纳米材料在半导体器件中的应用研究

技术交流　

纳米材料在印刷中的应用研究　

王耀文　江苏安全技术职业学院　

摘要：纳米是一种新型材料，指在三维空间中有大于～处的基本单位组成的材料。而根据２０１１年欧盟委员会的定义，纳米材料是　有基本颗粒组成的粉状或团块状的材料。由于纳米材料属于高分子材料，所以近年来被广泛应用在各个行业。本文探讨了纳米材料在　

印刷行业中的应用，展望了纳米材料的发展前景。　

关键词：纳米；材料；印刷　

１纳米材料的特性　纳米的英文全写为ｎａｍｏｍｅｔｅｒ，１纳米与１Ｏ亿分之一米相等，约　为４５个原子串起来的长度。而纳米结构，一般是指微小结构，其尺寸　

通常在１００纳米以—　当前的纳米科技研究，主要方向是纳米材料，即　

晶粒大小在１～１００纳米范围的物质。相关的大量研究表明，当材料粒　

子进入纳米级粒子时，会产生表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸　

效应以及宏观量子隧道效应等特性。　

１＿１表面与界面效应　纳米晶体粒表面的原子数与总原子数的比例，会随着粒径变小而　

急剧增大从而引起性质上的变化痕现为直径降低轰面原子数量增多，　

这种变化被称为表面与界面效应。其中，超微颗粒的表面活性很高，金　

属颗粒空气中会迅速氧化而燃烧　】．２小尺寸效应　

当纳米微粒尺寸与光波波长、超导态的相干长度、传导电子的德　布罗意波长以及透射深度等物理特征的尺寸一直或偏小时，纳米微粒　的周期性边界会被破坏，从而出现声、光、电、磁、热等性能现象。而由　

于颗粒尺寸发生量变，在一定条件下，就会引起颗粒性质的质变。所以　

颗粒尺寸变小，会所引起宏观的物理性质的变化，这种变化就被称为　

小尺寸效应。　１．５量子尺寸效应　

当粒子的尺寸增长至纳米量级时，费米能级附近的电子能级，会　

由连续态分裂成分立能级　日果能级间距大于其他能时如光子能磁能、　热能静电能静磁能超导态的凝聚能等就会出现纳米材料的量子效应，　从而引起磁、光、声、热、电、超导电的性能变化。　

１．４宏观量子隧道效应　

隧道效应是指微观粒子具有贯穿势垒的能力，而纳米粒子的磁化　

维普资讯 系数Ｑ明显高于其他结构的材料，因而能提　

高材料的光吸收效率；此外，纳米材料具有　

量子化的能级并呈现出所谓“增殖效应”。　

但半导体纳米材料及其光电极膜器件用于光　

解水制氢的研究尚处于起步阶段。不过，随　

着人们对纳米材料研究的深入，国外对于半　

导体纳米材料光解水制氢的这一领域的研究　

也正愈来愈热。　

表１用于光解水制氢的部分半导体纳米材料　

材料组成　制备方法　材料形态　析氢或析氧性能　Ｔｉｏ＇　溶胶一凝胶法、水　纳米颗粒、纳米　同时析氢和析氧。　离子掺杂ＴｉＯ２　热法等　管、薄膜等　Ｆｅ　，Ｍ　，Ｒｕ　、Ｏｓ　、Ｒｅ　，　ｖ４＋、Ｒｈ　可增加其光活性，而　Ｃｏ３＋、Ａｌ　则减弱其光活性。　ｗ　，Ｆｅ２Ｏ３　水热法、溶胶一　纳米颗粒、薄膜　析氧。　凝胶法等　等　ｃｄＳ、Ｃｄｓｃ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ　溶液法、固态法、　纳米棒、纳米颗　同时析氢和析氧，具有特殊结构　模板法　粒、纳米微晶、　的ＣｄＳ表现出更好的光解水性　量子点等　能。　Ｌａ２Ｔｉ２０７　水热法、溶胶一　纳米片状、纳米　同时析氢和析氧。　凝胶法　颗粒等　ＴｉＯｒＷＯ３、ＣｄＳ－１１０２、　溶胶．凝胶法、气　纳米颗粒、薄膜　同时析氢和析氧，复合可提高电　ＣｄＳ－Ｓｎｏ２、ＣｄＳ－ＺｎＳ、　相沉积法　等　子．空穴的分离效率。　ＴｉＯｚ－ＷＯ３－ＳｉＣ　

２用于光解水制氢的半导体纳米材料　

目前，用于光解水体系的半导体纳米材　

料主要有钛、钨、铁氧化物，铬、铅的硫化　

物和硒化物等。表ｌ列出了目前用于光解水　

制氢的一些纳米材料的种类、制备、形态与　

性能。　

２．１　Ｔ　ｉ　Ｏ，类Ｔｉ０　２是一种价格低廉且对　

环境友好的半导体材料，它的能级与水的氧　

化还原电位匹配并具有较高的光稳定性（能　

隙值为３　２ｅ　Ｖ），是一种理想的光解水材　

料，但也存在着电子一空穴复合较快，以及　

对可见光基本无响应等缺点。为改进其光解　

水性能，人们对它进行了大量的改性工作。　

２００８年１０月第１７卷第１０期　Ｖｏ１．１７　Ｎｏ．１０，Ｏｃｔ．２００８　中国胶粘剂　ＣＨＩＮＡ　ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ　一　

纳米材料在胶粘剂改性中的研究与应用　

苗璐，黄英，陈颖，翟青霞　

（西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安７１００７２）　

摘要：论述了碳系纳米材料咆括纳米金刚石和碳纳米管（ＣＮＴｓ）］在改，性胶粘剂中的应用情况，介绍了　纳米材料在胶粘剂中的分散方法，讨论了纳米材料与胶粘剂性能的关系，并对纳米木粉技术用于改性胶粘　

剂的发展前景作了展里。　关键词：碳系纳米材料；纳米金刚石；碳纳米管；纳米木粉；胶粘剂；改性　中图分类号：ＴＱ４３３．９　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—２８４９（２００８）１０—００５５—０４　

０前言　

随着科学技术的不断发展，人们对胶粘剂的要　

求越来越高，特别是在强度、韧性及耐热性等方面，　对胶粘剂的改性研究提出了更高的要求。胶粘剂改　

性的最初目的只是为了增量，以降低成本，如今则主　

要是为了提高其力学性能和功能性。填充物改性是　聚合物改性的主要手段之一，有关研究表明［￣－２１，在　

胶粘剂中加入无机填料可以提高其粘接强度、压缩　

强度、抗冲击强度和耐热性，并可以改善其热膨胀系　

数和固化收缩率等性能。　几十年来，人们通过各种途径对胶粘剂的强度、　韧性和耐热性等方面进行改性研究，但很难达到三　

者兼顾。纳米材料的出现则为同时实现多项性能的　

共同改善提供了可能。由于结构上的特殊性，纳米材　料出现了一系列新的效应（如小尺寸效应、表面效　

应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等），这就决　

定了纳米材料具有许多与传统材料不同的独特性　能，其电学、热学、磁学、光学及化学性能等都得到优　

化，因而具有广阔的应用前景。　

１纳米材料在胶粘剂中的分散方法　

由于纳米材料在基质中的分散程度会直接影响　

改性材料的性能。因此，人们研究了许多不同的方法　

以确保纳米颗粒在基质中能够均匀分散，主要有共混　法、插层复合法和溶胶一凝胶法（ｓｏｌ—ｇｅ１）等，其中共混　

纳米材料在农产品保鲜中的应用研究

作者：石生益

来源：《中国包装工业（下半月）》2014年第10期

【摘 要】纳米包装材料的优良性质使其在农产品保鲜中广受欢迎，纳米抗菌性包装材料、纳米保鲜包装材料、纳米高阻隔性包装材料等已在农产品保鲜中有了一定的应用，其中在农产品保鲜领域中的应用研究已较深入。本文就纳米包装材料为研究对象，探讨了纳米包装材料在农产品保鲜中的应用。

【关键词】农产品保鲜 纳米材料 包装

引言

纳米食品包装材料对水果及蔬菜的保鲜作用，根据添加的纳米材料不同因而其保鲜机理也有所不同。第一，纳米抗菌性包装材料，即包装膜中的纳米级粒子（多为金属和金属氧化物）与细胞膜及膜蛋白质金属离子结合，与酶、DNA反应使其产生功能障碍，并且催化其进行反应分解，达到抑菌防腐的目的。第二，纳米材料对乙烯具有吸附和促进分解的作用，而乙烯对果蔬的成熟衰老具有关键作用；同时，添加纳米材料的薄膜通透性有所改变，改善了透气性，进而调节包装内的气体组成成分，降低果蔬的呼吸作用，减缓果蔬的衰老。第三，纳米包装材料对环境中水分的调节，主要通过两个途经实现：一是对果蔬箱内的果品呼吸产生过量的湿气进行吸附；二是当果品环境或表面失水时可以释放其吸附的水分。作为食品贮藏领域中的重要内容，科研工作者就纳米材料在果蔬的贮藏保鲜中的作用进行一定范围的研究。

目前，纳米包装材料对果蔬等农产品保鲜作用的研究主要集中在三个方面。一是添加纳米粒子的塑料包装材料（膜）对果蔬保鲜的作用；二是纳米涂膜材料对果蔬保鲜作用的影响；三是将纳米级抗菌剂、保鲜剂直接加入果蔬包装中观察其保鲜效果。根据不同食品的包装要求，已有多种用于食品包装的PNMC面市，如纳米Ag/PE类、纳米TiO2/PP类、纳米蒙脱石粉/PA类等，其可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等性能大幅度提高，在果蔬、饮料、肉类、奶制品等食品包装工业中也已开始大规模应用，并取得较好的效果。