稀土磁性复合微球的显微形貌及复合微相结构

稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性 ,已广泛应用于发光材料、荧光材料、激光材料、防护材料、光学塑料、磁性材料、催化剂、荧光探测技术等领域[1] 。磁性高分子微球是一种既具有磁响应性 ,表面又含有活性基因的功能性复合微球 ,因此在分子生物学、固定化酶、免疫测定、医学、选择性催化等领域显示出强大的生命力[2 ] 。采用“复合技术”巧妙地将稀土特性赋予磁性高分子微球 ,必将开拓出一系列新的功能材料。借鉴稀土掺杂或键合高分子聚合物而制得各种功能材料的方法 ,作者首次将稀土离子在聚合过程中掺入反应体系 ,制备…     

Si/Ge复合纳米结构的制备及表征

以Si和GeO2为原料,通过简单直接的热蒸发法在衬底的不同温度区域上得到了章鱼状、羽毛球状、拖把状等不同形貌的Si/Ge/O复合纳米结构。利用扫描电镜（SEM）研究了不同衬底区域纳米结构的形态,结合透射电镜（TEM）的明场像和扫描透射（STEM）模式下能谱的面扫描,系统地研究了不同形貌纳米结构的成分分布,并对生长过程进行了探讨。     

紫外-可见光还原控制银纳米周期结构与形貌及其在表面增强拉曼散射中的应用

光还原特别是激光还原金属离子制备纳米结构作为一种化学成分纯净和工艺可控性高的微纳制造手段,已经得到了广泛的研究与应用。目前,该方法加工出的金属结构已应用于光谱检测、生物荧光成像、三维微纳结构制造等领域。针对当前基于双(多)光子吸收效应直写技术无法解决的加工效率低等问题,采用紫外纳秒激光双光束干涉法,提出了一步原位光还原银离子的制造方法。结合紫外和可见光辐照还原银离子,成功制备出大面积具有不同表面形貌的纳米级周期的光栅结构。详细讨论了激光还原时间、银离子浓度、不同波长光辐照等条件对光还原的影响,对双束光干涉以及光还原机制进行了分析。另一方面,银离子还原后形成的结构是由大量的尺寸为几十纳米的颗粒构成,排列紧密,因而具有显著的表面增强拉曼效应。对萘普生分子进行检测后,证实了该纳米结构具有较优的表面增强效果。     

多种形貌Ag2S纳米颗粒的制备及表征

Ag2S是一种化学稳定性高的窄能带半导体材料，广泛应用于光电池、光电导器件、红外检测器和快离子导体等领域，而纳米Ag2S由于高的比表面积和量子尺寸效应，可以表现出与体材料不同的性能；除了尺度，纳米颗粒的形状也会影响其物性。因此，对特定形状纳米材料的合成与结构表征是纳米材料研究的一个重要内容。     

超快激光制备金属表面微纳米抗反射结构进展

材料表面抗反射性能在太阳能利用、光电子产品、红外传感和成像、军事隐身、以及航空航天等领域均具有重要应用价值。文中对材料表面抗反射特性的重要用途、人工实现路径、表面抗反射结构的研究现状及存在的问题等做了详细的论述。目前,国内外学者已经利用碳纳米管涂层和硅表面针状纳米结构实现了优异的超宽波谱抗反射性能。但迄今为止,金属表面微纳米结构的抗反射能力仍有很大的改善空间。作者所在的清华大学材料学院激光加工研究团队运用新一代高功率高频率超快激光,在金属表面制备出多种类型的特征微纳米结构,对其抗反射性能进行系统研究,实现了紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外与紫外-远红外分别为2%、6%、5%和8%的超宽光谱超低反射率,并且在0~60入射角度范围内无明显变化。进一步在微纳米结构基础上发展了宏-微纳-纳米线多级多尺度复合结构,在16~17m波长处的总反射率低至0.6%,在14~18m波长处总反射率不超过3%。上述优异超宽光谱抗反射性能预期具有良好应用前景。     

1维微纳米周期结构的散射测量建模

为了研究散射测量的正向测量依据,采用严格耦合波分析理论,对1维矩形面型周期性结构衍射建模,在MATLAB环境下实现严格耦合波分析算法,并讨论了1维周期结构高度、线宽和占空比的测量特性,理论上线宽的测量可以达到纳米级分辨率。结果表明,严格耦合波分析理论精确和高效,对1维微纳米周期结构表现出了良好的测量特性。这为散射测量提供了科学性和可行性依据。     

面向电解水的激光制备微纳米结构催化电极

相对于使用化石燃料的制氢方式,电解水不存在碳排放,是一种真正绿色环保的制氢技术,对发展氢能源具有重要意义。电解水的能耗和成本都较大,需要使用高效稳定的非贵金属催化剂,以降低过电压。激光具有高效、灵活、非接触、高度可控等优点,近年来已成为制备电解水催化剂的有效工具,但在一体化微纳米结构催化电极的制备方面存在不足之处。本文基于激光微纳制备方法,总结了激光液相合成粉末催化剂和激光制备自支撑微纳米结构催化电极的最新研究进展,并讨论了该领域未来的研究方向。     

SiO_2/NiO复合纳米颗粒的制备及表征

提出了共溶胶双水解的方法来制备SiO_2基复合纳米材料,并用氧化镍作为复合对象来制备SiO_2/NiO复合纳米颗粒。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等方法对复合纳米颗粒的形貌和结构进行了表征。测试结果表明:该方法成功制备出了SiO_2/NiO复合纳米颗粒。该复合纳米颗粒是由SiO_2与NiO两种物质构成的,其中SiO_2小球是非晶结构的,粒径为200～300 nm;NiO纳米颗粒是多晶结构的,直径在20 nm左右。每个SiO_2小球上复合的NiO纳米颗粒数目并不均一,但是复合纳米颗粒分散性比较好,几乎没有团聚现象产生。最后,对这种制备方法的合成机理进行了初步的解释。     

不同石墨化处理工艺对碳微球形貌和结构的影响

碳微球因其独特结构和优异性能引起了科学界的重视，使之受到越来越多的关注。本研究以乙炔和甲苯为原料，在一定的实验条件下，以CVD法成功地研制出大量形貌较好尺寸均匀的碳微球。对所得碳微球经过不同的石墨化处理工艺，考察不同处理工艺对其形貌和结构的影响。     

不同调制周期Cu/TaN多层膜的微结构与表面形貌

采用磁控溅射方法在Si(111)基底上沉积不同调制周期的Cu/TaN多层膜,用X射线衍射仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)表征薄膜微结构与表面形貌,研究了不同调制周期L薄膜的微结构与表面形貌.结果表明:不同L的TaN调制层均为非晶结构,多晶Cu调制层的晶粒取向组成随着L改变而变化; Cu调制层的表面粗糙度Rrms.大于TaN调制层的Rrms;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Rrms较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的/Rrms较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的兄Rrms差值逐渐减小.     

纳米多层膜调制结构的成分分析法表征

纳米多层膜的性能和力学性能的异常效应均与其调制结构有关。采用X射线能量分散谱仪（EDS0成分分析方法对不同调制周期和调制比的W／Mo纳米多层膜进行表征,并与透射电子显微分析（TEM）和X射线衍射分析（XRD）方法进行了比较。结果表明：采用EDS成分分析方法,可以表征纳米多层膜的调制比。EDS方法与XRD分析相结合,可以方便而准确地表征纳米多层膜的调制结构。     

掺铒对激光烧蚀制备纳米硅晶薄膜形貌的影响

在2×10-4 Pa真空下，采用XeCl准分子激光器(波长308 nm)，调整激光单脉冲能量密度为3 J/cm2，交替烧蚀高纯单晶硅(Si)靶和铒(Er)靶，通过调整辐照两靶的激光脉冲个数比来控制掺Er浓度，分别在Si衬底和石英衬底上制备了掺Er非晶Si薄膜。在N2气保护下经高温热退火实现纳米晶化，退火时间为30 min。采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的样品的表面形貌显示，铒掺杂影响着薄膜的表面形貌，与不掺Er情况相比，掺入适量的Er可以在较低的退火温度下得到晶粒尺寸分布更均匀的薄膜;拉曼谱的测量结果表明，在相同的退火温度下，Er的掺入有利于晶粒的长大，但同时降低了薄膜的晶化度，掺Er非晶Si薄膜要实现完全晶化需要更高的退火温度。     

皮秒激光制备大面积荷叶结构及其硅橡胶超疏水性压印研究

超疏水自清洁荷叶结构表面有重要应用潜力。运用高功率皮秒激光结合高速扫描振镜,在H13模具钢表面高效制备了密排六方点阵微米级凹坑,其中含有丰富的纳米级亚结构,获得了面积为25mm×25mm的反荷叶结构。将该结构用于超疏水微纳米压印模板,在165℃、6MPa、大气环境中进行硅橡胶压印,获得大面积微米级突起阵列,表面分布着纳米级亚结构,与荷叶结构十分相似。压印后硅橡胶表面接触角达到153.3°,接触角滞后值为3.2°,实现了超疏水性。皮秒激光制备的模板能进行连续压印,具有一定的耐久性和连续压印能力。     

基于双拱形结构的压电-摩擦复合纳米发电机北大核心

提出了一种基于双拱形结构的压电-摩擦复合纳米发电机的制备方法,利用锆钛酸铅（PZT）颗粒/碳纳米管（CNT）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）形成的混合压电薄膜与铝电极作为压电层;利用倒模工艺形成带有均匀梯形体微结构的PDMS薄膜,与铝电极形成摩擦层,其中,中间铝电极为共享电极。同时,通过聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜实现双拱形结构,使压电层与摩擦层能够协同工作,提高输出电性能。研究结果表明,采用双拱形结构的复合纳米发电机,其压电单元的开路电压和短路电流值分别增加了52.7%和34.1%;摩擦单元的开路电压和短路电流值分别增加了75.2%和43.2%。压电单元和摩擦单元整流后混合输出的电能能够点亮10盏LED灯,存储在电容中能够为液晶显示屏（LCD）的正常工作提供电能。因此,该复合纳米发电机能够作为绿色能源供给器件被广泛应用。     

聚苯胺/复合钒钼酸纳米复合材料的制备与表征

采用原位氧化聚合法制备了聚苯胺/复合钒钼酸纳米复合材料,并对其进行了XRD、FT-IR、SEM表征和复阻抗谱分析。结果表明,聚苯胺以单层方式插入复合钒钼酸层间,由于层间缝隙限制以较伸展的链构相存在。随着苯胺(An)含量的增加,复合材料的电导率增大,当m(An):m(H2V10Mo2O31±y)为4:1时,复阻抗Z′小于0.2M?,Z″小于0.1M?。     

Au/SiO_2纳米复合薄膜的结构表征及光致发光特性

采用磁控溅射和退火技术制备出Au/SiO2纳米复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对上述纳米复合薄膜进行了结构表征。实验结果表明,纳米复合薄膜的表面上均匀分布着直径在100～300nm的金纳米颗粒。金纳米颗粒的大小随着退火时间的增加而增大。用荧光光谱仪(PL)对薄膜的光致发光特性进行了研究。结果表明,在激发波长为325nm时,分别在525nm和560nm处出现两个发光峰;在激发波长为250nm时,在325nm处出现发光峰,这一发光峰可能与非晶SiO2的结构缺陷有关。     

Fe3O4/P(St-AL)磁性微球的制备和复合微相结构

适当修饰磁性氧化铁粒子,并采用种子聚合法将苯乙烯和丙烯醛等单体的共聚控制在磁性氧化铁粒子表面,制备出内核是Fe3O4外壳为聚苯乙烯的复合微球.这种微球是一种既具有磁响应性,表面又含有反应性基团(醛基)的功能性复合微球.如果在其表面连接酶、抗体、亲和素等生物活性物质,即可制得高效、易分离的生物反应器.本文研究了Fe3O4/P(St-AL)磁性复合微球的制备及微相结构,考察了影响该微球粒径、磁响应性和表面特性的有关因素.     

衬底温度对AlN/ZnO复合薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法在ZnO/Si基片上制备了良好(002)(c轴)取向的AlN薄膜,利用XRD、AFM对不同衬底温度下制备的AlN薄膜的结构、形貌进行了分析表征.结果表明,在一定湿度范围内(450～650℃),随着衬底温度的升高,晶粒逐渐长大,沉积速率增大,表面粗糙度先减小后增大;AlN(002)择优取向呈改善趋势,取向度先增大后减小,600℃时达到最佳.