下载文档原格式
自组装图案及自组装修饰利用自组装技术进行不同几何形状图案的构建以及对材料表面的修饰是自组装技术最简单、最初步的应用。
一方面可以选择一定结构、形状的分子, 通过自组装技术可以构筑不同几何形状的图案, 如: 利用基于DNA 碎片的自组装技术, 构筑了不同形状及图案的一维、二维、三维纳米结构, 作为自选性胶体的 DNA碎片为纳米材料定向自组装提供了平台, 在纳米光电器件及蛋白/配体纳米阵列等方面存在潜在的应用价值；又如，通过富勒烯衍生物的自组装, 构建了以 C60为中心以衍生物的长链为外壳的稳定的纳米球, 以及由这样不同的纳米球所形成的纳米网, 并且纳米球和纳米网不仅是热力学稳定的, 其尺寸也可以通过调节富勒烯衍生物中长链的分子量而得到控制。
另一方面可以通过自组装技术对材料表面进行修饰，以增强材料的力学性质、生物相容性, 或者获得本来根本不具备的光、电、磁、手性等性能的新材料。
利用自组装技术, 无论是对不同几何形状结构的构筑还是对材料表面所进行的修饰, 不仅有利于发现更多的可用于自组装的分子及元件,而且也为多样化功能器件的构筑提供更为丰富的原材料, 从而为自组装技术的进一步发展奠定基础。
本文主要选取自组装技术在图案化或纳米结构和材料表面修饰的主要应用进行分别介绍：1.自组装纳米图案或纳米结构表面图案化是指在至少一维的方向上生成纳米级的规则表面结构，在材料科学、微电子学和细胞生物学等方面有着重要的科学意义和应用价值，其在纳米反应器、微型阵列器件、组合化学与药物筛选等方面的潜在应用也是巨大并可预见的。
此外，在纳米图案或纳米结构材料的制备过程中不仅会涌现出新技术，还将开辟异于信息处理和存储的全新应用领域，如在光电子、生物医学或材料科学中发挥作用。
常见制备纳米图案或纳米结构材料的方法主要有两类，分别可用“自上而下”和“自下而上”来描述。
前者主要由各种微影技术组成；后者一般利用分子间的相互作用，经自组装形成各种纳米图案。
石墨烯合成材料工艺设计【摘要】石墨烯是一种量子霍尔效应、双极性电场效应、隧道效应等优异性能的新型材料，其在应用于传感器、晶体管、太阳能电池等领域，并且具备有广泛开发的潜能。
本文对石墨烯材料应用及发展趋势进行研究，并采用两种设计方案对石墨烯的制备工艺进行描述。
关键词：石墨烯、氧化还原法制备、热熔法制备一．引言2004年，盖姆和诺沃肖洛夫等人用机械剥离法，从三维石墨中提取出单层石墨烯，随后，又通过石墨烯获得了石墨烷。
石墨烯独特的性质引起了许多科研人员的关注．它不仅可以用来论证相对论的量子力学，还能应用于传感器、晶体管、太阳能电池等。
因此，对石墨烯制备方法、独特性质、以及改性的研究就如火如荼的展开了。
石墨烯，英文名Graphene，是碳元素的一种单质形态。
碳是自然界里最重要的素之有着独特的性质，是生命的基础。
纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。
石墨烯是碳的另一张奇妙脸孔，具有由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构。
它像一张单层的网，每一个网格都是一个完美的六边形，每一个绳结是一个碳原子。
这张网只有个原子那么厚，可以说没有高度、只有长宽，是二维结构的碳。
人类已知的最薄材料，其厚度只有0．335纳米，由于它包含烯类物质的基本特征一一碳原子之间的双键，所以称为石墨烯。
二．石墨烯制备的方法经研究发现，合成石墨烯的方法已有很多，例如微机械剥离、化学气相沉积、氧化还原法，以及最新溶剂剥离和溶剂热法等，不同的制备工艺各自存在着优缺点，下面简单的介绍各方法简单制备过程及优缺点，并经行比较，从中筛选出最佳工艺方案以达到生产流程简单、生产工艺多元化，降低成本的工业目的。
(1)微机械剥离法利用胶带剃离高定向石墨的方法获得了独立存在的二维石墨烯晶体。
微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。
（2）化学气相沉积法一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通人含碳气体，例如，碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面，形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。
新型功能材料的自组装与调控方法随着科技的不断进步，新型功能材料的研究和应用越来越广泛。
其中，自组装和调控方法成为研究的热点之一。
本文将从自组装与调控方法的定义、现状和展望等方面进行探讨。
一、自组装与调控方法的定义自组装是指无序的分子或纳米颗粒在一定条件下，通过相互作用和吸引，自发地组合成具有一定结构的有序体系。
自组装可以从分子和纳米颗粒的角度进行研究，并可以应用于材料科学、生物科学等领域。
而调控方法则是指对自组装过程进行干预和控制，实现自组装结构的精确构造和功能化。
调控方法可以应用于纳米材料、生物医学等领域，为实现材料的高级性能提供了关键技术手段。
二、自组装与调控方法的现状近年来，自组装结构的研究和制备技术已经得到了长足的发展。
自组装有序体系的形态可以通过调控温度、溶剂、表面张力等因素进行控制。
同时，新型的自组装材料，如金纳米粒子、石墨烯氧化物等也逐渐成为研究的热点。
在实现自组装结构的功能化调控方面，常常采用化学修饰、电场、磁场等手段，从而达到精准调控的目的。
此外，通过仿生学的原理也可以实现材料的自组装结构构建。
例如，模仿蜜蜂等昆虫的行为，设计自动化的集群系统，实现自组装体系的构建和调控。
三、自组装与调控方法的展望随着自组装材料的应用越来越广泛，对其制备和精准调控的要求也越来越高。
在未来，如何实现自组装结构的快速构建和精准调控，将成为亟需解决的问题。
为此，需要不断针对不同材料和应用场景，研发新的自组装结构和调控方法，推动材料科学的发展。
同时，利用人工智能等技术手段，也可以实现对自组装体系的自动化识别、分类和优化控制，从而进一步提高材料的制备效率和品质。
综上所述，自组装与调控方法已经成为新型功能材料研究中的重要方向之一。
通过自组装结构的构建和精准调控，可以实现材料的多种功能化和应用，为各行各业提供更多的解决方案。
在未来，我们有理由相信，自组装与调控技术将成为材料科学的发展趋势和突破口。
石墨烯通用橡胶复合材料通用橡胶是指一批在国民经济领域最早获得应用的弹性材料。
它具有较长的生产历史，是橡胶工业的主体，使用面广、生产量大。
本文主要涉及的通用橡胶基体材料主要有天然橡胶（含环氧化天然橡胶）、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶。
一、石墨烯/天然橡胶复合材料（GNR）天然橡胶作为一种综合性能优越的可再生天然资源，其具有高弹性、高强度、高伸长率和耐磨性等特点，广泛地应用于航天、国防军工、飞机轮胎、医用弹性体等领域，在我国国民经济建设中占有非常重要的地位。
复合材料的界面性能决定着聚合物/无机填料纳米复合材料的性能。
She等将环氧官能团以及羟基官能团引入天然橡胶分子链中，目的是与氧化石墨烯表面的氧官能团建立氢键作用，以增强GO和橡胶之间的界面作用。
SEM结构表明环氧化天然橡胶乳胶颗粒通过氢键作用聚集在GO片的表面，这种自组装结构抑制了GO片的堆叠和团聚，使得GO均匀分散在天然橡胶中。
相比于纯的ENR，加有0.7%（质量分数）GO的ENR纳米复合材料，拉伸强度增大了87%，200%定伸强度增大了8.7倍。
Bulent等研究了功能化石墨烯片（FGSs）对天然橡胶的机械性能和应变诱导结晶的影响。
所用的FGSs厚度为1.5nm，长度尺寸为数百纳米。
相比于炭黑填充NR，FGS填充NR的起始结晶应变值更低，纯天然橡胶发生结晶时应变值为2.25，而混入质量分数为1%和4%的FGS后，纳米复合材料发生应变诱导结晶时的值分别为1.25和0.75。
相比之下，炭黑（质量分数为16%）添入天然橡胶中并没有显著地改变结晶的临界应变。
小角XRD表明FGS沿拉伸方向发生取向排列，而CB并没有取向或者表现出各向异性。
此外，Yan等还研究了应变诱导结晶对还原石墨烯增强天然橡胶纳米复合材料疲劳裂纹扩展的影响。
结果表明，石墨烯在低应变下会加速NR的裂纹扩展，而在高应变下则阻碍裂纹扩展。
这种行为可能是应变诱导结晶与裂纹尖端空穴化作用相互竞争的结果。
