低维材料的光学性能研究

ＮＡＯ与低金属摩擦材料制动性能的对比研究　

黎　军　李义顺　（泛亚汽车技术中心有限公司，上海２０１２０１）　

【摘要】　对乘用车典型ＮＡＯ和低金属摩擦片进行了材料成分和台架性能实验。总结了两种材料摩擦系　数与惯量，温度与磨损，摩擦系数与噪声之间的关系。提出了相应的摩擦片选型策略。　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｌａｂ　ｔｅｓｔ　ｉｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｏｎ　ＮＡＯ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｍｅｔａｌ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａ１．　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｅｒｔｉａ，ｗｅａｒ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　

ｎｏｉｓｅ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｌａｔｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　

【关键词】　摩擦片制动系汽车　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７４５５４．２０１３．０８．１４　

０　引言　

制动系统是汽车关键安全系统，通过对制动　踏板的操纵控制，将人力通过制动管路液压传递　

到制动卡钳，经摩擦片与制动盘摩擦力矩作用到　车轮上，实现制动。制动系统影响客户安全及客　

户体验，相关抱怨有制动距离过长、制动踏板感觉　差、制动抖动、制动噪声、制动粉尘等，大部分问题　

都与摩擦材料有一定关系。　

本文针对目前市场上典型的ＮＡＯ和低金属　摩擦材料进行分析和实验，进而提出摩擦材料的　

选用策略。　

１　摩擦材料成分和台架性能实验　

ＮＡＯ和低金属摩擦片是目前应用于乘用车的　最主要两种材料。对目前市场上部分车型的摩擦　

片材料成分进行化学分析，得出各成分的含量。　

ＮＡＯ与低金属摩擦材料在成分上的明显区别是不　含铁。此外为了改善摩擦性能，在ＮＡＯ摩擦材料　

收稿日期：２０１３—０６—１７　

・５８・　中为了改善摩擦系数和稳定性，以及修复制动盘、　

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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

TheOpticalPropertiesandProgressofNanosizeSemiconductorMaterialsGuanBaiou　ZhangGuilan　TangGuoqing　HanGuanyun(InstituteofModernOptics,NankaiUniversity,Tianjin300071)Abstract　Thestudyofnanosizesemiconductorparticleshasadvancedanewstepintheunderstandingofmatter.Thispapersummarizestheprogressofrecentstudyonopticalpropertiesofnanosizesemicon2ductormaterials,especiallyemphasizesontheoptical2absorption,photoluminescence,nonlinearopticalpropertiesofnanosizesemiconductormaterials.Keywords　nanosizesemiconductormaterials;opticalproperties

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.Efros和A.L.Efros开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(EMA),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径aB之比分为弱受限(RµaB,aB=ae+ah,ae,ah分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(ah

第５期　刘静安：铝合金挤压及其新材料的研发概况与应用前景　２７５　料，民用建筑型材将在调整中持续发展、工业用铝合金　挤压材将高速持续发展，高强高韧高性能材料将掀起新　一轮发展高潮，铝及铝合金挤压材将迎来一个广阔的发　展市场。　参考文献　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　［１］Ｌｉｕ　Ｊｉｎｇａｎ（刘静安），Ｘｉｅ　Ｓｈｕｉｓｈｅｎｇ（谢水生）．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙｓ（铝合金材料应用与开发）　［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，２０１　１．　［２］Ｌｉｕ　Ｊｉｎｇａｎ（刘静安），Ｙａｎ　Ｗｅｉｌｉ（阎维利），Ｘｉｅ　Ｓｈｕｉｓｈｅｎｇ（谢　水生）．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍ　Ａｌｌｏｙ　Ｐｒｏｆｉｌｅｓ（铝合　金型材生产技术）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，２０１１．　［３］Ｌｉｕ　Ｊｉｎｇａｎ（刘静安），Ｈｅ　Ｈｏｎｇｗｅｉ（何伟洪），Ｈｅ　Ｓｈｕｑｕａｎ（何　树权）．现代铝挤压工业的发展特点及挤压技术发展新动向　［Ｊ］．Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ（铝加工），２０１０，６：１６．　［４］Ｌｉｕ　Ｊｉｎｇａｎ（刘静安）．浅谈中国铝及铝合金材料产业发展战略　（１，２，３）［Ｊ］．ＡｌｕｍｉｎｕｍＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ（铝加工），２００６，５：１．　［５］Ｌｉｕ　Ｊｉｎｇａｎ（刘静安）．铝及铝合金工业发展新动态与技术创　新［Ｊ］．Ｌｉｇｈｔ　Ａｌｌｏｙ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（轻合金加工技术），　２００７，４：４．　［６］Ｈｅ　Ｚｈｅｎｂｏ，Ｙｉｎ　Ｚｈｉｍｉｎ，Ｌｉｎ　Ｓｅｎ，ｅｔ　ａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，Ｍｉｃｒｏ—　ｓｔｒｕｃｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ａ１一Ｚｎ—Ｍｇ—Ｓｃ　Ａｌｌｏｙ　Ｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＲａｒｅ　Ｅａ￣ｈｓ，２０１０，２８（４）；６４ｌ一６４６．　［７］Ｃｏｎｇ　Ｆｕｇｕａｎ（丛福官），Ｚｈａｏ　Ｇａｎｇ（赵刚），Ｔｉａｎ　Ｎｉ（田　妮），ｅｔ　ａ１．７ＸＸＸ系超高强铝合金的强韧化研究进展及发　展趋势［Ｊ］．Ｌｉｇｈｔ　Ａｌｌｏｙ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（轻合金加工技　术），２０１２，１０：２３，　［８］Ｍａ　Ｍｉｎｇｔｕ（马鸣图），Ｙｉ　Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ（易洪亮），Ｌｕ　Ｈｏｎｇｚｈｏｕ　（路洪州），　ａ１．论汽车轻量化［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｏｎｃｅｓ（中　国工程科学），２００９，９（１１）：２Ｏ一２１．　［９］　Ｍｏｕａｍｍａｄ　Ａｍｉｎ　Ｂａｇｈｃｈｅｓａｒａｌ，Ｈｏｓｓｅｉｎ　Ａｂｄｉｚａｄｅｈ．Ｍｉｃｒｏ—　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃ　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　Ｏｘｉｄｅ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ－－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｍｅｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｐｒｅ—－　ｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｍｅｌｌｕｒｇｙ　Ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２６（２）：３６７—３７２．　低维有机材料纳米生物传感器研究获新进展　纳米技术和生物技术是２１世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉。其中，纳米生物传感技　术将有望成为新兴产业。它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。纳　米生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线甚至活体分析，在临　床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。在以往的研究中，纳米技术引入生物传感器领域　后，提高了生物传感器的灵敏度和其它性能，并促发了新型的生物传感器。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针　或者纳米微系统，生物传感器的各种性能大幅提高。　据国际知名期刊《Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ￣报道，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生课题组制备了一　种更加先进的可以重复使用的电化学发光纳米生物传感器。电化学发光纳米生物传感器作为一种有价值的检测装　置，其在检测应用中已经得到越来越多的关注。电化学发光具有高的稳定性以及低的背景信号，因此，电化学发光　引起了科学家的极大兴趣。同时，可再生的电化学发光传感器受到了广泛的研究，因为这种可再生的传感器不仅可　以降低反应试剂的消耗，还能简化实验设计。通过电化学氧化和还原的纳米材料在电极表面可以和共反应剂反应，　从而产生电化学发光。该课题组研究人员在电化学发光传感体系中引入钌联吡啶（Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋）纳米线作为发光探　针修饰电极，并通过还原氧化石墨烯（ＲＧＯ）有效增强电化学发光，实现了对生物分子多巴胺的高效、灵敏的检测。　这项研究还证明，高比表面积的一维纳米材料可以用于制备电化学发光传感器，这就有可能使传感器的灵敏度更　高、尺寸更小、响应更快，以及对被测样品的需求量更少。在此之后，该课题组又制备出有机核／壳纳米结构的纳　米生物传感器。研究人员用９，１０一二苯乙炔基蒽（ＢＰＥＡ）单晶纳米线作为芯层，用对Ｈ　Ｏ：敏感的过氧草酸酯衍生　物ＣＰＰＯ作为壳层，化学发光的实验证明了壳层对Ｈ　Ｏ：气体有超灵敏和高选择性的响应。在此基础上，科学家们　还利用核壳之间的消逝波耦合有效地放大了ＣＰＰＯ与Ｈ　Ｏ　气体的化学反应，构筑了ＢＰＥＡ＠ＣＰＰＯ光波导传感器，　从而实现了对Ｈ　０：气体的快速、高灵敏、高选择性的原位检测。这项研究进一步凸显了利用高比表面积的一维纳　米材料制备生物传感器，可以提高传感器的灵敏度。　该实验室的研究人员强调称，这些研究结果为低维纳米材料制备生物传感器研究提供了重要的理论和实验依　据。下一步他们将利用一维纳米材料构建纳米光子学生物传感器相关器件，实现纳米材料、光子学以及生物学三者　的完美结合。　（来源：ｍａｔｅｒｉａｌｓｖｉｅｗｓｃｈｉｎａ）

亿雪白／｜Ｅ物Ｚ程２０１５，Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．０２　ＷＷＷ．ｈｘｙｓｗｇｃ．ｃｏｍ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—５４２５．２０１５．０２．００８　

共掺杂ＺｎＯ纳米材料的制备及光学性能研究　

郑佳红‘。牛世峰　

（１．长安大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００６４；２．长安大学汽车学院，陕西西安７１００６４）　

摘　要：利用共沉淀法静】备了Ｙ和Ｃｄ共掺杂的ＺｎＯ纳米材料。Ｘ一射线衍射分析表明，样品为单一相的ＺｎＯ纤锌　矿结构，随着掺杂量的增加，样品的晶粒尺寸减小。光学性能测试结果表明．样品具有较强的紫外发射峰和较弱的可见　光发射峰，紫外发射峰强度随着掺杂量的增加而减弱并发生红移。　关键词：共掺杂；ＺｎＯ蚋米材料ｆ光学性能　中图分类号：ＴＱ　１７４．７５８　Ｏ　４７２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５４２５（２０１５）０２—００３３—０３　

ＺｎＯ是宽禁带半导体，ＺｎＯ纳米材料具有优异的　光学性能，在光电器件方面具有潜在的应用价值［１　］。　

为了改善ＺｎＯ纳米材料的光学性能，研究者通常将稀　

土元素　妇或过渡金属元素［２“　妇掺杂进ＺｎＯ晶格，　

如，掺杂Ｃｄ可以减小ＺｎＯ的能隙ｎ扪，掺杂Ｍｇ可以　

增大ＺｎＯ的能隙［１引。掺杂除了调整ＺｎＯ纳米材料的　

能隙外，还会使ＺｎＯ纳米材料本征发光减弱［１　。因　此，如果能在保持相对较高的紫外发射的同时，又能调　

整ＺｎＯ的能隙，形成新的发射中心，那么掺杂ＺｎＯ纳　米材料将会在紫外激光器方面具有更大的应用价值。　

目前，关于单一元素掺杂ＺｎＯ纳米材料的研究较　

多，而对于两种不同性质的元素共掺杂的ＺｎＯ纳米材　料的研究还很少。作者采用共沉淀法制备Ｙ和Ｃｄ共　

掺杂的ＺｎＯ纳米材料，并对共掺杂后的ＺｎＯ纳米材　料的结构、晶粒尺寸以及光学性能进行了研究。　

１　实验　

以分析纯的Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、ＮＨ４　ＨＣＯ。、