自纳米化结构金属材料摩擦磨损研究现状

从自纳米化结构金属材料的形成机理及制备方法入手,阐述了表面自纳米化技术的优势,包括工艺简单、无增材处理、纳米结构层呈梯度变化且与基体无明显界限、适用性强等。在此基础上,重点综述了国内外学者对于自纳米化结构金属材料摩擦磨损的研究现状,包括钢铁合金、镁合金、铝合金、钛合金以及其他金属。同时分析出自纳米化结构金属材料摩擦磨损研究存在的问题,包括制备工艺参数的合理选择、高温钛合金表面自纳米化摩擦磨损性能的研究、腐蚀磨损特性的研究等。针对进一步拓展自纳米化结构金属材料的工业应用,提出了该领域未来可行的研究方向,以期为自纳米化结构材料研究提供有价值的参考。

CsPbBr_3钙钛矿/Pt杂化纳米结构中等离激元-激子耦合引起的发光猝灭和辐射速率减小

研究了半导体纳米粒子(SNPs)-金属纳米颗粒(MNPs)耦合导致的SNPs的发光强度猝灭和荧光寿命增强潜在的物理机制,并用传统F?ster共振能量传递(FRET)理论描述和分析实验结果。光致发光光谱(PL)和时间分辨光谱观测表明,SNPs的PL强度发生了明显的猝灭,荧光寿命从17.7 ns到30.8 ns延长了近2倍。这种杂化纳米结构表现出不同于杂化前各独立组分的新的协同相互作用光学性质。胶体化学使杂化SNP_SMNP纳米结构中SNP_S和MNP构成一个新的单元称为等离激子激元(Plexciton)或激子等离子激元(Excimon),这已在一系列杂化结构中被确认。基于泵浦-探测技术的飞秒瞬态吸收(TA)的实验结果证实了这种从激子-等离激元到等离激子的转换。实验结果分析表明,传统F?ster共振能量传递理论不能很好地描述实验结果,在金属存在的情况下,还需要对该理论进一步调整和改进。

聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化石墨烯纳米杂化结构薄膜的设计合成与电致变色性能研究

本文成功地将聚(3,4乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒修饰在氧化石墨烯(GO)纳米片表面,获得了PEDOT/GO杂化纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱对杂化结构的形貌、微观结构、振动能级特征和表面化学状态进行了表征和分析。电化学性能与光吸收性能测试表明,与PEDOT薄膜相比PEDOT/GO杂化结构的电致变色性能获得了显著的提高,PEDOT/GO杂化结构在480 nm处的着色态和褪色态之间的对比度由杂化之前的23.4%提高到了杂化后37.6%,着色时间和褪色时间分别由1800 ms和1500 ms缩短为600 ms和700 ms,着色效率则由杂化前的55.8 cm2/C提高至杂化后的83.4 cm2/C。研究表明PEDOT/GO杂化结构在发展新型电致变色材料方面具有很大的潜力,在智能窗、可见光隐身材料等领域有望获得广泛的应用。

Fe@γ-Al_2O_3一维杂化纳米结构还原水中Cr(VI)研究

针对纳米零价铁(Fe0)易团聚和易被氧化等问题,采用均相共沉淀及后续热还原退火方法制备了20 nm左右的Fe0均匀分散于一维纳米结构的γ-Al_2O_3中,形成Fe@γ-Al_2O_3纳米杂化结构,研究了其对Cr(VI)金属离子的还原能力。结果表明,该杂化结构不仅能够明显提高纳米Fe0的稳定性,而且能大大改进对Cr(VI)的吸附还原降解能力,降解反应符合1级动力学过程。Fe与Al_2O_3摩尔比为2:5的样品去除效果最好,而且去除率随Fe@γ-Al_2O_3加投量的增加而增加,但是加投量达到2.5 g/L时去除速率达到饱和,反应1 h后可以去除95%以上的Cr(VI)。另外,p H为3时最有利于降解反应,去除速率最快。

有机半导体/金属杂化纳米结构中的强耦合相互作用及超快动力学特性

有源表面等离光子学(active plasmonics)是目前表面等离子体光子学研究的一个重要分支,其基本思想是利用―增益‖物质和纳米金属结构相结合形成杂化金属纳米结构,从而克服表面等离子体激元(surface plasmon polariton,SPP)的耗散问题以及实现对SPP光子的外部操作和调制。本文主要针对有机半导体/金属杂化纳米结构,介绍其相关研究结果。结合色散补偿的光谱相干法和超快泵浦-探测瞬态光谱测量技术,分析了J-凝聚/光栅杂化金属纳米结构的静态和瞬态光学特性,揭示了X-SPP的强耦合过程中的相干和非相干相互作用通道,杂化能态的sub/super-radiance现象,以及有机半导体染料中的激子和SPP之间的瞬态相干能量交换过程:―拉比‖振荡。实现了10 fs量级的SPP光学特性的外部相干调制。

铁磁体半导体混杂纳米结构中的巨磁阻效应

研究了在常规GaAs半导体异质结表明沉积纳米尺度的金属铁磁体混杂纳米结构.由于电子隧穿在平行和反平行磁化构型透射几率完全不同,因此具有明显的巨磁阻效应.研究结果表明,系统的磁阻比例强烈地依赖于铁磁条上所施加的电压,可用作一个电压可调的巨磁阻器件.

杂化导电聚合物气体传感器研究进展

导电聚合物是包含有sp2杂化结构的共轭聚合物,可以使电荷离域传输。本文介绍了导电聚合物分别与碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒杂化复合,研究其吸附、催化反应、电荷传输等方面的性能。共轭聚合物与纳米颗粒相互作用或产生响应,可以作为敏化剂来提高纳米颗粒的敏感性,降低检测限,缩短响应时间,提高对惰性物质的选择性,进而提高传感器性能。本文主要论述了一些经过杂化的导电聚合物化学电阻传感器用于气体检测的现状以及杂化传感器未来的发展方向。

三种多糖纳米SiO_2复合体的红外光谱研究

在超声波作用下 ,分别制备了不同浓度茯苓多糖 (PC3)、黄原胶、魔芋多糖等多糖的纳米 Si O2 复合体 ,并用红外光谱对其进行了表征。结果表明 :用多糖处理的纳米 Si O2 的某些特征吸收峰的强度明显减弱或消失 ,Si- O键的特征吸收峰向低波数方向移动 ,且随着多糖浓度增大 ,向低波数方向移动增大。并对三种多糖与纳米 Si O2 的作用机理进行了初步探讨。

显微技术发展及其在生物科学中的应用综述

简要概述显微技术的发展。着重介绍两类扫描探针显微镜即扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)在生物科学研究中的应用,具体指STM在对核酸、蛋白质、生物膜研究中的应用和AFM在生物分子领域、细胞器和细胞表面领域、微生物领域及纳米材料领域等方面研究中的应用。

从“杂化”说开去——材料创新的一种重要途径

;阐述了“杂化”的基本概念,讨论了在涂料领域中材料杂化的主要技术途径,以及杂化材料的应用前景。

钠离子电池金属硫化物负极材料的研究进展

由于全球有限的锂资源无法满足巨大的能源市场需求,而钠元素与锂元素处于同一主族,其性质相似,且钠具有资源丰富以及成本低等优势,使得钠离子电池有望成为极具发展前景的储能装置。但是,钠离子电池存在以下劣势:(1)钠元素的相对分子质量大于锂元素,致使其理论能量密度低于锂离子电池;(2)钠离子半径大于锂,充放电过程中钠离子脱嵌困难。因此,电极材料的合理设计与高效合成是提升钠离子电池性能和降低成本的关键。目前,钠离子电池的研究进展较快并取得了一定的成果,研究热点主要集中在钠离子嵌入机理、电池能量密度提升、循环性能改善等方面。金属硫化物种类丰富,具有相对较高的理论比容量和能量密度,适合用作储能钠离子电池负极材料。但金属硫化物自身存在导电性差、体积膨胀剧烈、首次库伦效率低、钠离子扩散缓慢等缺点,同时电池的性能又取决于电极材料的形貌、结构和颗粒尺寸等。因此,需对材料进行一系列结构调控以及相应机理研究来提高其电化学性能。本文主要从纳米形貌调控和材料复合两个方面对金属硫化物最新的研究进展进行综合概述,并对钠离子电池金属硫化物负极材料的未来发展方向进行了评述及展望。

表面机械滚压处理(SMRT)316L不锈钢梯度纳米层在腐蚀介质下的摩擦学行为研究

采用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)技术在316L奥氏体不锈钢表面构筑了梯度纳米结构层.利用透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪等分析其微观组织、力学性能等基础上,重点探讨了SMRT前后316L在1 mol/L HCl溶液(以纯水环境作为对比组)中的摩擦学行为.结果表明:经SMRT加工后316L表面梯度纳米晶层厚度达200μm以上,表面硬化层厚度超过1.5 mm,表面硬度提升至基体近2倍;SMRT大大减缓了材料磨损,与基体试样相比,SMRT试样在腐蚀介质下减摩效果比纯水环境更明显,且在腐蚀环境下表现出优异的耐腐蚀性能,其磨损机制由处理前伴随严重剥落特征的疲劳磨损和磨粒磨损转变为轻微疲劳磨损.因此,316L不锈钢机械滚压梯度纳米层在腐蚀服役环境下具有较高的潜在工程应用价值.

生物质炭基材料在有机催化转化中的应用

近年来,生物质因具有富碳可再生、储量丰富、环境友好、价格低廉等特点被作为原料广泛应用于制备生物质炭基材料。本文综述了以生物质为原料衍生炭基材料作为催化剂在有机转化反应中的相关研究进展,重点介绍了杂原子掺杂、金属杂化策略所制备炭基催化材料在液相催化加氢、氧化、偶联等有机转化反应中的催化性能,进而阐明了炭基催化剂与催化活性之间的构效关系。最后,本文总结了生物质炭基催化剂在有机催化反应中的优势,指出了目前生物质衍生炭基催化剂材料合成和有机转化研究领域面临的挑战,并对此领域的未来发展趋势进行了分析与展望。

纳米硅基负极材料研究进展

硅基负极材料被视为最具潜力的下一代负极材料,但也存在诸如体积膨胀、材料极化等问题。针对硅基负极材料存在的问题,研究者尝试了不同的改进策略,其中之一就是材料纳米化。根据硅材料纳米化结构设计的不同,研究人员对不同维度的纳米硅材料进行研究,包括零维、一维、二维、三维纳米硅材料。文章综述了几类纳米硅材料的研究进展,并对纳米硅材料的优势及不足进行简要总结。

铝氢化钠储氢性能及其改进方法研究进展

配位氢化物NaAlH_(4)具有较高的储氢密度且生产成本低廉,是一种典型的储氢材料;然而,较高的脱氢温度、较慢的氢吸放速率及较差的可逆性限制了其实际应用。作为一种很有前途的车载储氢介质,其储氢性能的改性研究长期备受关注。论述了NaAlH_(4)储氢性能及其改进方法,阐明了添加催化剂和结构纳米化2种基本改进方法的原理,也阐述了理论模拟在研究NaAlH4储氢性能中的重要促进作用。

实现受激光发射探索S i基激光器

本文首先评论了近5年来各类Si基纳米材料在光增益和受激光发射特性研究方面所取得的最新进展.进而指出,晶粒有序的小尺寸和高密度纳米晶Si(nc-Si),具有载流子三维量子受限的局域化纳米结构和具有高激活浓度Er掺杂的nc-Si:Er/SiO2纳米薄膜,将是实现Si基激光器的主要有源区材料.最后,对这一领域的今后发展趋势进行了初步展望.预计在今后的3～5年内,实现Si基激光器的探索性研究高潮即将到来,并极有可能获得重大突破性进展,即在进一步提高发光效率的基础上,实现稳定可靠的光增益和受激光发射特性.而后再用3～5年的时间,通过优化结构形式与工艺技术,研制出具有器件实用化水平的Si基激光器.