纳米晶材料的制备,结构性能及其进展

纳米晶材料是近年来发展起来的一种新型材料，其单个晶粒尺寸为纳米级，构成了一种与晶态和非晶态均不相同的新型结构，由此产生了许多独特的性能。本文综述了纳米晶材料的研究动态、介绍了纳米晶材料的制备、结构表征和性能研究的进展及纳米晶材料的发展动物。     

晶化处理对Nd9Fe85B6磁性能的影响

为了研究晶化处理对Nd9Fe85B6纳米双相永磁材料磁性能的影响．利用三种不同晶化处理工艺对Nd9Fe85B6磁性材料进行晶化处理，并对其磁性能进行了测试．测试结果表明晶化处理工艺的温度、时间不同将影响Nd9Fe85B6纳米双相永磁材料的磁性能，初步探索的晶化工艺为晶化温度在780℃左右，时间在6min左右时所得的磁性能较好．     

单晶中植入纳米晶微结构及光电性能研究

单晶α-Al_2O_3、MgO、YSZ和TiO_2在室温下分别注入Ni~ 和Zn~ 离子,然后在氧化气氛中退火,以形成金属及其氧化物纳米晶．形成的纳米复合结构分别采用X射线光电子能谱(XPS)表征各元素化学价态;用X射线衍射分析(XRD)检测纳米结构的结晶形态;用透射电子显微分析(TEM)观察纳米晶的微观结构及分布情况;吸收光谱和荧光光谱分别用来表征纳米复合结构的宏观光学性能;超导量子干涉磁强计(SQUID)测量磁性纳米晶的矫顽力及截止温度．研究表明:在几种单晶材料中分别形成的金属Ni和Zn具有表面等离子共振吸收效应,ZnO纳米晶具有较强的绿光发射,铁磁性金属Ni纳米晶具有比常规块材大的矫顽力。这些性能在光学滤波片、蓝/绿发光器件和磁存储器方面板具应用前景．     

提高热电材料优值的方法研究(英文)

热电材料是一种将热能与电能进行互相转换的功能材料,其转换效率取决于材料的热电优值Z.详细讨论了当前提高热电材料优值的几种途径:向晶格掺入杂质元素改变晶格结构;发展纳米技术制备纳米薄膜、纳米线材或纳米颗粒;制备方钴矿型化合物、功能梯度材料、准晶材料和Half-Heusler合金等新型热电材料.     

晶化处理对Nd9Fe85B6磁性能的影响

为了研究晶化处理对Nd9Fe85B6纳米双相永磁材料磁性能的影响.利用三种不同晶化处理工艺对Nd9Fe85B6磁性材料进行晶化处理,并对其磁性能进行了测试.测试结果表明晶化处理工艺的温度、时间不同将影响Nd9Fe85B6纳米双相永磁材料的磁性能,初步探索的晶化工艺为晶化温度在780℃左右,时间在6min左右时所得的磁性能较好.     

磁性纳米晶颗粒磁化机制探索

高磁损耗纳米晶颗粒是新型电磁波吸收材料的重要研究方向．该文以纳米晶结构为基础,从磁性纳米晶交换耦合作用和纳米小尺寸表面效应出发,归纳了纳米晶颗粒静态磁化特性,以及在动态磁化机制方面展开的探索工作,介绍了国内外在该领域的最新研究成果并结合本实验室的实验结果进行讨论,最后提出了研究中存在的一些问题以及今后该领域的发展方向。     

纳米晶工业纯铁及其Ni镀层的性能

为了探究基体材料纳米化对镀层性能的影响,采用直流电沉积方法在纳米晶工业纯铁和粗晶工业纯铁上制备了不同厚度的Ni镀层.利用扫描电子显微镜与X射线衍射仪观察并分析了镀层的组织形貌和结构.采用电化学测试和静态浸泡方法对基体和镀层进行了耐腐蚀性能研究.结果表明,纳米晶工业纯铁的基体及其Ni镀层的耐腐蚀性能略优于相同厚度下粗晶工业纯铁的基体及其Ni镀层,但随着镀层厚度的增加,这种差异逐渐减小.同时随着镀层厚度的增加,镀层表面越来越平整致密.     

氧化钨片状结构的制备及其电致变色器件的性能

报道了一种不需要晶种层直接在导电玻璃表面生长氧化钨薄膜的简易方法,这比需要晶种层生长薄膜的方法所用时间少、成本低、操作简便。研究了不同溶剂和表面活性剂对氧化钨形貌的影响,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)表征了所制备的氧化钨纳米片和纳米块的晶相和微观结构。结果表明:由酒石酸钠作表面活性剂制得的纳米片尺寸较小。对组装成的器件进行了透过率和响应时间等电致变色性能测试,结果表明:由比表面积大和结构稳定的纳米薄膜组成的电致变色器件表现出较好的电致变色性能。     

纳米晶Li7Si3合金的制备与性能表征

为研究纳米结构锂电池阳极材料的特性,试制了纳米晶Li-Si合金.采用优化的纳米晶合金块体材料制备工艺,即熔炼制备粗晶Li7Si3合金铸锭、高能球磨得到Li7Si3非晶粉末,结合放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备得到了纳米晶Li7Si3合金,并对其进行了Rietveld结构精修和杨氏模量测定.结果表明:纳米晶Li7Si3单胞结构参数为a=b=0.4452 nm(比粗晶增加0.38%),c=1.8239 nm(比粗晶增加0.58%),单胞体积Vo=0.313 070nm3(比粗晶增加1.35%).利用纳米压痕法测定纳米晶Li7Si3合金的杨氏模量为(30.6±2.4)GPa.     

Si3N4／TiC纳米复合陶瓷材料显微结构

利用日立H-800透射电境、日立S-570型扫描电境及RAX—10A型X射线衍射仪对Si3N4／TiC纳米复合陶瓷材料的微观组织、结构和成分进行了研究．结果表明，TiC纳米颗粒弥散分布在基体β—Si3N4晶内和晶界，所制备的材料为晶内，晶间混合型纳米复合陶瓷．通过对Si3N4／TiC纳米复合陶瓷材料断裂方式的观察表明，材料断裂为沿晶断裂和穿晶断裂复合型，纳米粒子对裂纹扩展起到偏转和钉扎作用．纳米Si3N4颗粒的加入促进了基体长柱状β-Si3N4晶粒多峰分布的形成，类晶须晶粒在裂纹扩展过程中产生桥接和拔出。     

纳米材料的特异效应及应用

纳米材料是一类具有重要理论价值和广阔应用前景的新型功能材料,被誉为21世纪最有前途的材料。本文较详细地介绍了纳米材料的基本结构、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和纳米技术在建筑材料中的广泛应用。     

纳米空气净化材料

概述了纳米材料在空气净化方面的应用与研究,按照是否发生了化学反应,将空气净化的过程分为化学过程和物理过程;介绍了包括纳米二氧化钛等一些新型纳米材料,它们以化学催化为主要手段进行空气净化,并且介绍了基于电纺丝等新技术发展起来的无纺纳米丝,及在普通过滤材料上的附着与层压得到的复合材料在空气净化中应用的进展.     

Review:Nanostructured TiO2 for Enhanced Photocatalytic Property by Glancing Angle Deposition Method

物理气相沉积GLAD法在二氧化钛光催化剂的应用

双爽¹,谢拯^1,2,张政军³

（1.清华大学 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室（材料科学与工程学院）,北京 100084;2. 西安高新技术研究所, 西安 710025;3. 清华大学 先进材料教育部重点实验室（材料科学与工程学院）,北京 100084）

创新点说明：

1）通过气相沉积的物理方法,制备垂直或倾斜生长的纳米阵列作为光催化剂,提高催化剂回收效率,减少二次污染;

2）运用掺杂、修饰以及复合其他材料的方法,拓展二氧化钛在可见光范围的利用;

3）通过表征手段分析,分析内在光催化效率提高机理。

研究目的：

通过多种方法,提高气相沉积GLAD法制备的二氧化钛在可见光范围的利用率,分析催化反应提高机理。

研究方法：

磁控溅射、电子束蒸镀、原子层沉积

结果：

1）通过气相物理沉积GLAD方法,制备了垂直或倾斜生长的纳米阵列作为光催化剂,提高回收效率,减少二次污染;

2）利用掺杂、修饰以及复合其他材料的方法,提高二氧化钛在可见光范围的利用率;

3）通过表征手段分析,分析内在光催化效率提高机理。

结论：

1）实现了在特定基底生长纳米阵列光催化剂的制备,提高回收效率减少二次污染;

2）使用化学方法复合窄带隙硫氧化物、贵金属及石墨烯提高催化剂在可见光范围的利用率,并分析其内在增强机理。

关键词：二氧化钛纳米阵列,倾斜生长阴影效应,带隙匹配

     

基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构

概述了用于智能结构和材料监测的光纤传感技术,阐述了对建筑结构进行监测的原因和将光纤传感器用作结构健康监测的理由。众所周知,很多光纤传感器已经成功地应用到了智能结构监测领域。本研究一直关注白光干涉式光纤传感器技术及近20年来此类传感器的发展。由于白光干涉式光纤传感器在智能结构监测尤其是大型民用建筑物监测中的独特优点,因此具有较大的发展与应用潜力。     

纳米材料的特殊性能及其应用

纳米材料因其独特的显微结构和组织形貌,使材料的物理、化学和机械性能发生了巨大的变化,极大地拓宽了材料的应用领域．叙述了纳米材料独特的显微结构、组织形态和物理、化学及机械性能,总结归纳了纳米材料的应用领域和发展前景．     

充气太空结构及其展开模拟研究

充气太空结构是以柔性薄膜材料制造的可充气展开的一种新型太空结构．与传统太空结构相比,应用充气结构技术的太空结构不仅更大,而且具有发射体积小、重量轻、造价低的特点．介绍了相关的研究进展和应用前景,总结了涉及充气太空结构的主要关键技术,并利用多体理论模型对充气太空管的展开过程进行了初步模拟,得到了展开过程中的展开速度和加速度随时间的变化关系．通过与已发表的试验结果进行对比。验证了模拟的有效性．     

利用热实验方法研究纳米金属粒子的储氢性能

利用热实验方法研究纳米金属粒子的储氢性能郝春成，张志琨，崔作林（纳米材料研究所）储氢材料是一种新型多用途功能材料，被广泛用于二次电池、催化剂、储氢储能、热泵空调、氢的纯化等方面。纳米金属粒子是由纳米级小晶粒组成的粉状材料。由于粒子尺寸的减小，尤其是减...     

高性能超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器即电化学电容器,是近年来发展起来的一种新型储能元件,通过离子吸附（双电层电容）或氧化还原法拉第反应（赝电容）导致电荷在电极中的储存,电荷储存机理和纳米材料的快速发展使得超级电容器的性能得到显著提高。介绍了近些年超级电容器电极材料的研究进展,从炭素材料、过渡金属氧化物和导电聚合物这3类基础材料出发,结合纳米技术并由此制得的纳米材料,综合分析了高性能超级电容器及其电极材料的发展趋势。     

4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的研究现状和应用进展

形状记忆聚合物材料是一种在外界环境刺激下可发生形状变化的智能材料,基于这种智能材料的可变形结构在生物医疗、航空航天等诸多领域显示出巨大的应用潜力.4D打印技术的问世为智能材料的进一步发展带来新的机遇,同时为微创医疗、智能机器人、柔性电子等高科技产业开创了全新的和智能化的发展方向.本文首先介绍4D打印技术的兴起和发展,以及5种新兴聚合物打印技术（光辅助打印、磁辅助打印、连续纤维打印、容积3D打印、多材料多喷头打印）的研发;其次从热、电、磁、光驱动4个方面综述了近几年4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的研究进展及潜在应用,总结了适用于4D打印的形状记忆聚合物及其复合材料的制备方式及性能;然后介绍了基于形状记忆聚合物复合材料的4D打印结构在生物医疗、航空航天、智能器件及仿生领域的应用研究;最后指出4D打印在打印技术、打印材料、驱动方式和应用验证4个方面存在的问题及未来发展方向.     

三维编织材料在骨修复领域中的应用

综述了骨修复材料的发展历史和现在所使用的骨修复材料的一些缺点，介绍了三维编织材料；结构设计灵活，异型件一次编织成型，结构不分层，力学性能优良等特点，分析了其作为一种骨修复材料的优越性，包括和骨的结构相似性，力学相容性，生物相容性以及此种材料在骨修复中的应用等，最后提出了三维编织材料在骨修复应用中要解决的主要问题。