不同取向下单晶铁纳米线拉伸行为的模拟研究

本文利用分子动力学模拟的方法研究了不同取向、尺寸和温度因素对单晶体心立方铁纳米线的拉伸变形行为的影响.铁纳米线轴向初始取向分别为<001>、<110>、<111>、<102>、<112>,模拟了不同温度(10~700 K)和不同尺寸范围(1.5~5 nm)下的变形机制.研究结果表明取向、尺寸和温度会显著影响单晶体心立方铁纳米线的拉伸变形行为.分子动力学模拟结果表明,直径为2 nm的<001>铁纳米线在300 K的拉伸载荷下,主要通过孪晶的模式发生变形,最后拉伸取向转变为<110>.而在700 K下,<001>铁纳米线的拉伸变形模式由滑移主导.不同初始取向在不同温度和尺寸下其变形机制截然不同,这导致了铁纳米线不同的力学性能.本文系统性地研究了在不同取向下的铁纳米线变形机制随尺寸和温度变化发生的转变.

氧化铁纳米线阵列的溶胶-凝胶模板法制备与表征

ent, the size distribution and the micro structure of TiO2 on the cross section of Nafion membrane were discussed. Result s show that the quantity of Ti(OBu)4 and TiO2 in Nafion depends on the soaking solvent. A correlation between the water content in Nafion and the quantity of T iO2 formed was observed. However, the morphologies and the grain size distributi on of nanocrystalline TiO2 in Nafion was not influenced by the water content in Nafion. EDAX analysis indicated that the line and surface distribution of every element content on the cross section of

阳极氧化铝模板中直接直流电沉积铁纳米线

本文提出了一种在多孔阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide)模板中直接直流电沉积铁纳米线的新方法。采用阶梯降压法减薄致密的阻挡层,以Al基底为阴极,铂电极为阳极,直接在制备AAO模板的装置中进行直流电沉积。用SEM对制备的AAO模板及铁纳米线进行了形貌表征,结果表明:制备的铁纳米线分布均匀,直径约为50nm,粗细与模板的孔径基本相同。本实验工艺简单,同时避开了AAO模板薄、脆、易碎的特点,从而使制备大面积的铁纳米线成为了可能。

铝基磁性铁纳米线阵列吸波材料的制备与吸波性能

采用铝基板阳极氧化-电沉积制备了磁性铁纳米线阵列。吸波性能测试表明，铝基磁性铁纳米线阵列吸波材料吸波层厚度仅为几十微米时，最大反射衰减可达到-6．5dB。将铝基板喷砂预处理可改变随后阳极氧化铝膜结构；与未经喷砂预处理的铝基板相比，经喷砂预处理的铝基板阳极氧化-电沉积制成的铝基磁性铁纳米线阵列吸波材料吸波性能较好，吸收频带较宽；在8～18GHz频段，喷砂试样反射衰减均在-2dB以下。

铁纳米线的制备与电磁吸波性能研究

针对球形铁磁颗粒密度较大、易磁化产生涡流损耗的缺点,用一个简单的化学还原法在常温常压下制备了铁纳米线。将质量分数为40%的铁纳米线颗粒与石蜡混合,制得测试样品。结果表明:最小反射损耗达到了-27dB,而且在C波段和Ku波段都有着良好的吸波性。这主要是由于铁纳米线结构具有高各向异性、较大的比表面积等使其形成了更多的界面极化和界面反射,从而提高了电磁吸波性能。同时,采用的原位还原法操作简单、温和,且不需要特殊要求,成本低、耗时短,能够用于工业生产。

铁纳米线阵列组织结构对其吸波性能的影响

利用阳极氧化铝膜模板组装磁性铁纳米线阵列,具有优异的宽频微波吸收性能。制备不同组织结构的铁纳米线阵列,通过数码相机、场发射扫描电镜及微波吸收测试等手段,分析研究了铁纳米线阵列组织结构对其吸波性能的影响。结果表明:对铝基板进行表面喷砂处理,可以获得取向各异的金属铁纳米线,纳米线垂直于氧化膜表面生长;铁纳米线的取向各异使得其微波吸收性能有很大改善;在4～18GHz频带范围内微波吸收率提高,且吸波频带展宽。

铁纳米线阵列的结构与微观磁性

采用电化学方法制备了平行排列的Fe纳米线阵列.利用透射电镜、X-射线衍射、物性测量系统和穆期堡尔谱分别对样品的形貌、晶体结构、宏观磁性和微观磁性进行了研究.结果表明样品形状均匀,但沿纳米线方向有晶体织构,且存在着很强的形状各向异性.利用结果,结合计算机模拟,对样品中原子磁矩的分布进行了讨论.

铁纳米线-氮化硼纳米管复合结构的形成及其压缩性质的模拟研究

通过分子动力学理论计算方法对铁纳米线(FeNW)在氮化硼纳米管(BNNT)内的形成及其复合结构(FeNW@BNNT)的压缩性质进行了模拟研究。通过对充以铁原子的BN(5,5)和BN(8,8)纳米管的进行结构优化可以发现,在BN(5,5)纳米管轴线上能生成稳定的一维FeNW,而BN(8,8)纳米管内形成呈螺旋状的三束绞缠的FeNW。其径向分布函数表明在BN(5,5)内生成的FeNW具有良好的一维性且原子分布均匀等特征。通过对BN(5,5)与FeNW@BN(5,5)轴向压缩及其能量分析,可以发现它们虽具有相同屈曲应变,但屈曲前FeNW@BN(5,5)的弹性系数稍大于BN(5,5),且FeNW@BN(5,5)抗压屈曲能力也明显较强。

铁纳米线阵列的制备及磁性质

使用电化学沉积方法，在有序的氧化铝模板（AAO）孔洞中制备了铁纳米线有序阵列．用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、对样品的结构、形貌、进行表征和观测．XRD的结果表明所制备的样品为纯的立方面心铁．SEM的图片清晰地说明铁纳米线阵列是大面积、高填充率和高度有序的．TEM的结果显示纳米线直径均匀、表面光滑且长径比大．磁测量的结果表明纳米线阵列的易磁化轴是垂直于模板表面的。

铁纳米线对水中Cu^(2+)的吸附性能及机理

为研究n ZVI(纳米零价铁)材料对水中Cu^(2+)的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的n ZVI,即FSCNs(铁纳米线,Fe@Fe_2O_3core-shell nanowires).通过批处理吸附试验研究p H、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ(Cu^(2+))、反应温度等因素对Cu^(2+)去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu^(2+)的吸附特性,并利用SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)等表征手段探讨FSCNs对Cu^(2+)的吸附机制.结果表明:(1)在p H为5、离子强度为0.01 molL、FSCNs投加量为0.5 gL、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu^(2+)产生的吸附容量最大,为387.6 mgg.(2)FSCNs对Cu^(2+)的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu^(2+)的吸附更符合准二级动力学模型(R^2≥0.992),表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果(R^2≥0.992);该吸附过程是自发的吸热反应[ΔG^0(吉布斯标准自由能)<0,ΔH^0(标准焓变)>0].(3)大部分Cu^(2+)在加入FSCNs后转化为Cu、Cu_2O和Cu O,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu^(2+)的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu^(2+)的最大吸附容量为387.6 mgg,能快速高效吸附水中的Cu^(2+),应用前景良好.

一维梯度铁纳米线的制备与表征

用氧化铝模板法和电化学沉积法控制合成了一维梯度直径铁纳米线。通过匀速减小氧化铝模板二次氧化的氧化电压,获得了具有一维梯度孔径的氧化铝模板,在此模板中利用电化学沉积法生长了具有一维梯度直径的铁纳米线。用扫描电镜和透射电镜对梯度直径铁纳米线进行表征,结果显示:铁纳米线呈细长锥形结构;沿长度方向,铁纳米线的直径具有梯直径变化,直径变化范围为12~31nm。

铁纳米线磁行为的微磁学模拟与研究

通过微磁学模拟的手段对用电化学沉积法制备出的呈圆柱形的铁纳米线在常温下的磁行为进行了系统的研究 ,结果表明不同形状参量的铁纳米线都表现出磁各向异性 ,矫顽力随纳米线直径变化近似呈现平方反比关系 ,而对每一固定的直径 ,矫顽力随纳米线长度的增加而增大 ,最后趋向定值 .磁滞回线形状、静态磁矩分布和反转机制等都随纳米线的直径和长度的变化而变化 ,对相应的规律给出了明确的解释 .模拟结果显示实验上尚不能制备出的直径为 5nm的纳米线呈现一致反转机理 。

α-铁纳米线阵列的磁矩分布

在多孔阳极氧化铝（AAO）模板中,采用电化学方法制备出α-铁纳米线阵列复合膜.用透射Mossbauer谱（MS）、内转换电子Mossbauer谱（CEMS）和微磁学模拟对直径为60nm的α-铁纳米线阵列进行了内部和端面磁矩分布的研究.透射 Mossbauer谱的结果表明,α-铁纳米线阵列内部磁矩很好地平行于纳米线长轴方向,而内转换电子Mossbauer谱观察表明,位于纳米线阵列端面,磁矩偏离纳米线的长轴方向分布,由二、五峰的强度计算出平均偏角为24.0°.另外,用微磁学模拟方法对不同深度的磁矩分布做了数值统计,结果表明,在纳米线内部磁矩严格地平行于纳米线轴,越趋近两端,平均磁矩与纳米线轴的夹角越大.磁性测量结果表明α-铁纳米线阵列宏观磁性表现出很强的磁各向异性.

一种输尿管支架管纳米铁牵引线的抗张强度及生物相容性研究

目的评价一种新型输尿管支架管纳米铁牵引线的抗张强度及生物相容性。方法分别对纳米铁牵引线的抗张强度及用膀胱镜拔除普通输尿管支架管的拔管阻力进行测量并分析比较。在SD大鼠背部脊柱左侧肌肉组织中植入普通手术缝线作为对照组,在SD大鼠脊柱右侧肌肉组织中埋入纳米铁牵引线作为实验组,分别于术后1、2、4、6、8、12周取标本,HE染色,光镜观察,根据软组织植入物生物学定级评分方法对两组植入物所引起的组织学反应进行反应灶厚度定量、反应灶定性及接触面定性评分,并对得分进行对比分析。结果纳米铁牵引线的抗张强度显著大于输尿管支架管拔管阻力(P<0.05)。术后两组植入丝线周围组织都表现出典型的异物慢性炎症反应,组织学可见两组植入丝线周围都以单核巨噬细胞系统浸润为主,并可见吞噬丝线纤维或纳米铁颗粒的异物巨细胞。生物学定级评分比较结果显示,术后1周时两组间反应灶厚度定量评分及接触面定性评分差异有统计学意义(P<0.05),其余各时期评分两组间无明显差异(P>0.05)。结论纳米铁牵引线具有良好的抗张强度和组织相容性。

模板组装Fe纳米线阵列及其微结构

铝在硫酸溶液中经直流阳极氧化,得到多孔铝阳极氧化膜（AAO）.以AAO膜为模板,通过交流电沉积的方法,在 AAO模板孔内成功组装了Fe纳米线、TEM分析表明,Fe纳米线的长度约为2.5μm,其长度分布十分均匀;粗细均匀,直径约为25nm XRD实验分析证实,所制备的Fe纳米线为α-Fe.选区电子衍射（SAED）实验分析表明α-Fe纳米线具有单晶结构.

电化学沉积Fe纳米线的结构

利用电沉积方法在多孔阳极氧化铝模板中制备了高度有序的Fe纳米线阵列．分别用场发射扫描电镜（FESEM）、高分辨场发射透射电镜（HRTEM），选区电子衍射（SAED）和X射线能谱仪（EDX）对样品进行了形貌、晶体结构及成分的表征．利用球链模型解释了纳米线底端的反磁化过程，分析了磁矩发生偏转的原因．结果表明：Fe纳米线直径约65nm，长度约60μm，是具有（110）面择优取向多晶结构；在纳米线的中间部分，表面光滑，内部结构均匀，而在纳米线与电极接触的端点处由直径约8～15nm的块状晶粒组成，并且块状结构之间存在明显的间隙．

磁性金属Fe纳米线的制备及其性能

本文尝试采用纳米Au颗粒作为催化剂,利用化学气相沉积法合成铁纳米线。并着重研究了不同沉积温度对纳米线生长过程的影响。研究结果表明,过低沉积温度无法分解二茂铁,而过高沉积温度则会导致二茂铁高温分解副反应发生,生成大量碳颗粒,从而阻碍铁纳米线的生长。作者在600℃沉积温度下,以二茂铁为反应前驱体和蓝宝石作为基板,通过纳米Au颗粒的催化作用首次成功获得了大批量的铁单晶纳米线,并进一步揭示了纳米线的气-固生长机制。此外,本文还对合成的单晶Fe纳米线的磁各向异性进行了探讨。

核壳结构纳米铁活化过硫酸盐降解HBCDs的研究

本文旨在建立一种新型的高效去除持久性溴代阻燃剂-六溴环十二烷(HBCDs)的方法。为此,制备了具有核壳结构的纳米零价铁(Fe@Fe_2O_3),用其活化过硫酸盐(S_2O_8^(2-))对HBCDs进行降解去除,并研究了体系p H值、物质的量比、HBCDs初始浓度对降解效率的影响。结果表明:Fe@Fe_2O_3活化S_2O_8^(2-)可产生大量强氧化性自由基,在酸性条件下的降解效率要高于中性和碱性;Fe@Fe_2O_3活化S_2O_8^(2-)的效果要好于Fe2+,当物质的量比为3∶1时,对HBCDs的降解效果最佳,可达70%。可见,改性制备的Fe@Fe_2O_3活化S_2O_8^(2-)可以成为一种较为有效的降解HBCDs技术。

消磁场对纳米铁磁线磁畴壁动力学行为的影响

为了实现基于磁畴壁运动的自旋电子学装置,掌握磁畴壁动力学行为是重要争论之一.研究了在外磁场驱动下L-型纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为.通过微磁学模拟,在各种外磁场的驱动下考察了纳米铁磁线磁畴壁的动力学特性;在较强外磁场的驱动下,在不同厚度纳米线上考察了纳米线表面消磁场对磁畴壁动力学行为的影响.为了进一步证实消磁场对磁畴壁动力学的影响,在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下分析了磁畴壁的动力学行为变化.结果表明,随着纳米线厚度和外驱动磁场强度的增加,增强了纳米线表面的消磁场的形成,使得磁畴壁内部自旋结构发生周期性变化,导致磁畴壁在纳米线上传播时出现Walker崩溃现象.在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下,发现辅助磁场可以调节消磁场的强度和方向.这意味着利用辅助磁场可以有效地控制纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为.

几种常见的石墨烯制备方法及其改性研究

石墨烯作为一种新型的材料近年来引发了世界各地科技工作者的巨大兴趣,仅在2010年相关论文就高达3000余篇,康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)和安德烈·海姆(Andre Geim)因为研究石墨烯取得的成果获得了2010年诺贝尔物理学奖,石墨烯的制备及其改性研究已经成为一个重要的科学研究方向。