第17卷 第4期郑州轻工业学院学报(自然科学版)
V ol.17 N o.4
2002年12月
JOURNA L OF ZHENG ZHOU INSTIT UTE OF LIGHT INDUSTRY (Natural Science )
Dec.2002
收稿日期:2002-05-29
作者简介:李俭(1963—
),女,河南省新密市人,郑州祥和集团绝缘设备制造有限公司工程师,主要从事橡胶加工工艺研究.
文章编号:1004-1478(2002)04-0028-03
Al (OH )3准纳米材料在硅橡胶配方中的应用
李 俭, 郭慧豪
(郑州祥和集团绝缘设备制造有限公司,河南郑州450048)
摘要:研究了A1(OH )3的粒径,A1(OH )3与滑石粉、偶联剂的用量对胶料综合性能的影响.结果表
明,准纳米A1(OH )3补强效果明显,加入量越大(14010份～22010份)补强效果越好;同时加入A1(OH )3用量510%的K H550作为偶联剂、1010份滑石粉作为填充剂可有效提高胶料的强度性能
和混炼工艺性能,其硫化曲线与常用硅橡胶配方的硫化曲线基本一致,且成本大幅度降低.关键词:硅橡胶;氢氧化铝;纳米材料中图分类号:T Q33 文献标识码:A
0 引言
近年来,硅橡胶以其独特优异的性能而被广泛应用,获得了飞速发展.但硅橡胶自身的强度极低,一般采用白炭黑作为补强填料,白炭黑的价格很高,成本因素在很大程度上限制了其在硅橡胶配方中的应用.由于对应用于高电压领域的硅橡胶材料的阻燃性、耐电弧烧蚀性能有非常高的要求,因此需在常规硅橡胶配方中加入大量的氢氧化铝作为阻燃剂.
硅橡胶主链是由硅和氧组成的长链结构,硅橡胶和白炭黑的补强作用机理在于硅橡胶分子链和白炭黑聚集体表面上的羟基之间能形成物理化学作用,从而使彼此孤立的分子链之间形成物理结晶点,使硅橡胶强度得到很大提高[1].白炭黑的补强作用在于其表面羟基,而且补强效果与羟基个数即聚集体比表面积有直接的联系,也就是说,白炭黑的粒径越小、比表面积越大,其补强效果越好.在元素周期表中,硅和铝位于相邻位置,元素铝和硅在化学性质上表现出很大的相似性,如铝有一定的非金属性,铝的氧化物和氢氧化物都是两性物质,同时氢氧化铝表面也有一定的羟基,因此氢氧化铝对硅橡胶也应有一定的补强作用,但普通氢氧化铝填料由于粒子大其补强效果很微弱[2].近年来纳米材料技术飞速发展,从而也带动了氢氧化铝制造技术的发展,使氢氧化铝的粒子可以造得很细(粒径在准纳米范围内),与白炭黑的粒径相近.因此准纳米氢氧化铝微粉也具有很好的补强效果.
本文通过详尽的实验,研究了氢氧化铝微粉的粒子大小、加入量、偶联剂、特殊填料等在硅橡胶配方中的作用,找出了适宜的配比,使胶料的成本大大降低,具有明显的应用价值.
1 实验
111 原料及仪器设备
原料:110—2甲基乙烯基硅橡胶,四川成都晨光二厂产;K H550,晨光研究院产;氢氧化铝微粉,山西铝厂产;氢氧化铝填料,新乡意达铝厂产;DCP ,上海虹桥化工厂产;MgO (分析纯),海中化工厂产;滑石粉,市售;甲基硅油,四川成都晨光二厂产.
第4期李 俭等:Al(OH)3准纳米材料在硅橡胶配方中的应用?29?
仪器:XK—160开炼机;Q LB—D600×600×2平板硫化机;LX—A型硬度计;M M4130B无转子硫化仪; X L—250A拉力试验机;H D—10厚度计.
112 实验方法
11211 工艺路线 先使硅橡胶初步包辊,加入MgO,甲基硅油,滑石粉等用量少的填料,混炼至初步均匀,然后再加入氢氧化铝和K H550混炼均匀后加入DCP硫化剂,再细炼薄通至各种填料充分分散,即可进行硫化. 11212 基本配方 硅橡胶10010份,MgO510份,DCP115份,甲基硅油410份,氢氧化铝14010份～22010份,滑石粉1010份,偶联剂510%(与氢氧化铝用量之比).
2 结果与讨论
211 不同粒径氢氧化铝对硅橡胶补强效果的影响
由实验1#和2#(见表1)的比较可以得出,普通的氢氧化铝几乎没有什么补强效果,但换用粒径在准纳米范围内的氢氧化铝微粉时,补强作用得到很大提高,拉伸强度由016MPa提高到110MPa1可见,只有粒径在一定范围内才有补强效果[3].
212 氢氧化铝用量对硅橡胶补强效果的影响由实验3#,4#,5#(见表2)对比可知,这3个配方中其他填料保持不变,仅改变氢氧化铝微粉用量,当用量从14010份增加至22010份时,其硬度、拉伸强度、撕裂强度都有很大的提高,永久变形也有很大的改善.可见,随补强剂的用量增加,其补强效果增强,这与一般补强材料的规律一致.
表1 氢氧化铝粒径对硅橡胶补强效果的影响
实验
序号
氢氧化铝
硬度(邵尔)
A
永久变形
/%
拉伸强度
/M P a
撕裂强度
/kN?m-1 1#普通原料40810016117
2#特殊微粉42715110312 表2 氢氧化铝微粉用量对硅橡胶补强效果的影响
实验
序号
微粉用量
/份
硬度(邵尔)
A
永久变形
/%
拉伸强度
/MPa
撕裂强度
/kN?m-1 3#1401040715110312
4#1801045715118615
5#2201053510311715
213 偶联剂K H550用量对硅橡胶补强效果的影响
由于硅橡胶分子链呈现较多的有机特性,而氢氧化铝微粉为无机填料,在硅橡胶混炼胶凝胶体系中,硅橡胶分子链与氢氧化铝聚集体之间仅有较弱的物理作用.为了增强二者之间的结合力,使其由弱的物理作用变为较强的化学作用,需加入偶联剂对其进行改性[4].由实验6#,7#,8#,9#(见表3)可以看出,当K H550用量由0增加到氢氧化铝用量的5%时,强度有较大提高,撕裂强度由711kN/m提高到715kN/m,而拉伸强度由214MPa提高到311MPa,偶联剂的加入增强了硅橡胶高分子网络的结合力,因此K H550在对胶料的改性上,对拉伸强度的提高要比撕裂强度明显.当K H550用量由510%提高到710%时,强度指标几乎不再提高,
当用量达1010%时性能反而呈下降趋势,可见偶联剂的用量以一定份数为宜.
214 滑石粉用量对硅橡胶补强效果的影响
滑石粉为含硅的无机物质,加入滑石粉可以有效提高硅橡胶分子网络的定伸应力,从而使强度得到提高.这可能缘于滑石粉与硅橡胶基体之间由于吸附可形成聚集体.从实验10#,11#,12#,13#(见表4)对比可知,随滑石粉用量的增加,其强度都有一定提高,但当用量增加到2010份时,强度反而有一定程度的下降,硬度有较大的提高.综合比较,滑石粉的用量以1010份为宜.
215 硫化曲线与工艺性能
对上述实验进行硫化曲线分析,结果如图1、图2所示.图中,M L(最小转矩)为未硫化试样的硫化特性(黏度)的测定值;M H(最大转矩)为试件充分硫化
表3 K H550用量对硅橡胶补强效果的影响
实验
序号
K H550
含量/%
硬度(邵尔)
A
永久变形
/%
拉伸强度
/MPa
撕裂强度
/kN?m-1 6#—53510214711
7#51053510311715
8#71054510219715
9#101054511214713 表4 滑石粉用量对硅橡胶补强效果的影响
实验
序号
滑石粉
用量/份
硬度(邵尔)
A
永久变形
/%
拉伸强度
/MPa
撕裂强度
/kN?m-1 10#—50510219610 11#51050610310617 12#101053510311715 13#201065610218516
?30?郑州轻工业学院学报(自然科学版)2002年
的剪切模量或刚度的测定值;T10为转矩增加到M L+10(M H-M L)/100时的时间,即焦烧时间;T50为转矩增加到M L+50(M H-M L)/100时的时间;T90为转矩增加到M L+90(M H-M L)/100时的时间,即正硫化时间.由图1,2可见,新配方硅橡胶硫化曲线的走势与常用硅橡胶配方的曲线基本一致,仅曲线高度有所不同,其高度对应的转矩和硫化胶料的强度也基本保持一致.因此可以认为,加入氢氧化铝微粉对胶料的硫化工艺特性几乎无影响.
图1 新配方硅橡胶硫化曲线 图2 常用配方硅橡胶硫化曲线
从胶料的工艺特性可知,加入氢氧化铝微粉不存在加入白炭黑所引起的结构化现象,因而可使胶料的混炼工艺性能更好.同时又因不需加入价格昂贵而且对硅橡胶耐热性、耐老化性能都不利的结构控制剂———羟基硅油,.
3 结论
311 在硅橡胶配方中加入适量的氢氧化铝微粉,在起阻燃作用的同时,还可以起到补强作用.
312 加入适量的填料滑石粉和偶联剂可以提高胶料的综合性能,滑石粉的用量以1010份为宜,偶联剂K H550的用量以氢氧化铝用量的510%为好.
313 这一新的配方体系,用价格低的氢氧化铝微粉代替昂贵的白炭黑,通过适当的改性,所得硅橡胶的各种性能指标几乎不变,成本大幅下降,且胶料的混炼工艺性也有所改善.
参考文献:
[1] 谢遂志,刘登祥,周鸣峦.橡胶工业手册———生胶和骨架材料[M].北京:化学工业出版社,19891538—558.
[2] 幸松民,王一路.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京:化学工业出版社,20001536—614.
[3] 王梦蛟,龚怀耀,薛广智.橡胶工业手册———配合剂[M].北京:化学工业出版社,19931323—325.
[4] 郭守学,辛振祥.橡胶配合加工技术讲座[J]1橡胶工业,1999,46(4):249—255.
Application of quasi2micromillimeter material Al(OH)3in silicon rubber
LI Jian, G UO Hui2hao
(Zhengzhou Xianghe Group Insulation Appliance Manufacture Co.,Ltd.,Zhengzhou450048,China)
Abstract:The effect of grain diameter of Al(OH)3,the quantity of Al(OH)3,French white and coupling agent on the all2 around property of glue stock were studied.This research shows that excess weld metal effect of quasi2micromillimeter matyerial Al(OH)3is m ore obvious,and that the m ore quantity(140.0units～220.0units)added,the greater the excess weld metal effect.And on the same time,if K H550is added,whose quantity is5.0%of Al(OH)3,as the cou2 pling agent,10.0units French white as coupler,the strength property and the pugging craftw ork property of glue stock will be effectively im proved,and the sulfuration curve alm ost identifies with the one the ordinary silicone rubber,and the cost will be decreased sharply.
K ey w ords:silicon rubber;aluminium hydroxide;micromillimeter material
零维纳米陶瓷材料 之纳米陶瓷粉体的制备机理分析关键词:零维纳米制备机理固相合成液相合成 摘要: 一般而言，物质的存在形式有固体、液体、气体三种。构成物质的原子在固体中几乎不改变其位置，但在液体中能够比较自由地移动，而在气体中能相当自由地到处移动，这与物质内的原子密度有关。固体内的原子密度高，间距小，原子间相互作用强，并且在长程范围内起作用；气体内原子密度很小，间距很大，原子间的相互作用弱，能够快速地到处运动，当然，发生相互碰撞而改变运动方向是难以避免的；液体则介于气体和固体之间。这样，原子的易动度影响微粒的制备方法和生成颗粒的形貌。纳米陶瓷粉体的制备可以分为固—固、液—液、气—气、固—液、固—气、液呷气、固—液—气几类化学反应，但是从反应物传质的速度上看，其原子或分子在液相中的扩散速度明显比在固相中快，在气相中的扩散速度又明显比在液相中快，所以固—液、固—气、固—液—气反应中的化学反应速度明显受制于物质在固相中的扩散速度，我们可以把它们统统归类到固相反应；同理，液—气反应可以归类到液相反应中；气相反应仅包括气—气反应。 正文: 3．1粉体的固相合成 固相合成工艺主要指：①反应物中至少有一种是固态，所有的固—固、固—液、固—气、固—液—气都属于其研究范围；②产物颗粒是在固相表面生成而不是在气相或液相中成核长大，但同时不排除固相合成工艺中有气相原料及气相反应存在。 应该指出，机械粉碎法是一种常见的固相制粉工艺，尤其是在制备粒度在微米级以上的陶瓷粉体时，这种方法既方便快捷，成本也比较低廉。但到目前为止，用机械粉碎的方法还无法得到纳米颗粒， 3．1．1粉体固相合成的基本原理 3．1．1．1固相合成的分类方法按参加合成反应的反应物情况，粉体固相合成反应基本可分成下述五类 式中：S，C和L分别表示固态、气态和液态，当然还有更复杂的合成反应，比如具有两种以上固态反应物并包括气态反应物等，但这些可视为上述几种反应的组合了。 从微观机制上看，这五类反应是有明显区别的：(1)类反应即是热分解反应，它在一定的温度、压力条件下即可发生。其中不存在反应物的扩散问题，但产物气体的扩散则是必然发生的。由于气体的聚集和释放，结果使固体颗粒变得疏松多子乙而进一步粉化，容易得到纳米颗粒。(2)、(3)和(4)类反应情况较为复杂，它们涉及两种分子参加的反应，只有两种分子通过扩散而相互紧密接触，合成反应才能发生。(3)类反应中涉及的是气体在固体中(或表面)的扩散。(4)类反应中涉及的是液体在固体中的扩散。(5)类反应最复杂，涉及三相反应。
?综合评述? 半导体纳米材料的光学性能及研究进展Ξ 关柏鸥 张桂兰 汤国庆 (南开大学现代光学研究所,天津300071) 韩关云 (天津大学电子工程系,300072) 摘要 本文综述了近年来半导体纳米材料光学性能方面的研究进展情况,着重介绍了半导体纳米材料的光吸收、光致发光和三阶非线性光学特性。 关键词 半导体纳米材料;光学性能 The Optica l Properties and Progress of Nanosize Sem iconductor M a ter i a ls Guan B ai ou Zhang Gu ilan T ang Guoqing H an Guanyun (Institute of M odern Op tics,N ankaiU niversity,T ianjin300071) Abstract T he study of nano size sem iconducto r particles has advanced a new step in the understanding of m atter.T h is paper summ arizes the p rogress of recent study on op tical p roperties of nano size sem icon2 ducto r m aterials,especially emphasizes on the op tical2abso rp ti on,pho to lum inescence,nonlinear op tical p roperties of nano size sem iconducto r m aterials. Key words nano size sem iconducto r m aterials;op tical p roperties 1 引言 随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。 低维材料一般分为以下三种:(1)二维材料,包括薄膜、量子阱和超晶格等,在某一维度上的尺寸为纳米量级;(2)一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级;(3)零维材料,或称量子点,是尺寸为纳米量级的超细微粒,又称纳米微粒。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著不同。低维材料开辟了材料科学研究的新领域。本文仅就半导体纳米微粒和由纳米微粒构成的纳米固体的光学性能及其研究进展情况做概括介绍。2 半导体纳米微粒中电子的能量状态 当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子、空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。 关于半导体纳米微粒中电子能态的理论工作最早是由AL.L.Efro s和A.L.Efro s开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(E M A),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径a B之比分为弱受限(Rμa B,a B=a e+ a h,a e,a h分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(a h 材料学《第二课堂》课程论文题目：TiO2半导体纳米材料姓名： 学号： 目录 1. 课程设计的目的 (1) 2. 课程设计题目描述和要求 (1) 3. 课程设计报告内容 (1) 3.1 TiO2半导体纳米材料的特性 (1) 3.2 TiO2半导体纳米材料的制备方法 (3) 3.3 TiO2半导体纳米材料的表征手段 (3) 3.4 TiO2半导体纳米材料的发展现状与趋势 (4) 4. 结论 (5) 1.课程设计的目的 本课程论文的主要目的是论述TiO2半导体纳米材料，通过简要概述TiO2半导体纳米材料的特性、制备方法、表征手段及发展现状与趋势等相关方面的内容。通过这次课设，了解TiO2半导体纳米材料，巩固课堂上所学的有关纳米材料的有关知识，提高自己应用所学知识和技能解决实际问题的能力。 2．课程设计的题目描述及要求 课程设计的题目：TiO2半导体纳米材料 TiO2半导体纳米材料由于它具有不同于体材料的光学非线性和发光性质,在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用前景。本文就TiO2半导体纳米材料的主要制备方法与表征手段做一全面总结。 3.课程设计报告内容 3．1 TiO2半导体纳米材料的特性 1、光学特性 TiO2半导体纳米粒子(1～ 100 nm ) [2]由于存在着显著的量子尺寸效应, 因此它们的光物理和光化学性质迅速成为目前最活跃的研究领域之一, 其中TiO2半导体纳米粒子所具有的超快速的光学非线性响应及(室温) 光致发光等特性倍受世人瞩目。通常当半导体粒子尺寸与其激子玻尔半径相近时, 随着粒子尺寸的减小, 半导体粒子的有效带隙增加, 其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移, 从而在能带中形成一系列分立的能级[1]。 2、光电催化特性 1）TiO2半导体纳米粒子优异的光电催化活性 近年来, 对纳米TiO2半导体粒子研究表明: 纳米粒子的光催化活性均明显优于相应的体相材料。我们认为这主要由以下原因所致: ①TiO2半导体纳米粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级, 能隙变宽, 导带电位变得更负, 而价带电位变得更正。[1]这意味着TiO2半导体纳米粒子获得了更强的还原及氧化能力, 从而催化活性随尺寸量子化程度的提高而提高[5]。 ②对于TiO2半导体纳米粒子而言, 其粒径通常小于空间电荷层的厚度, 在离开粒子中心L距离处的势垒高度可以表述为[1]: 公式（1） 这里LD是半导体的Debye 长度, 在此情况下, 空间电荷层的任何影响都可忽略, 光生载流子可通过简单的扩散从粒子内部迁移到粒子表面而与电子给体或受体发生还原或氧化反应。计算表明: 在粒径为1Lm 的T iO 2 粒子中, 电子从体内扩散到表面的时间约为100n s, 而在粒径为10 nm 的微粒中只有10 p s。因此粒 XX线路工程 复合绝缘子技术规范书 （范例） 200X年X月 目录 1总则及细则 (1) 1.1工作范围 (1) 1.2工艺 (1) 1.3标准 (1) 1.4度量单位 (2) 1.5专用工具和仪表 (2) 1.6投标文件 (2) 1.7文件和图纸 (2) 1.8检验 (3) 1.9质保期 (4) 2技术条件 (4) 2.1概述 (4) 2.2设计与制造 (5) 2.3 试验和检验 (7) 2.4 包装和运输 (8) 2.5 供货数量 (9) 1 总则及细则 1.1 工作范围 本技术条件适用于XX线路工程所需复合绝缘子的设计、制造、试验、检验、包装及供货要求。 1.2 工艺 本技术条件和图纸所包含的复合绝缘子的工艺和精加工应符合国际最先进的制造和装配实践，提供的复合绝缘子应是全新的、未使用过的，其设计和制造应根据买方批准的图纸、设计数据和文件进行。 不能因图纸和本技术条件书的遗漏、疏忽和不明确而解脱卖方提供第一流绝缘子，质量及服务的责任，倘若发现有任何疏漏和不明确之处，卖方应及时通知买方，在问题未澄清之前的任何举措，应由卖方负责。 1.3 标准 1) 除技术条件书和图纸中所提供的要求之外，卖方应遵循国家标准及有关行业标准 的最新版本。 表一绝缘子产品需满足的主要标准 2) 卖方可以推荐国际上接受的其它更高的标准。在这种情况下，应经买方确认，并应提供相关标准或有关标准中相关部分的中、英文副本。 1.4 度量单位 在设计资料、技术条件和图纸等文件中，应使用SI公制单位。温度应以摄氏度作单位。 1.5 专用工具和仪表 卖方应提供产品需附带专用仪表，这些设备应是新的并且性能良好。 1.6 投标文件 投标商应在标书中提供以下信息和资料： 1) 绝缘子的生产厂家相关资料。 2) 绝缘子的图纸及技术条件说明。 3) 绝缘子运行年限实例说明（包括正在运行的工程和已作复合绝缘子更新的工程)。 4) 同种或类似产品的型式试验、例行试验、抽查试验报告及鉴定证书。 5) 投标产品与本技术规范书所提的所有技术条件的对比表格，并明确标示存在的差异。 6) 产品附带专用仪表清单。 7) 详细的包装说明。 1.7 文件和图纸 1.7.1 生产进度表 卖方应尽快在合同签订后（不超过一个月)，向买方提供生产进度表以详细说明工作开展的程序，这份文件应包括如下方面：技术装备，材料采购，制造，工厂试验及运输，及每一工作环节的情况。今后对于任何延误的产生原因和影响以及卖方为保持原定生产进度采取的补救措施，都应及时向买方解释。 1.7.2 文件和图纸审批 1) 在工作开展前，卖方应提供以下文件各六份，包括图纸、设计、资料、货物的详细说明文件及详细的试验进度表，以供买方审查，如果买方为满足技术和图纸要求作出修 纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法 纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中 纳米技术与纳米材料在纤维中的应用 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结演讲稿 纳米技术与纳米材料在纤维中的应用 远红外线反射功能纤维是一种具有远红外吸收及反射功能的化纤，以下是一篇探究纳米技术与纳米材料应用的，欢迎阅读查看。 摘要：本文介绍了纳米技术在化学纤维中的应用方式，并阐述了纳米技术在功能性纤维和其他特种纤维中的应用情况，以及纳米材料在应用中存在的问题及解决方法，最后展望了纳米技术的应用前景。 关键词：纳米技术;纳米材料;功能性纤维;特种纤维 近年来，纳米技术与纳米材料正引起人们的极大关注。纳米材料凭借其内部所特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等四大效应，从而拥有完全不同于常规材料的奇特的力学性能、光学性能、热力性能、磁学性能、催化性能和生物活性等性能。这些都为纳米材料在纺织工业的应用奠定了基础。 可以说，纳米材料是21 世纪最有前途的材料，在功能性纺织品和高分子科学领域有着广阔的应用前景。[1] 1 纳米技术在化学纤维中的应用方式 纳米粒子的奇特性质为纳米技术的广泛应用奠定了基础，应用纳米技术开发功能性化学纤维主要有两个途径[2]。 1.1 纤维超细化 使纤维达到纳米级，以满足特殊用途领域的需要。 1.2 共混纺丝法 共混纺丝法是指在化纤聚合、熔融阶段或纺丝阶段加入功能性纳米材料粉体，以使生产出的化学纤维具有某些特殊的性能。此法是生产功能性化纤的主要方法。由于纳米粉体的表面效应，其化学活性高，经过分散处理后，容易与高分子材料相 结合，较普通微粉体更容易共熔混纺;而且纳米粉体粒径小，能较好地满足纺丝设备对添加物粒径的要求，在化纤生产过程中能较好地避免对设备的磨损、堵塞及纤维可纺性差、易断丝等问题;对化纤的染色、后整理加工及服用性能等也不会造成很大的影响。该法的优点在于纳米粉体均匀地分散在纤维内部，因而耐久性好，其赋予织物的功能具有稳定性。目前化纤产品中复合型纤维的比例不断扩大，如果在不同的原液中添加不同的纳米粉体，可开发出具有多种功能的纺织品。例如在芯鞘型复合纤维的皮、芯层原液中各自加入不同的粉体材料，生产出的纤维可具有两种或两种以上功能。 2 纳米技术在功能性纤维方面的应用 2.1 抗紫外线纤维 太阳光中能穿过大气层辐射到地面的紫外线占总能量的6%。紫外线具有灭菌消毒和促进体内维生素D 合成的作用，但同时也有加速人体皮肤老化及产生癌变的危险[3-5]。 2.1.1 抗紫外线纤维的紫外防护机理 紫外线属于电磁波，其波长范围在100nm～400nm 之间。研究表明，TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、云母、高岭土等在300nm～400nm 波段都具有吸收紫外线的特征。若将这些材料制成纳米级超细粉体，由于微粒尺寸与光波波长相当或更小，这种小尺寸效应会导致对光的吸收显著增强。 另外，这类超细粉体的比表面积大，表面能高，在与高分子材料共混时，很容易与后者结合，加之化纤纺丝设备对共混材料粒度的要求，决定了纳米粒子是制造功能性化纤的优选添加材料。 2.1.2 抗紫外线纤维的应用 此类化纤包括的品种面很广，从国内外研制和生产的品种来看，涉及涤纶、维纶、腈纶、尼龙和丙纶等;加工方法有尼龙、聚氨酯混纺、尼龙、醋酸纤维混纺等。主要用来制作运动衫、罩衫、制服、套裤、职业服、游泳衣和童装等。在我国大多数地区，人们夏季穿着服装单薄，这就需要利用纳米粒子的 复合绝缘子 型号说明： F—有机复合材料 XB：棒形悬式PQ：针式 ZS：支柱 S横担 CG：干式穿墙套管 QE：铁道电化用（QX：铁道电化用） 1、2表示为20mm/KV；3、4表示为25mm/KV “—”后额定电压（KV） “/”后额定负荷（KN） 高压线路用棒形悬式复合绝缘子：棒形悬式复合绝缘子用于普通和污秽地区的交流电力系统额定电压35~500kV，频率不超过100Hz的架空线路、变电站作悬垂和耐张用。绝缘子安装地点环境温度在-40℃～+40℃之间，海拔不超过1000m。 它尤其用于污秽地区，能有效防止污闪事故，是目前广泛使用的瓷绝缘子的替代产品。 复合绝缘子又称合成绝缘子，其主要结构由伞裙护套、环氧玻璃纤维（FRP）芯棒和端部金具三部分组成。其中伞裙护套由高温硫化硅橡胶制成， FRP芯棒是玻璃纤维作增强材料、环氧树脂作基体的玻璃钢复合材料，端部金具是外表面镀有热镀锌层的碳素铸钢或碳素结构钢。 复合绝缘子的这种结构将机械强度与外绝缘性能分开，芯棒与伞裙护套分别承担机械与电气负荷，从而综合了伞裙护套材料耐大气、老化性能优越及芯棒材料拉伸机械性能好的优点。作为绝缘子结构的一部分，金具主要起传递机械应力与连接固定的作用。 与传统的瓷绝缘子和玻璃绝缘子相比，复合绝缘子具有如下优点： （1）强度高，重量轻。复合绝缘子的强度重量比很高，即比强度很高。其高机械强度源于玻璃钢芯棒优异的机械性能，目前被大量采用的玻璃钢引拔棒的拉伸强度可达1000MPa以上，而芯棒密度仅为2g/cm3左右，因此其比强度很高，约为优质碳素钢的5~10倍。在相同电压等级下，复合绝缘子的重量仅为瓷绝缘子的1/7~1/10。 （2）湿闪污闪电压高。有机复合材料低能表面的憎水性是复合绝缘子优异耐湿污性能的主要原因。在大雾、小雨、露、溶雪、溶冰等恶劣气象条件下，复合绝缘子表面形成分离的水珠而不是连续的水膜，污层电导很低，因此泄露电流也很小，不易发生强烈的局部电弧，局部电弧也难以进一步发展导致外绝缘闪络。运行一段时间，复合绝缘子表面积污后，憎水性可以迁移到污层表面的特性为硅橡胶材料所独有，在相同污秽度下，其污闪电压可以达到相同泄露距离绝缘子的两倍以上。 普通棒形悬式复合绝缘子的等效直径远小于普通悬式瓷绝缘子及支柱绝缘子，这也是其耐污性能优异的重要原因。在不利条件下，憎水性可能因电气、环境等应力的影响而下降或丧失，但其等效直径不会变粗，所以污闪电压仍将保持较高的水平。 （3）运行维护方便。有机外绝缘优异的耐污性能提高了电力系统运行的可靠性，在污秽地区无须象瓷及玻璃绝缘子一样定期清扫，也不存在普通悬式瓷绝缘子零值检测问题，大大降低了污秽地区绝缘子的运行维护费用。 （4）不易破碎，防止意外事故。复合绝缘子耐冲击能力强，大大减少了安装、运输过程中造成的意外破损，并能有效防止枪击等人为因素的破坏。 型号：FXBW4-66/120、FXBW4-110/70、FXBW4-110/100、FXBW4-110/100TD、FXBW4-110/120、FXBW4-110/160、FXBW4-110/160、FXBW3-220/70、FXBW4-220/70、FXBW3-220/100、FXBW4-220/100、FXBW5-220/100、FXBW4-220/100TD、FXBW4-220/120、FXBW4-220/160、FXBW5-220/160、FXBW4-220/180、FXBW5-220/180、FXBW4-220/210、FXBW5-220/210、FXBW3-330/100、FXBW4-330/100、FXBW3-330/120、FXBW4-330/120、FXBW3-330/160、FXBW4-330/160、FXBW4-110/70-1420、FXBW4-110/100-1440、FXBW4-110/120-1440、FXBW4-10/40、FXBW4-10/70、FXBW4-10/100、FXBW4-20/70、 摘要：讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括物理法和化学法两大类下的几种，机械球磨法、磁控溅射法、静电纺丝法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点关键词:半导体纳米粒子性质；半导体纳米材料；溶胶一凝胶法;机械球磨法；磁控溅射法；静电纺丝法；微乳液法；模板法；金属有机物化学气相淀积引言 半导体材料（semiconductormaterial）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）。相对于导体材料而言,半导体中的电子动能较低,有较长的德布罗意波长,对空间限域比较敏感。半导体材料空间中某一方向的尺寸限制与电子的德布罗意波长可比拟时,电子的运动被量子化地限制在离散的本征态,从而失去一个空间自由度或者说减少了一维,通常适用体材料的电子的粒子行为在此材料中不再适用。这种自然界不存在,通过能带工程人工制造的新型功能材料叫做半导体纳米材料。现已知道,半导体纳米粒子结构上的特点(原子畴尺寸小于100nm,大比例原子处于晶界环境,各畴之间存在相互作用等)是导致半导体纳米材料具有特殊性质的根本原因。半导体纳米材料独特的质使其将在未来的各种功能器件中发挥重要作用,半导体纳米材料的制备是目前研究的热点之一。本文讨论了半导体纳米材料的性质,综述了几种化学法制备半导体纳米材料的原理和特点。 2.半导体纳米粒子的基本性质 2.1表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。 随着纳米材料粒径的减小，表面原子数迅速增加。例如当粒径为10nm 时，表面原子数为完整晶粒原子总数的20%；而粒径为1nm时，其表面原子百分数增大到99%；此时组成该纳米晶粒的所有约30个原子几乎全部分布在表面。由于表面原子周围缺少相邻的原子：有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。随着粒径的减小，纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。 超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为2*10-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。 因此想要获得发光效率高的纳米材料，采用适当的方法合成表面完好的半导体材料很重要。 2.2量子尺寸效应 量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸(如与电子的德布罗意波长、电子的非弹性散射平均自由程和体相激子的玻尔半径相等)以后,其中的电子、空穴和激子等载流子的运动将受到强量子封 纳米材料论文： 纳米材料的应用分析 摘要: 充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。 关键词: 纳米材料;化工领域;应用 纳米材料(又称超细微粒、超细粉末)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 1 纳米材料的特殊性质 力学性质。高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳 迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。 磁学性质。当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。 电学性质。由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 热学性质。纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 2 纳米材料在工程上的应用 纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如Si C,BC等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低 烧结温度,缩短烧结时间。由于纳米粒子的尺寸效应和表面效应,使得纳米复相材料的熔点和相转变温度下降,在较低的温度下即可得到烧结性能良好的复相材料。由纳米颗粒构成的纳米陶瓷在低温下出现良好的延展性。纳米Ti O2陶瓷在室温下具有良好的韧性,在180°C下经受弯曲而不产生裂纹。纳米复合陶瓷具有良好的室温和高温力学性能,在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面具有广泛的应用,在许多超高温、强腐蚀等许多苛刻的环境下起着其它材料无法取代的作用。随着陶瓷多层结构在微电子器件的包封、电容器、传感器等方面的应用,利用纳米材料的优异性能来制作高性能电子陶瓷材料也成为一大热点。有人预计纳米陶瓷很可能发展成为跨世纪新材料,使陶瓷材料的研究出现一个新的飞跃。纳米颗粒添加到玻璃中,可以明显改善玻璃的脆性。无机纳米颗粒具有很好的流动性,可以用来制备在某些特殊场合下使用的固体润滑剂。 3 纳米材料在在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多, 纳米半导体材料在微电子技术中的应用探究 摘要 本文先简短介绍了纳米材料的几种量子效应，而后根据半导体发展国际技术路线图（ITRS）所提出的特征尺度减小给微电子技术带来的问题，重点介绍了碳纳米管和石墨烯两种有望突破物理极限束缚的新型纳米半导体材料。作为科普性的探究论文，本文没有深究物理、化学机理，而是将重点放在两者在后摩尔时代的微电子技术应用上，指出了两者在集成电路、纳电子器件甚至太赫兹技术、量子信息学中的可能应用。 关键词：碳纳米管石墨烯纳米材料微电子技术 Abstract This paper briefly introduces the quantum mechanism of nano-semiconductor-materials, and then introduces particularly Carbon Nanotube and Graphene as two possible solutions to the physical limitations to the microelectronics, proposed by the International Technology Roadmap for Semiconductors. As a paper aimed at introduction, we focus on the applications of the two materials rather than their theoretical principles and points out their possible prospects in integrated circuits, nano-microelectronic devices, Terahertz technology, and quantum information. Key words: Carbon Nanotube Graphene Nano-materials microelectronics Smart Nanopore v1.03 技术手册软件使用手册 华东理工大学 2017 年8月 目录 一、概要-------------------------------------------------------------1 二、软件与驱动安装---------------------------------------------------2 三、软件界面---------------------------------------------------------3 四、仪器连接与启动---------------------------------------------------4 五、数据采集---------------------------------------------------------5 六、电压控制和校准---------------------------------------------------6 七、信号波形显示-----------------------------------------------------7 八、数据记录---------------------------------------------------------9 九、离线数据预览与导出至Matlab -------------------------------------10 软件使用手册一、概要 Smart Nanopore数据采集软件是用于Cube-D系列纳米孔道单分子检测仪所配套的专用数据采集软件。可在进行高速数据采集的同时，实现电压输出设置、数据可视化和数据存储功能。软件配备了多种信号浏览的辅助功能，方便用户在合适的尺度下观察信号的特征。软件还配备了数据预览程序，可打开存储在硬盘中的数据，进行浏览，还可以将数据导出为Matlab文件，以进行进一步处理。 新桥机场35kV专用线路工程交流合成绝缘子 技术规范书 合肥电力规划设计院 证书编号：115107-Sy 2009年12月合肥批准： 审核： 校核： 编制： - 2 - 目录 货物需求一览表（买方填写） (1) 供货范围（卖方填写） (1) 1 总则 (2) 1.1一般规定 (2) 1.2投标人应提供的资格文件 (2) 1.3工作范围 (6) 1.4对技术资料、图纸和试验报告的要求 (6) 1.5标准和规范 (7) 1.6必须提交的技术数据和信息 (8) 2 工程概况 (8) 2.1工程简述 (8) 2.2安装地点 (8) 3 使用条件 (8) 4 技术要求 (8) 4.1尺寸偏差 (8) 4.2设计与制造 (8) 5 试验 (11) 5.1逐个试验 (11) 5.2抽样试验 (12) 5.3型式试验 (13) 6 技术服务、检验和监造 (14) 6.1技术服务 (14) 6.2在卖方工厂的检验和监造 (15) 6.3现场检验（含到达合同交货地和施工现场的检验） (16) 7 包装与运输 (17) - 4 - 分标编号： 货物需求一览表（买方填写） 供货范围（卖方填写） 1 1 总则 1.1 一般规定 1.1.1 投标方应具备招标资格审查公告的有关要求。 1.1.2 投标方应仔细阅读招标文件，包括商务和技术部分的所有规定。由投标者提供的复合绝缘子应与本技术规范书中规定的要求相一致。卖方应仔细阅读包括本技术规范书在内的招标文件中的所有条款。卖方提供货物的技术规范应符合招标书要求。 1.1.3除技术规范书和图纸中所提供的要求之外，卖方应遵循国家标准及有关行业标准的最新版本。 卖方可以推荐国际上接受的其它更高的标准。在这种情况下，应经买方确认，并应提供相关标准或有关标准中相关部分的中、英文副本。 1.1.4 本技术条件和图纸所包含的绝缘子的工艺和制造应是最先进的。提供的产品应是全新的、未使用过的。其设计和制造应根据合肥新桥机场建设指挥部(以下称买方)批准的图纸、设计数据和文件。 不能因图纸和本技术条件书的遗漏、疏忽和不明确而解脱卖方提供一流绝缘子质量及服务的责任；倘若发现有任何疏漏和不明确之处，卖方应及时通知买方，在问题未澄清之前的任何举措，应由卖方负责。 1.1.5度量单位 在设计资料、技术条件和图纸等文件中，应使用SI公制单位。温度应以摄氏度作单位。 1.1.6卖方应提供产品需附带的专用工具和仪表，这些设备应是新的并且性能良好。 1.1.7技术规范书经买卖双方确认后，作为合同的附件，与合同正文具有同等的法律效力。 1.1.8本技术规范书中涉及的有关商务方面的内容，如与招标文件的商务部分有矛盾时，以商务部分为准。 1.1.9本技术规范书未尽事宜，由招标方和中标方在合同技术谈判时双方协商确定。 本工程买方：合肥新桥机场建设指挥部 本工程设计方：合肥电力规划设计院 1.2 投标人应提供的资格文件 以下列明了对投标人的资质的基本要求，投标人应按下表中列明的内容和顺序提供 2 半导体纳米材料研究进展与应用 摘要: 介绍了半导体纳米材料的研究进展、制备方法的若干进展和应用前景。 关键词: 半导体纳米材料研究进展应用 1引言 20 世纪是物理学推动高新技术飞速发展的世纪, 人类已从控制与利用大量微观粒子系统的时代进入了控制与利用单个微观粒子的时代。纳米技术是世纪之交发展起来的新技术, 是在0.1～100nm 尺度空间内, 研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新的高技术科学Z。它的目标是人类按照自己的意志直接操纵单个电子、原子等粒子, 制造出具有特定功能的产品.目前, 人们已制造了各种各样的纳米材料, 例如: 纳米金属材料、纳米半导体材料、纳米氧化物材料、纳米陶瓷材料、纳米有机材料等. 其中半导体纳米材料对未来社会信息化的产生有至关重要的影响. 2半导体纳米材料 相对于金属材料而言, 半导体中的电子动能较低, 有较长的德布罗意波长, 因而对空间的限制比较敏感. 电子的德布罗意波长入与其动能 E 的关系为入=h^2/在纸上(其中m*是半导体中电子的有效质量, h 是普朗克常量) 。当空间某一方向的尺度限制与电子的德布罗意波长可比拟时, 电子的运动就会受限, 而被量子化地限制在离散的本征态, 从而失去一个空间自由度或者说减少了一维。因此, 通常在体材料中适用的电子的粒子行为在此材料中不再适用, 这种新型的材料称为半导体低维结构, 也称为半导体纳米材料【1】。 1966 年, Fuou ler 等人[2]首次令人们信服地证实了在Si/S iO 2 界面处存在二维电子气,从此拉开了半导体低维结构研究的序幕. Si-MO SFET[3]可以认为是对载流子实现一个维度方向限制最早的固体结构.在这个系统中, 由于Si 和SiO 2 界面导带的不连续, 形成一个三角势阱, 将电子限制在其中, 使其既不能穿过氧化层, 也不能进入Si 的体内, 电子的运动被限制在二维界面内. 随着微加工技术的发展和分子束外延技术(MBE )、金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)、液相外延(L PE)、气相外延(V PE)等技术的应用, 人们可以制造出更多的二维电子气系统Z 它是由两种具有不同带隙的半导体材料构成, 一般要求这两种材料结构相同, 并且晶格常量接近, 以获得原子级光滑的界面。MBE 和MOCVD 的一个重要特征是可以制备量子尺寸的多层结构, 其控制精度可达单原子层量级〔4〕。这些结构可分为量子阱(QW ) 和超晶格(SL ) 。1970 年, Esak i 和T su 〔5〕在寻找具有负微分电阻的新器件时, 提出了全新的“半导体超晶格”概念Z 如果势垒层厚度足够宽, 使得相邻阱内电子波函数没有相互作用, 即被称为量子阱.反之, 如果相邻阱内电子波函数有较强的相互作用, 即相当于在晶格周期场上叠加一个多层结构的超晶格周期场, 则被称为超晶格。从此, 对半导体量子阱和超晶格等半导体微结构的材料和器件的研究成为近20 多年来半导体物理学中最重要、最活跃的研究领域之一。 1978 年D ingle〔6〕等人对异质结中二维电子气沿平行于界面的输运进行了研究, 发现了电子迁 半导体纳米材料的的光学性能 随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。 当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子,空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。 由于量子尺寸效应导致能隙增大,半导体纳米材料的吸收光谱向高能方向移动,即吸收蓝移。同时,由于电子和空穴的运动受限,他们之间的波函数重叠增大,激子态振子强度增大,导致激子吸收增强,因此很容易观察到激子吸收峰,导致吸收光谱结构化. 通常通过吸收光谱来研究半导体纳米微粒的量子尺寸效应和激子能级结构,近年来,研究较多的有[14～20]:Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs、InSb和GaP;Ⅱ-Ⅵ族半导体ZnS、CdS、CdSe和CdTe;Ⅰ-Ⅶ族半导体Cu-Cl、CuBr和CuI;PbS、PbI和间接带隙半导体材料Ag-Br;过渡金属氧化物Fe2O3、Cu2O、ZnO和非过渡金属氧化物SnO2、In2O3、Bi2O3等。余保龙等人[21]研究发现,SnO2纳米微粒用表面活性剂分子包覆时,由于表面的介电限域效应其吸收带边发生红移,而且随着表面包覆物与SnO2的介电常数差值增大和包覆物的浓度增大,其红移量增大。 半导体纳米微粒受光激发后产生电子-空穴对(即激子),电子与空穴复合的途径有 (1)电子和空穴直接复合,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用,发射波长随着微粒尺寸的减小向高能方向移动(蓝移)。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光[9,22]。在纳米微粒的表面存在着许多悬挂键、吸附类等,从而形成许多表面缺陷态。微粒受光激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺陷态,产生表面态发光。微粒表面越完好,表面对载流子的陷获能力越弱,表面态发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。 对半导体纳米材料的研究开辟了人类认识世界的新层次,也开辟了材料科学研究的新领域。总的看来,半导体纳米材料的光学性能研究已取得了很大进展,人们已建立起了半导体纳米微粒中电子能态的理论模型,在材料的线性和非线性光学性能方面都开展了大量的工作,获得了很多有重要意义的成果。但是还有许多问题需要进一步深入研究,例如半导体纳米材料激子能级的理论结果与实验数据之间仍有差距,间接带隙半导体纳米材料的发光机理还有待研究,非线性光学性能的实验工作所涉及纳米材料的范围不够广,掺杂半导体纳米体系中杂质离子与基质间的相互作用还有许多新的物理内容需要揭示和探索等等。随着研究的进一步深入,一些与传统材料物理不同的新现象、新概念还会不断 “纳米科技”重点专项2017年度项目申报指南建议为继续保持我国在纳米科技国际竞争中的优势，并推动相关研究成果的转化应用，按照《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020）》部署，根据国务院《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》，科技部、教育部、中国科学院等部门组织专家编制了“纳米科技”重点专项实施方案。 “纳米科技”重点专项的总体目标是获得重大原始创新和重要应用成果，提高自主创新能力及研究成果的国际影响力，力争在若干优势领域率先取得重大突破，如纳米尺度超高分辨表征技术、新型纳米信息材料与器件、纳米能源与环境技术、纳米结构材料的工业化改性、新型纳米药物的研发与产业化等。保持我国纳米科技在国际上处于第一梯队的位置，在若干重要方向上起到引领作用；培养若干具有重要影响力的领军人才和团队；加强基础研究与应用研究的衔接，带动和支撑相关产业的发展，加快国家级纳米科技科研机构和创新链的建设，推动纳米科技产业发展，带动相关研究和应用示范基地的发展。 “纳米科技”重点专项将部署7个方面的研究任务：1.纳米科学重大基础问题；2.新型纳米制备与加工技术；3.纳米表征与标准；4.纳米生物医药；5.纳米信息材料与器件；6.能源纳米材料与技术；7.环境纳米材料与技术。 2016年，纳米科技重点专项围绕以上主要任务，共立项支持43个研究项目（其中青年科学家项目10项）。根据专项实施方案和“十三五”期间有关部署，2017年，纳米科技重点专项将围绕新型纳米制备与加工技术；纳米表征与标准；纳米生物医药；纳米信息材料与器件；能源纳米材料与技术；环境纳米材料与技术等方面继续部署项目，拟优先支持28个研究方向（每个方向拟支持1—2个项目）。 申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目，每个项目的目标须覆盖全部考核指标。鼓励围绕一个重大科学问题或重要应用目标，从基础研究到应用研究全链条组织项目。鼓励依托国家实验室、国家重点实验室等重要科研基地组织项目。 项目执行期一般为5年。一般项目下设课题数原则上不超过4个，每个项目所含单位数控制在4个以内。 拟支持青年科学家项目不超过10个，任务总经费不超过5000万元。青年科学家项目可参考重要支持方向组织项目申报，但不受研究内容和考核指标限制。 1. 新型纳米结构材料与功能材料 1.1 新型纳米结构材料TiO2半导体纳米材料
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