纳米微粒对多元醇水溶液过冷度和水合性质的影响.docVIP

 纳米微粒对多元醇水溶液过冷度和水合性 质的影响# 唐临利，刘宝林，郝保同，刘连军，徐海峰** 5 10 15 20 25 30 35 40 （上海理工大学生物系统热科学研究所，上海 200093） 摘要：利用差示扫描量热仪（Pyrid-Diamond DSC），研究加入 0.1%、0.5%质量分数，粒径 为 20nm、40nm、60nm 的 HA 纳米微粒后乙二醇（EG）和丙三醇水溶液的过冷行为、水合性 质，分析 HA 纳米微粒对线性多元醇水溶液这些性质的影响。实验表明，纳米微粒加入后， 线性多元醇水溶液过冷度显著降低，并随纳米微粒粒径增大而减小。水合实验的结果表明， HA 纳米微粒对多元醇水溶液的水合性质影响显著，与未加入 HA 纳米微粒的溶液相比，溶液 结晶焓降低，结合水含量增大。 关键词：纳米微粒；DSC；过冷度；水合性质；多元醇 Effect of nanoparticles on supercooling and Hydration properties of Polyalcohols solutions Tang Linli, Liu Baolin, Hao Baotong, Liu Lianjun, Xu Haifeng (institute of Biothermal Science, University of shanghai for Science and technology, ShangHai 200093) Abstract: The differential scanning calorimeter (Pyrid-Diamond DSC)was use to study supercooling and hydration properties of EG and Glycerol solutions with different size, different mass fractions of HA nanoparticles. The experiments indicated that the supercooling of polyalcohols solutions significantly reduced, after added the nanoparticles ,and with the nano-particle size increasing the supercooling decreased. The results of the hydration experiments indicated that the hydration behaviors could be significantly affected by the nanoparticles, and compared with the solution without the nanoparticles, the solution freezing heat decreased , and water content of polyalcohols increased. Keywords: nanoparticles; DSC; supercooling; hydration; polyalcohols 0 引言 在已知的低温保护剂中，线性多元醇与水分子之间有较强的氢键作用，使得溶液变得粘 稠，从而减缓水溶液中冰晶生长，玻璃化形成趋势加强[1]。玻璃化主要受降温速率和保护剂 浓度影响。欲达到玻璃化，研究如何提高降温速率成为低温保护研究的重点之一。纳米微粒 由于具有小尺寸效应和极高的亲水性表面,目前主要应用在纳米流体中,纳米微粒的存在,增 大了纳米流体的传热速率,增强了流体介质的传热性能[2]。将纳米微粒添加在低温保护剂中， 研究降温和复温过程中对线性多元醇冻结行为的影响，显得很有意义。 目前，纳米材料主要应用于低温医疗方向，刘静等[3]提出了纳米冷冻手术的概念。针对 低毒性的线性多元醇，已有较多的报道。例如，Jabrane 等利用差式扫描量热仪（DSC）研 究丙二醇的玻璃化和结晶过程[4]，但关于纳米微粒在生物材料的低温保存中的应用报道还不 是很多, X. Han 等研究了纳米微粒作为成核介质,对多元醇溶液成核温度反玻璃化温度的影 响[5]。但目前很少见纳米微粒加入后，对多元醇溶液的过冷和水合特性影响进行分析的文献。 本文的工作是对加入不同质量浓度，不同粒径的多元醇溶液，利用差示扫描量热仪，研究冻 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20103120110005） 作者简介：唐临利，（1987-），女，在读研究生，主演研究方向：低温保护剂。 通信联系人：刘宝林，（1968-），男，教授