小角X射线散射表征非晶合金纳米尺度结构非均匀

表征纳米尺度结构非均匀对于理解非晶合金的变形、弛豫等动力学行为至关重要.受时空尺度限制,非晶合金纳米尺度结构非均匀的实验表征具有很大的挑战性.本文针对一种典型的锆基非晶合金,开展了同步辐射小角X射线散射原位拉伸实验.通过对散射曲线的定量分析,揭示了非晶合金在纳米尺度的非均匀结构图像.首先,Porod散射曲线呈现正偏离行为,表明非晶合金属于非理想两相散射体系,两相界面弥散且任一相内都存在电子密度涨落.基于散射曲线的Guinier定律分析,进一步揭示非晶合金中散射体形状远偏离球形,其特征尺度主要分布在0.8—1.6 nm之间,且在弹性变形阶段几乎不变.最后,通过Debye相关函数分析,发现这些纳米尺度散射体仅在1 nm之内存在强关联,符合非晶合金短程有序、长程无序的结构特征.研究结果表明非晶合金中存在具有复杂空间分布的纳米尺度非均匀结构.

华中科技大学材料科学与工程学院教授鲍立飘 研究新型碳材料性质 探索亚纳米尺度结构

碳元素是个大家庭,有众多同素异构体。“结构决定性质”,虽然都由碳原子构成,但由于其不同的原子排列,这些同素异构体物理性质差别极大。在科学界的探索中,很多新型碳材料在不断被发掘。20世纪末被发现的富勒烯、21世纪初被发现的石墨烯就是其中的新型碳材料代表。富勒烯由于其独特的球状分子结构,在材料科学、电子学和纳米技术方面具有明显的应用潜力。石墨烯具有优异的光、电、力等物理特性。

高温处理过程C/C复合材料微结构演变规律

对热解炭基、热解炭-树脂炭基C/C复合材料进行了1 500、1 800、2 100、2 500℃高温热处理。采用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪,对不同热处理温度及未进行热处理的2种C/C复合材料纳米尺度结构进行了表征;采用扫描电子显微镜、压汞仪,检测了其微米尺度孔隙缺陷。结果表明,随热处理温度的增加,微米尺度C/C复合材料的孔隙率逐渐增加,材料中裂纹型孔隙缺陷在热处理过程中,没有沿裂纹尖端的应力集中区域扩展,而是沿裂纹的宽度方向变化;纳米尺度C/C复合材料炭结构向理想微晶结构转变,缺陷逐渐减少,其变化趋势和微米尺度孔隙率的变化很相似。随热处理温度的增加,纳米尺度1-d002与微米尺度孔隙率呈线性关系趋势,并据此获得了用微米尺度孔隙率变化表征C/C复合材料石墨化度的经验公式。

高熵陶瓷固溶结构的透射电镜研究

高熵会带来热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应,通过高熵设计来提高陶瓷材料的性能是目前研究的热点,而通过透射电镜揭示高熵结构及其与性能相关性的研究还很缺乏。本研究以相应金属氧化物、碳化硼和石墨为原材料,在制备高熵硼化物和高熵碳化物粉体的基础上,利用放电等离子体烧结制备得到高熵(TiZrHfNbTa)B2和(TiZrHfNbTa)C陶瓷。采用透射电子显微镜及其能谱分析手段对两种高熵陶瓷进行了纳米尺度和原子尺度的结构表征,发现过渡金属元素固溶后保持了晶体结构的完整性,五种元素分布均匀,但在原子尺度存在固溶元素的浓度振荡、原子离散和晶格应变。本工作获得的原子尺度的固溶结构信息将有助于对高熵陶瓷构效关系的理解,并为高熵陶瓷的组分和结构设计提供实验依据。

人类“铸造”出小于25纳米三维金属物件

美国哈佛大学和麻省理工学院的科研人员近日用金银等材料铸造出无机纳米颗粒。这项重大突破或可对激光技术、显微术、太阳能电池、电子器件、环境监测、环境试验、疾病监测等领域产生促进作用。DNA纳米技术是利用脱氧核糖核酸或其他核酸分子的自组装特质,来构建出可操控的新型纳米尺度结构或机械。

基于纳米压印技术的遗态仿生设计各向异性超疏水木材

采用纳米压印技术与硅烷化接枝改性处理相结合的方法,将遗态材料茭草叶表面的微纳米槽棱构筑于木材表面,得到遗态仿生各项异性超疏水木材.通过SEM、EDS、XRD、FTIR以及WCA对试样的微观形貌、化学元素组成、表面化学状态以及润湿性进行表征.结果表明:遗态仿生各向异性超疏水木材表面具有与茭草叶类似的微观形貌;其水接触角为158°,表现出超疏水性能;此外,其表面的水滴在翻转至垂槽方向时,水滴粘附在试样表面没有滴落,而平槽方向上水滴迅速滚落,表现各项异性.同时,经不同温度蒸煮处理后对其稳定超疏水性进行了测试,结果表明其水接触角均大于150°,仍具有超疏水特性,制备的超疏水木材表面具有耐久性与耐候性.

PZT铁电薄膜纳米尺度畴结构的扫描力显微术研究

利用扫描力显微术中压电响应模式原位研究了 (111)择优取向的PZT6 0 4 0铁电薄膜的纳米尺度畴结构及其极化反转行为 .铁电畴图像复杂的畴衬度与晶粒中的畴排列和晶粒的取向密切相关 .直接观察到极化反转期间所形成的小至 30nm宽的台阶结构 ,该台阶结构揭示了 (111)取向的PZT6 0 4 0铁电薄膜在极化反转期间其畴成核与生长机理主要表现为铁电畴的纵向生长机理 .

叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性

基于金属纳米结构增强光与物质的相互作用,调控光学响应是光学前沿研究。金属纳米结构能显著增强电磁场和热点空间位置调控,是表面等离激元器件应用的关键。借鉴衍射光学元件设计思想,文中提出一种简单的多尺度叠层圆柱台(double stacked nanocone,DSC)金属纳米结构,实现近/远场深度调控。在给定激发条件下,DSC纳米结构中腔模与局域表面等离激元模式间产生杂化,实现多尺度级联场增强,远场响应也得到有效调制,且"热点"能有效地定位到纳米结构的上表面。进一步,提出并研究了掩模重构的纳米加工方法,低成本、可控地制备了DSC纳米结构,工艺控制是三台阶DSC器件特性的关键,实验结果与理论设计一致。

非蒸散型薄膜吸气材料研究进展

非蒸散型吸气薄膜是大型超高真空系统设备维持超高真空的重要材料,近来又成为基于物联网应用的MEMS器件维持可靠性和长寿命的关键材料。本文综述了非蒸散型薄膜吸气剂的基本原理、材料体系和制备技术,介绍了国内外吸气薄膜的材料现状、结构与性能、多功能化的最新进展,讨论了增大比表面积、调控纳米级精细结构的调控、实现多功能化和提高沉积精度是未来吸气薄膜技术的发展趋势。

湖北省人民政府关于2003年度科学技术奖励的决定

各市、州、县人民政府,省政府各部门: 为激励优秀科学技术人才脱颖而出,奖励为我省科技创新做出贡献的科学技术人员,根据《湖北省科学技术奖励办法》的规定,经省科学技术奖励委员会严格评审,省人民政府决定: 一、授予"用正电子微探针研究先进材料的纳米尺度结构"