles.

关键词： 多尺度   均匀化方法   并发优化   周期性多相复合材料   材料插值方案  

摘要： 在传统双向渐进结构优化(BESO)方法基础上,充分考虑材料和结构的尺度关联性,基于均匀化理论将材料微结构胞元设计和宏观结构拓扑优化相结合,按照材料属性排序引入材料插值函数依次进行灵敏分析,建立周期性多相材料微结构布局及宏观结构拓扑并发优化设计方法。优化过程中,宏观结构受力的特性嵌入微观敏度生成过程,使得新型材料具备了特定宏观结构力学需求的更加轻型、高强的最佳力学性能;同时,微观材料胞元的等效材料属性又是宏观结构优化的基础材料,从而使得材料/结构具有尺度上的统一。相关算例说明该方法在解决多相材料微观分布优化和周期性多相材料微结构布局及宏观结构拓扑并发优化问题时具有边界清晰和收敛快等优点。

关键词： 铝碳材料   低碳耐火材料   炭黑   复合添加   显微结构   抗折强度   热震稳定性  

摘要： 以板状刚玉颗粒、活性氧化铝微粉、Si粉为主要原料,以N220或N990炭黑为碳源,以热固性酚醛树脂为结合剂,在埋炭条件下制备低碳铝碳材料,研究添加不同炭黑对所制得试样显微结构、抗折强度及热震稳定性的影响.结果表明,添加N220炭黑有利于促进材料的致密化和有效发挥纳米炭黑粒子对热应力的吸收作用,降低热冲击对材料结构的破坏,而添加N990炭黑有助于改善铝碳材料的孔结构,有利于试样在高温下形成长径比更大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能;复合添加N220、N990炭黑能提高低碳铝碳材料试样的强度和抗热震性.材料热震后的抗折强度为7.44MPa、残余强度保持率为53%-62%.

关键词： MgO-C材料   显微结构   催化剂   Fe粉  

摘要： 以电熔镁砂、炭黑、石墨以及Si粉为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,Fe粉为催化剂,分别经1200和1400℃埋炭热处理后制备了MgO-C试样,研究了不同温度下催化剂Fe粉对试样的物相组成、显微结构以及抗热震性能的影响。结果表明:Fe粉的加入对试样的物相组成基本无影响,经1200℃热处理后的试样中生成了新物相SiO_2和Mg_2SiO_4;当温度升高至1400℃时,试样中的SiO_2参与反应生成了新相SiC。不含Fe粉试样中生成的Mg_2SiO_4呈柱状,而含Fe粉试样中的Mg_2SiO_4呈晶须状。经不同温度热处理后,含Fe粉试样经热震1次后(1100℃,水冷)的残余抗折强度均高于不含催化剂的,Fe粉的加入使试样具有更好的强度和更加优异的抗热震性能。

关键词： 碳化硅   石墨   复合陶瓷   密封材料   显微结构   性能  

摘要： 以碳化硅微粉为原料、石墨为固体润滑添加剂,采用无压烧结技术制备碳化硅/石墨复合陶瓷密封材料,研究了石墨添加量对复合陶瓷密封材料烧结性能、显微结构、力学性能和摩擦性能的影响.结果表明,加入的石墨能以片状颗粒形态均匀分布在碳化硅陶瓷基体中;随着石墨添加量增加,复合陶瓷密封材料的体积密度、抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、硬度均逐渐降低,但干、湿静摩擦系数则随之减小;当石墨添加量达到20％（质量分数）时,复合陶瓷的相对密度仅为90.6％,弯曲强度降至189 MPa,弹性模量降至295 GPa,断裂韧性为1.82 MPa.m^1/2,Vickers硬度为19.2 GPa,而干、湿摩擦系数则分别减小到0.14和0.10.综合考虑复合陶瓷的力学性能和摩擦性能,石墨添加量控制在10％-15％之间为宜.

关键词： 掺钛氧化锌薄膜   磁控溅射   溅射压强   光电性能  

摘要： 采用射频磁控溅射法,采用不同的溅射压强将同一掺钛氧化锌靶材在普通玻璃衬底上溅射出八个TZO(掺钛氧化锌)薄膜样品,测试其微结构和光电性能,分析其薄膜性能与溅射压强之间的微观机理,从而获得制备性能优越的TZO薄膜所需的最佳溅射压强。结果表明:所有样品均为具有c轴择优取向的六角铅锌矿多晶纳米薄膜;溅射压强对薄膜微结构和光电性能有显著的影响;溅射功率为150 W,氩气流量为25 sccm,衬底温度为150℃,压强为0.5 Pa时制备的薄膜光电性能较好,具有较大晶粒尺寸,在可见光区(400~760 nm)有较高的平均透过率达91.48%,较低电阻率4.13×10^(-4)Ω·cm,较高的载流子浓度和较大迁移率。

关键词： 摩擦纳米发电机   聚二甲基硅氧烷   ZnO   纳米线阵列  

摘要： 通过微纳米转印技术对聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)驻极体材料进行表面微结构处理,系统地研究了3种表面结构(定向线状、规则凹块和不规则粗糙)对接触分离式摩擦纳米发电机输出特性的影响。实验结果表明,驻极体材料的表面比表面积越大,越有利于提高摩擦纳米发电机的输出特性。在应用方面,本文利用摩擦纳米发电机收集机械振动产生的电能,实现了电诱导生长ZnO纳米棒阵列,并且与传统电化学三电极系统下生长的ZnO纳米线阵列进行了对比。本文展现了摩擦纳米发电机在自驱动系统中的潜在应用价值.

关键词： 随机半径   材料仿真   颗粒填充   有限元法  

摘要： 几何建模是影响有限元法计算材料性能精确性的主要因素之一。利用圆等简单的几何实体近似模拟离散化实体效果良好,不仅能大量简化几何计算,还能构造出误差在可接受范围内的近似模型。材料特性不仅取决于平均颗粒尺寸,受颗粒尺寸分布的影响也十分显著。本文设计的随机圆填充算法保证了填充圆半径服从某一概率分布,重点分析了常规圆产生方法和依据干涉圆的干涉类型生成新圆。该算法不仅完全杜绝了圆的干涉还极大的减小了圆的相离,相对于现有的填充算法,填充度有了显著提升。

关键词： SiCp/Al复合材料   化学镀   微结构   界面   热导率  

摘要： 为了改善SiCp与Al基体之间的界面,在碱性条件下,甲醛作为还原剂,采用化学镀的方法在SiCp表面沉积铜层,然后采用无压渗透方法制备SiCp/Al复合材料.采用X射线衍射仪、3D立体视频显微镜、扫描电子显微镜来分析化学镀后SiCp和复合材料的表面、界面形貌、组织结构及物相,并通过EDS能谱对复合材料表面元素成分分析,利用激光闪光法测定复合材料导热系数.结果表明,相比酒石酸钾钠单一络合剂,采用酒石酸钾钠和EDTAG2Na组成的双络合剂的SiCp镀层更致密,且镀层未被氧化,复合材料界面结合良好,界面厚度为2.5-3μm,有AlCu2相生成,无Al4C3脆性相存在.室温下,镀铜后的复合材料热导率达到181W/（m·K）,远高于没有表面改性的复合材料热导率102W/（m·K）.

关键词： Functionally graded materials  

摘要： Macro structural properties of functionally graded material depend on micro net structures. Thus, there is important theoretical significance in studying the influence of material microstructural changes on the macro responses of functionally graded material structures. Here, a new microelement method is proposed. Scale-span analyses between macro responses and microconstitution were conducted based on metallography input instead of traditional mechanical input of materials parameters. To reflect the actual microstructural changes in functionally graded materials, the microelement method established dense microelements in the normal finite element of the structure, and translated the freedom degrees of all microelemental nodes to the freedom degrees of the same normal finite elements by compatibility conditions. Threedimensional mechanical analyses of functionally graded material plates with medium components and micro net structures were determined by the microelement method, and the influence of the microstructural changes on macro response distributions was analysed. © W. S. Maney & Son Ltd 2015.