一、特殊纳米结构的化学自组装(论文文献综述)
陈海舰[1](2021)在《微颗粒对超声空蚀损伤的影响》文中研究说明空蚀是一种常见水力现象,会造成材料表面破坏,机械性能下降、产生噪音和振动。这不仅影响设备的正常运行,还会降低其使用寿命,造成巨大经济损失。目前空蚀影响因素和诱发机制尚不明确。因此研究空蚀的影响因素和诱发机制对抑制和利用空蚀有深远的意义。本文使用超声振动空蚀实验装置,系统的研究了实验条件、微颗粒、润湿性对超声空蚀的影响。采用空蚀坑数量法表征了空蚀的破坏程度。使用激光共聚焦显微镜结合Image J软件统计了采集区内的空蚀坑数量。使用光学显微镜对空蚀后样品表面的宏观形貌进行了观察,使用纳米压痕仪对空蚀后样品表面的硬度进行了检测,使用扫描电子显微镜对空蚀坑及周围结构进行了微观形貌研究,探讨了不同实验条件下空蚀过程和诱发机制。研究结果如下:不同实验条件会对空蚀的破坏程度和空蚀坑的表面形貌和微观结构产生重要影响。聚四氟乙烯的空蚀损伤形式为塑性变形和小裂纹,纯铝和45#钢的空蚀损伤形式为空蚀坑,45#钢空蚀坑周围具有彩虹环。随空蚀时间增长空蚀破坏程度增大。无水乙醇中空蚀坑周围纳米结构呈现花状,甘油纯水溶液中空蚀坑中心有“浮岛”结构,自来水中生成的空蚀坑周围形成了纳米多层片状结构。该结构是空蚀-腐蚀耦合作用产生的,与超声作用时间有很大关系,SO42-对多层结构的形成起到促进作用。空蚀破坏程度随SiO2悬浮液浓度的增大先增大后降低,存在一个临界浓度为1g/L,在此浓度时空蚀破坏程度最大。随着粒径的增大,空蚀破坏程度降低,但空蚀坑的坑径随微颗粒粒径的增大而增大。大部分微颗粒会导致更严重的空蚀破坏。但添加Al微颗粒可以抑制超声空蚀破坏。与添加未改性的SiO2相比,45#钢在疏水SiO2悬浊液中空蚀后,样品表面空蚀坑密度降低,空蚀坑深度较浅。疏水45#钢在纯水中空蚀后,空蚀坑密度也降低,空蚀坑周围没有发现纳米结构。疏水SiO2颗粒和疏水45#钢表面都抑制了空蚀破坏,讨论了润湿性抑制空蚀破坏的机制。
杜一然[2](2021)在《离子液体-共价有机框架杂化材料的设计、制备及催化应用》文中提出离子液体-共价有机框架(Ionic liquid-covalent organic framework,IL-COF)杂化材料同时具备了 COFs材料可控的孔隙结构、高比表面积、丰富的表面性质和ILs特殊结构调控的高选择性优点,为多相催化反应过程提供了高效催化剂的分子设计思路。开发高活性、高选择性、高稳定性的IL-COF杂化材料是实现其在催化领域应用的关键及难点。本论文以山梨醇脱水和二氧化碳环加成为典型催化反应过程,发展了多种IL-COF材料合成的新方法,重点阐明了其构效关系,提出ILs和多孔COFs协同催化的新策略,开展了四项创新性的研究工作如下:(1)发展了一锅法原位自组装制备BIL-COF(Br(?)nsted ionic liquid,BIL)固体酸催化材料的方法,解决了山梨醇脱水反应中异山梨醇产率低的问题。考察了BILs添加量对BIL-COF杂化材料的结晶性、孔结构、形貌和酸度的影响规律。从表征和实验两方面,揭示了 BIL-COF材料中BILs和COFs主客体间的氢键相互作用。讨论了原位自组装法和直接浸渍法两种不同杂化材料的制备方法在山梨醇脱水制备异山梨醇中的催化差异性。最优条件下,可催化山梨醇脱水合成异山梨醇收率达97%,是目前文献报道最高值。(2)通过化学接枝的方法,制备了多孔PIL-COF(Poly(ionic liquid)s,PIL)碱催化材料,实现了温和条件下山梨醇的高效转化。通过表征分析,获得PILs负载量与PIL-COF的结晶度、孔隙率和碱含量的规律性认识,证明了 PILs和COFs复合成功。明确了 PIL-COF杂化材料的碱含量、碱强度和多孔结构是影响催化效率的关键因素。考察了反应温度、时间、催化剂用量和溶剂比例对脱水反应效果的影响规律。在140℃下反应12h,PIL-COF催化山梨醇合成异山梨醇产率达到83%,优于单一 PIL。通过中间体的检测,提出碱催化山梨醇和DMC制备异山梨醇的反应机理。(3)通过表面官能化和界面生长的方法,设计了新型核壳结构的PPIL@COF(Porouspoly(ionicliquid),PPIL)杂化材料,实现了温和条件下的CO2高效转化。通过表征分析证明了 PPIL@COF的核壳结构。探究了 PPIL和COFs的比例对PPIL@COF杂化材料的催化位点含量、CO2吸附能力和环加成反应性能的影响。揭示了界面羟基与溴离子的协同催化作用。所合成的PPIL@COFA-40在无溶剂和无助剂的温和条件下(100℃),催化环氧化物和CO2制备环氧碳酸酯的产率达到93~96%。(4)采用硬模板和原位聚合相结合的方法,合成了同时具有微孔和大孔结构的PIL-MCOF(MacroporousCOF,MCOF)催化材料,增强了 CO2的吸附量和底物的扩散传质,解决了环加成反应中反应温度苛刻的问题。通过调节模板剂的尺寸大小、含量和PILs负载量,获得了一系列不同孔道结构和催化位点含量的催化材料。实验结果证明了 PIL-MCOF微孔结构提高孔容,增强CO2吸附和大孔结构提高扩散传质的多功能性。在没有金属和助催化剂的条件下,PIL-MCOF杂化材料可在90℃,CO2压力1 MPa下高效催化环加成反应,碳酸丙烯酯的产率达到99%。
石高丽[3](2021)在《功能化颗粒自组装构建智能材料研究》文中进行了进一步梳理自组装技术是目前材料科学与工程领域中一个十分重要的理论概念和制备技术,以颗粒为原料进行自组装有利于更加方便地设计构建新的功能材料。本论文发展了刺激响应颗粒在材料表面的自组装技术,实现了单层、多层自组装;通过刺激响应性的P(NIPAM-AA)基颗粒制备了单层功能化新材料。对P(NIPAM-AA)颗粒进行了改性与表面反应研究,获得了改性的刺激响应颗粒,实现了颗粒表面功能基团的控制。通过P(NIPAM-AA)颗粒与玻璃上氨基的反应,首先制备了结合单层颗粒的玻璃片以及表面的功能基团不同的颗粒,并在已组装颗粒的玻璃片上利用颗粒之间的酰胺化反应进行循环多次反应,使P(NIPAM-AA)颗粒能够进行多层组装,并对上述颗粒及玻璃表面的形态、颗粒层厚度以及响应性进行了研究,最终获得了厚度为1μm的多层P(NIPAM-AA)颗粒玻璃,并发现其具有一定的防紫外功能。进一步使用P(NIPAM-AA)/Fe3O4、P(NIPAM-AA)/WO3功能化的颗粒进行颗粒与纤维的组装研究。首先将P(NIPAM-AA)/Fe3O4颗粒自组装在聚酯织物上,并对其进行亲疏水性能的测试,对温度具有一定响应性,得到的相应织物具有亲油疏水性能,可用于油水分离。将P(NIPAM-AA)/WO3颗粒通过上述技术组装在聚酯织物、粘胶纤维、玻璃、聚PVC细管及硅胶细管中,并进行表征,扫描电镜证明已组装上去,在织物、玻璃及细管上的组装表明具有良好的表面形态;在紫外光的照射下实现了催化甲基橙脱色,脱色率达91.38%,该研究在废水处理方面具有很好的潜在应用价值。
黄兆岭[4](2020)在《柔性金属纳米结构执行器制造关键技术及其应用研究》文中研究表明柔性电子器件主要以柔性材料为基底薄膜层,结合微纳米集成制造工艺设计制造具有传感,数据存储以及能源转化等多种功能的元器件,在航空航天、生物医疗、信息传感等领域有广阔的应用前景。基于MEMS微执行器件的医疗器械发展日新月异,作为柔性医疗器械的关键元件,微电极阵列执行器件受到了广泛的关注。微电极阵列(MEAs)作为执行器关键元件,可对神经或肌肉进行电刺激,记录来自神经细胞的动作电位,从而实现在活细胞组织和电子设备间的传导。然而,常规微电极器件存在高电阻抗,低粘附以及生物相容性差等缺陷,导致其在医学检测、生物传感、微机器人等应用中遇到了诸多困难。其中最主要的是电极在植入体内电阻抗过大,导致刺激和记录过程中需要施加大电流,这种现状不仅将严重损伤接触位置皮肤和组织,而且还将极大的降低其金属和高分子层之间的粘附力,导致微电极器件快速失效。另外由于高分子柔性材料与金属涂层之间的杨氏模量不匹配问题,导致柔性电极在长期植入过程中金属层涂层很容易脱落。因此,为了开发出具有粘附力高,阻抗低的柔性电极器件,针对制造过程中的关键技术工艺进行改进具有重要的科学意义和应用价值。本论文通过反应离子干法刻蚀以及软光刻中的微接触印刷方法研究如何通过新的工艺方法加工制备具有不同纳米结构的微电极执行器,使其具有低阻抗性能,高粘附性能以及优良的拉伸扭转性能。本文基于神经刺激/记录中重要的执行电子器件柔性微电极阵列为主要研究对象,重点关注具有纳米结构的柔性电极执行器件制造领域的关键技术。主要目的是通过不同的制造工艺步骤提高具有金属导电层的电极阵列电学性能和机械性能。特别是,高分子柔性材料与金属涂层之间的粘附力以及导电金属层与生物体界面的阻抗性能。基于粘附性力学理论基础,分析金属层在柔性金属基底薄膜表面的分子作用力。主要通过建立柔性高分子材料与导电金属层之间纳米压痕测试模型以及纳米划痕测试模型来表达其表面金属层弹性模量,进一步分析薄膜硬度和摩擦系数以及压痕深度变化。同时,使用COMSOL Multiphysics有限元仿真方法在视网膜模型中进一步研究柔性电极的触点大小与产生的热量关系,为柔性电极的参数设计提供一定的参考。基于MEMS工艺制造方法,探索柔性金属电极执行器加工制造工艺过程,制备了10通道和126通道的神经刺激/记录柔性电极器件。而且对MEMS工艺过程中的反应离子刻蚀(干法刻蚀)的参数进行优化,使用刻蚀之后得到的凹凸纳米结构模型提高了金属层与高分子柔性基底的粘附力。为了更进一步优化电极触点的电学性能,通过在电极触点电镀不同3D纳米形貌的结构进一步减小了涂层表面的阻抗,提高了柔性电极涂层界面的电荷存储容量以及接触表面积。通过对薄膜的纳米压痕以及纳米划痕形貌分析,金属层在经历第一阶段至第三阶段的纳米划痕薄膜破坏过程中,柔性基底上的凹凸纳米结构可以在一定程度上降低了薄膜的内聚力破坏。采用微接触印刷(μCP)工艺技术,以聚多巴胺(PDA)仿生涂层为中间缓冲层,铂纳米线(PtNW)为导电金属层,制造了一种新型的可植入式柔性电极执行器件。通过微接触印刷压力的大小,研究了微印刷工艺制造的薄膜厚度以及成型制造之后表界面阻抗性质。基于仿生粘附PDA薄膜材料,在分子水平上改善了基底层与金属层杨氏模量不匹配的问题,并使用机械疲劳寿命测试方法(包括超声波浴实验,扭转疲劳实验)研究其粘附性性能的改善。使用体外测试方法,测试了PI-PDA/PtNW柔性电极器件的电学性能及其与PI-Ti/Pt柔性电极的性能对比。通过使用nano-TiO2颗粒加速PDA仿生薄膜涂层的沉积,这种加工方案为其表面电子在光照下发生电子转移的特性以及对铂金属纳米结构涂层的加速沉积机理有重要的研究价值,进而通过这种工艺得到了柔性金属涂层电极执行器的快速制造的工艺。通过添加nano-TiO2半导体材料到PDA涂层薄膜的内部和表面,解决PDA仿生涂层材料和铂纳米线的原位生长时间过长的不足,缩短柔性电极器件的制造时间。基于光照条件下纳米TiO2表面电子-空穴分离现象,研究其稳定状态下极化电流性质与紫外光照强度的线性关系。将所制备的柔性电极植入大鼠脑部和视网膜内部分析其检测效果,并与当前商业电极的植入性能作对比。主要从动物实验平台的系统搭建,动物手术实验以及信号采集、处理等几个方面进行分析,同时处理和比较三种不同种类的电极信号。通过比较不同刺激阈值下的电极记录神经信号动作电位波形,研究比较柔性PDA/PtNW微电极的体内刺激信号相对Ti/Pt微电极的信噪比以及检测神经信号动作电位的密集度。综上所述,本文首先通过磁控溅射、干法刻蚀、湿法刻蚀等系列工艺方法开发了一种柔性神经电极器件的制造工艺,并通过优化反应离子刻蚀工艺参数,得到了一种凹凸纳米结构增强金属层与高分子层的一个完整的工艺参数。通过控制甲酸溶液的浓度以及电镀电位的大小得到了一种3D垒晶状纳米密集结构,这种结构可以将相对粗糙度(RMS)提高到116.5 nm,阻抗降低到0.824 kΩ。使用软光刻工艺制造方法和聚多巴胺粘附性仿生材料在分子领域改善了高分子材料与金属层之间的杨氏模量不匹配问题。进一步通过微接触印刷工艺降低了制造成本的,使用化学自组装工艺方法原位生长铂纳米线导电金属层,获得具有较大比表面积的涂层。通过紫外光照下纳米二氧化钛的电子转移效应,快速氧化PDA仿生涂层合成以及铂金属导电金属涂层的还原,将制造时间整体缩短至原来的十六分之一。通过搭建动物实验平台,参照当前应用广泛的商业铂铱合金电极,测试了电极在动物神经记录和刺激过程中表现的性能。本研究对未来柔性电极执行器件的制造的关键技术工艺突破具有重要的科学意义和应用价值。
纵亚坤[5](2020)在《基于纤维表面诱导卡宾聚合物结晶的棉织物表面粗糙化及其浸润性研究》文中研究指明在当前提倡绿色环保和可持续材料的趋势下,棉织物,作为自然界可再生的绿色环保纤维材料,以其手感柔软、适用性广和生物降解等优点成为最有前途的可再生天然材料。然而,由于棉织物表面羟基含量较高,容易被液体浸湿和染色,这使得棉织物在一些防浸润领域的应用受到限制。因此,如何有效地提高棉织物的防浸润性成为目前的研究热点。本文立足于共价接枝法在超浸润棉织物制备领域的应用,并通过纤维表面诱导卡宾聚合物结晶将一系列不同的侧链短氟烷基聚合物接枝到棉织物表面,成功地在纤维表面生成了不同几何形貌的糙化结构,有效地提高了棉织物的拒水性能。具体从以下三个方面展开:(1)纤维表面接枝位点的构建及叔丁基重氮乙酸酯卡宾聚合接枝尝试:先以对甲苯磺酰肼和对甲苯磺酰氯为原料,吡啶为催化剂合成了 N,N’-双(对甲苯磺酰)肼;通过溴乙酰溴与纤维大分子上的羟基反应,在纤维表面引入Br,后者与N,N’-双(对甲苯磺酰)肼反应脱去两分子亚磺酸转变为重氮基,通过EDS分析可知成功地在纤维表面构建了接枝位点。以溴乙酸叔丁酯为原料,与N,N’-双(对甲苯磺酰)肼一步反应合成了单体叔丁基重氮乙酸酯。以四氢呋喃为溶剂,在(π-allylPdCl)2和NaBPh4催化下,通过卡宾聚合成功地将聚叔丁基乙酸酯接枝到纤维表面,并诱导了表面聚合物的结晶,探究了不同工艺条件对接枝聚合物形貌的影响。(2)不同氟含量的短碳链氟烷基重氮乙酸酯合成及其在纤维表面的卡宾聚合接枝:选用不同氟含量的短碳链氟烷基醇(三氟乙基醇和3,3,3-三氟丙-1-醇;全氟丁基乙醇;全氟己基乙醇)为原料,分别与溴乙酰溴发生取代反应制备不同的短碳链氟烷基溴乙酸酯,再与N,N’-双(对甲苯磺酰)肼在DBU催化条件下合成不同氟含量的短碳链氟烷基重氮乙酸酯(三氟乙基重氮乙酸酯和三氟丙基重氮乙酸酯;九氟己基重氮乙酸酯;十三氟辛基重氮乙酸酯)。以重氮乙酸酯单体接枝改性棉纤维,通过FT-IR对合成的目标产物进行了结构鉴定。通过SEM、EDS、ATR、XPS和XRD证明了棉纤维表面接枝了低表面能卡宾聚合物,并通过聚合物结晶驱动自组装在纤维表面构筑不同形貌的糙化结构。接枝后织物对水接触角(WCA)可达150°以上。(3)芳香族重氮化物的合成及其卡宾聚合接枝,以及纤维卡宾聚合接枝表面改性过程中的微纳复合结构构造:以溴乙酸苯酯、2-溴-4’-(三氟甲基)苯乙酮为原料,在DBU催化下分别与N,N’-双(对甲苯磺酰)肼反应合成了重氮乙酸苯酯和对三氟甲基重氮苯乙酮,并以此为单体进行棉织物表面卡宾聚合接枝改性。研究发现芳香族卡宾聚合接枝得到的粗糙形貌与脂肪族卡宾聚合接枝所产生形貌有很大区别,前者形成了正方体、花生叶和球/半球状等结构。通过SEM的分析发现十三氟辛基重氮乙酸酯与溴乙酸苯酯卡宾共聚合接枝后的纤维表面形成了密集的“丘陵”状糙化结构,这些一级结构上又形成纳米级“乳突”二级结构,如此形成的二级“微-纳结构”赋予了改性织物155°以上对水接触角(WCA)以及低滚动角。最后对纤维表面诱导卡宾聚合物结晶驱动自组装的具体过程和机理进行了解析,并结合相关理论对自组装形成的不同形貌聚合物晶体结构的差异化给予了分析与讨论。
郑健[6](2020)在《飞秒矢量光束生成及其微纳加工应用研究》文中指出在自然界中,具备从纳米到微米多尺度特征的微纳复合结构赋予了生物表面独特的光学、力学、润湿性等性能。通过仿生学手段,制备与生物表面具有相似或更加优异功能的人造织构具有广阔的应用前景,但如何实现跨尺度表面织构的设计与高效制造仍然具有挑战性。飞秒激光加工技术是最为前沿和最具潜力的微纳加工技术之一,但利用传统的高斯光束直写加工方式难以形成多样化、多尺度的微纳复合结构。因此,本课题从材料表面多尺度微纳复合结构的制备方法出发,旨在利用飞秒激光直写微纳加工的优点,致力于开发一种通过偏振态调控丰富激光诱导形成表面微纳结构的多样性的新工艺,并通过矢量光束的动态调控拓展加工的自由度。在矢量光束的基本原理及其描述方法的研究基础上,利用波片和基于空间缓变结构的超表面偏振转换器的偏振调制实现了高阶庞加莱球光束与杂化偏振矢量光束,分析了波片级联方式对偏振的影响及偏振态的演化规律。基于对标量光束和矢量光束的斯托克斯参量测试,分析了不同偏振态光束的偏振特性,验证了矢量光束的实验生成结果。以单晶SiC材料为研究对象,对飞秒激光诱导表面微纳结构进行了实验研究,并对其形成过程中激光与材料的相互作用机理进行了分析。通过与线偏振飞秒激光进行对比,着重探究了偏振态和脉冲重叠率对周期性微纳结构形成与演化的作用规律,研究了包括杂化偏振光束在内的新型矢量光束微纳加工过程中的现象。结果表明,通过对矢量偏振态的设计和动态调控可以制备具有不同几何轮廓特征和亚波长结构分布特征的复合织构表面。为了提高制备的多尺度微纳复合结构的多样化程度,利用反射式空间光调制器和超表面偏振转换器,设计并实现了一种飞秒矢量光束腔外生成系统,理论分析了液晶分子相位延迟与高阶庞加莱球上坐标的对应关系,并实现了多种矢量光束的产生及动态调控,提高了原有系统的灵活性。在此基础上,改变空间光调制器上加载的相位掩模及其切换频率,实现了不同分布方式的表面微纳结构阵列的动态加工,验证了矢量光束动态调控应用于多尺度微纳织构加工的可行性。
李孟颖[7](2020)在《基于聚苯胺和三维还原氧化石墨烯的DNA传感器》文中指出本文构建了一种新型DNA电化学传感器,用来检测乳腺癌易感基因BRCA1。乳腺癌是女性中最常被诊断出的疾病,并且会影响全球女性的健康。乳腺癌BRCA1生物标志物的早期精确检测对促进诊断和提高治愈率具有重要意义。在这项工作中,成功开发了基于三维还原氧化石墨烯(3D-rGO)和聚苯胺(PANI)纳米纤维修饰的玻碳电极(GCE)的无标记DNA生物传感器,用于乳腺癌BRCA1的超灵敏检测。首先用鳞片石墨通过Hummers’法制备GO,经过一步水热法得到3D-GO,然后用水合肼还原。其次根据苯胺聚合反应,制备聚苯胺纳米纤维(PANI),最后,将二者超声处理,通过π-π共轭的非共价结合的方式得到3D-rGO-PANI纳米复合材料,经过SEM、TEM、XPS等一系列表征对材料表面形态、成分组成、成键方式进行分析和验证。通过循环伏安法(CV),差分脉冲伏安法(DPV)和电化学阻抗谱法(EIS)研究了3D-rGO-PANI/GCE的电化学行为。结果表明3D-rGO和PANI纳米纤维具有降低电荷转移电阻(Rct)和增强电子传输能力的协同作用,这意味着3D-rGO-PANI/GCE的电化学活性大大增强。在使用DPV选择的最佳条件下(ssDNA固定10 h,杂交时间40 min,温度37℃,pH 7.4,MB浓度2.0×10-5 M,孵育25 min),可以将探针DNA(ssDNA)固定在3D-rGO-PANI/GCE上,以特异性识别目标DNA形成双链DNA(dsDNA),检测范围1.0×10-15~1.0×10-7 M,理论LOD为3.01×10-16 M。与此同时,该DNA传感器的特异性、稳定性和重复性都符合预期。此外,本文构建的纳米生物传感器可在血液样本中检测到BRCA1,抗干扰性强,具有广泛的应用前景。
张小品,邱松,张兆春,金赫华,李清文[8](2019)在《基于溶液法的单壁碳纳米管水平取向排列研究进展》文中研究指明单壁碳纳米管(SWCNTs)以其优异的物理、化学及电学性质,在微纳米电子器件领域表现出巨大的应用前景。作为典型的一维纳米材料,SWCNTs呈现出随结构变化的不同导电属性和手性的多样性。然而,通常直接生长制备的SWCNTs是金属性和半导体性碳纳米管的混合物或不同手性结构的混合体,这在很大程度上限制了SWCNTs在电子器件领域中的实际应用。因此,首先需要精细分离出单一导电属性或单一手性的SWCNTs,以满足制作高性能碳纳米管器件的要求。此外,SWCNTs的一维特性使其在性能上显示出极其显着的各向异性,即大部分情况下其轴向性能要优于径向性能。因而,对于SWCNTs的进一步应用来说,其取向排列问题也显得尤为重要。基于上述两个方面的因素,近年来,直接生长后经分散分离处理的SWCNTs通过外界作用力实现其取向排布的方法(即基于溶液法的后排列的方法),引起了研究者们的极大关注。基于溶液法的SWCNTs取向排列方法,需要首先通过表面活性剂或小芳香分子、大环共轭物、核酸、多肽等生物分子的物理吸附或化学修饰来实现SWCNTs的分散及分离,然后结合各种物理、化学方法实现其水平取向排列。随着学者们研究的不断深入,迄今已报道了一些能够实现SWCNTs水平取向排列的简单易行的方法,包括剪切力诱导法、溶剂蒸发自组装法、Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer法、化学自组装法、真空过滤法、电磁场诱导法和模板法以及上述两种或几种方法的组合等。但是以上方法在大多数情况下依然存在比较严重的缺陷,如取向过程受分散体系的影响严重,分散及分离过程中会引入表面活性剂、聚合物分散剂等外来杂质并对后续器件制作造成不良影响,以及取向排列面积小、取向效果不理想等。因此,高性能碳纳米管器件的应用不仅需要取向碳纳米管的直径均匀、手性单一,而且需要高度取向、大面积以及取向密度均匀可控,这些仍是亟待解决的巨大的挑战。本文从不同分散体系中SWCNTs的水平取向排列原理出发,在对当前碳纳米管水平取向方法进行了分类的基础上,阐述了各种方法的研究进展现状,比较了其优缺点,并对其今后的研究与发展方向做出了展望。
李艳萍[9](2018)在《富锂锰基正极材料微纳结构合成及性能研究》文中研究指明锂离子电池是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源。而缺少高性能的锂离子电池正极材料一直是制约锂离子电池发展的瓶颈。富锂锰基正极材料由于具有较高的电压平台,高的比容量,低成本,环境友好,一度成为研究者们研究的热点。然而其自身结构复杂,且存在首次库伦效率低,循环寿命差等缺点,因而材料的制备方法和工艺研究显得尤为重要。本论文以产业化应用为导向,紧紧围绕富锂锰基材料的制备方法和合成工艺开展研究工作,采用超重力技术、化学自组装反应结合微波化学合成技术以及软模板辅助的化学自组装合成技术等新的物理化学制备方法,设计和构筑了一系列富锂锰基材料前驱体微纳结构,优化实验条件,探索材料组分、形貌、结构对富锂锰基正极材料性能的影响,以提高富锂锰基正极材料的性能。本论文主要研究内容如下:(1)利用超重力场加速和强化传质过程,使反应器中的金属盐水溶液与沉淀剂溶液达到分子尺度的混合均匀,进行化学反应,研究超重力工艺(进料速度、旋转床转速、加热温度等)对制备富锂锰基材料前驱体的微观形貌、结构的影响。在相同的超重力制备工艺下,不同组分制备得到的前驱体具有不同的微纳结构,我们发现,组分为Mn0.58Ni0.18Co0.04(CO3)0.8的前驱体具有微米花生结构,经过高温烧结,得到Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2的微米级大单晶结构。与传统的化学共沉淀法相比,超重力法不需要陈化过程,高效节能,产品质量均一,重复性好,易于规模化生产。(2)我们采用化学共沉淀法结合微波化学快速水热合成法成功制备了一种富锂锰基层状复合氧化物正极材料。所得材料结晶性良好,粒径分布均匀,形貌规则,为空心微球结构,具有良好的循环性能和倍率性能。在0.1 C测试条件下样品的首次放电容量为275.8mAh/g,在大倍率1C的测试条件下,样品的容量依然保持在150mAh/g以上。当测试电流密度恢复至0.2 C时,复合材料放电比容量迅速回升至250mAh/g,并在随后50次循环中比容量保持稳定,显示出良好的循环稳定性和倍率性能。利用化学自组装法与微波化学快速水热合成法的组合优势,制备了具有空心微球结构的富锂锰基层状复合氧化物正极材料,既为制备高性能储能器件提供了实验依据,也为未来的研究者提供了一个可选的研究思路。(3)本论文进一步通过改良的化学共沉淀工艺结合软模板辅助的化学自组装工艺,制备富锂锰基前驱体Mn0.58Ni0.18Co0.04(OH)1.6纳米片及由其自组装而成的微米花。前驱体的纳米片的形状不是很规则,纳米片大小分布范围大,在几百纳米到几个微米之间,厚度非常均一,为10-12纳米左右。制备的正极材料粒径分布均匀,形貌基本规则,呈花状结构,结晶性良好。电化学测试表明Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2具有良好的循环性能和倍率性能:首次放电比容量为320-330mAh/g,140次充放电后材料的比容量衰减很小,具有较好的循环稳定性。
张晓蕾[10](2018)在《碳纳米管-银纳米颗粒复合结构表面增强拉曼散射机理和实验研究》文中研究说明表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,简称SERS)被发现以来,它以其高灵敏度、高分辨率,不需要预处理和非侵入非破坏性等优点,成为一种可以实现定性甚至定量分子检测的有力工具,并且在环境检测、食品安全、生命科学等领域具有广泛的应用前景。将SERS与微流控技术相结合,有望实现痕量物质的高效定性检测。SERS效应是由基底、激励光源和待测分子共同作用的结果,针对目前SERS基底存在灵敏度不够、增强特性低、稳定性弱及可重复利用性差等缺点,利用碳纳米管比表面积大、表面反应活性高以及吸附能力强等优点,并结合银纳米颗粒的强电磁增强效应,提出了以碳纳米管为构架的碳纳米管薄膜/阵列-银纳米颗粒复合结构作为高活性SERS基底,以提高其增强因子和稳定性(有效寿命),降低其制备成本和工艺复杂度,分别从制备工艺、结构表征、SERS特性和电磁增强机理等对碳纳米管薄膜/阵列-银纳米颗粒复合结构基底进行了系统地实验和理论研究。具体研究内容如下:(1)研究了碳纳米管薄膜-银纳米颗粒(CNTF-Ag NPs)复合结构的制备工艺。采用两种方法制备了CNTF-Ag NPs复合结构SERS基底,一种是化学还原反应法,该方法一步完成,制备过程简单,成本低廉,且增强效果明显;另一种是化学自组装方法,将制备好的碳纳米管悬浮液与银溶胶混合,再超声,该方法制备的CNTF-Ag NPs样品上的银纳米颗粒粒径可控。通过两种制备方法的比较,得出用化学还原反应法制备的CNTF-Ag NPs基底的增强效果优于化学自组装方法,其增强因子高出约12个数量级,基底的制备方法也可以扩展到其他可以发生化学反应的材料或结构,比如还原氧化石墨烯、金纳米颗粒等,为我们在实验方案的优先选择上提供参考。(2)系统地研究了用化学还原反应方法制备的CNTF-Ag NPs复合结构的光学特性和SERS增强活性。采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,简称SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,简称XRD)、紫外-可见分光光度计和拉曼光谱仪对碳纳米管、银纳米颗粒及其复合结构进行了表面形貌、元素组成和光学特性等实验分析;通过位置mapping的方法对CNTF-Ag NPs复合结构基底的本身拉曼进行了小面积的均匀性测试,其相对标准偏差(Relative standard deviation,简称RSD)低于20%。实验以罗丹明6G(Rhodamine 6G,简称R6G)作为待测分子,CNTF-Ag NPs基底的检测极限可以达到10-14 mol/L,计算实验增强因子(Enhancement factor,简称EF)为109。此外,还对CNTF-Ag NPs复合基底的稳定性和大面积均匀性等特性进行了实验研究,结果表明:样品在空气中放置65天后得到的R6G拉曼信号与放置1天的结果相比,强度下降到了15%16%左右,大面积的均匀性RSD值不超过20%。(3)提出了碳纳米管阵列-银纳米颗粒(CNTA-Ag NPs)复合结构SERS基底,研究了其制备工艺和光学特性。采用磁控溅射和高温退火的方法制备了CNTA-Ag NPs基底,并对制备参数进行了优化,相比较于CNTF-Ag NPs基底,其均匀性得到提高,最大RSD值约为18%。结合Ostwald熟化理论,研究了不同退火温度和退火时间对碳纳米管上银纳米颗粒形貌的影响,随着退火温度和时间的增加,银纳米颗粒的平均粒径增加,且粒径分布主要符合Wagner分布,生长机制主要由化学反应生长机制所决定。(4)系统地研究了碳纳米管阵列-银纳米颗粒复合结构基底的拉曼增强特性、稳定性、均匀性和可重复利用性等SERS性能。以4-巯基苯甲酸(4-mercaptobenzoic acid,简称4-MBA)作为待测分子,其检测极限达到10-10 mol/L,增强因子EF>107,CNTA-Ag NPs基底上有待测分子的均匀性的RSD<20%;CNTA-Ag NPs的有效寿命可以达到90天以上,比用化学方法制备的CNTF-Ag NPs基底的有效寿命长;可重复利用性实验结果表明,采用乙醇清洗基底比用去离子水清洗基底的效果更好,清洗得更干净,但是用乙醇清洗后,基底对待测分子的拉曼强度下降了5%10%。(5)分别对碳纳米管薄膜/阵列-银纳米颗粒复合结构上待测分子水溶液蒸发过程对SERS强度的影响进行了详细分析。采用time-course SERS mapping方法,以R6G和4-MBA为待测分子,实验发现随着蒸发时间逐渐增加,待测分子的拉曼信号先增强后减弱,其最主要原因是由于毛细力的作用,引起基底结构有效“热点”的变化,从而带来电磁场增强特性的变化。(6)分别对CNTF-Ag NPs和CNTA-Ag NPs两种复合结构进行了电磁增强仿真计算。利用时域有限差分(Finite difference time domain,简称FDTD)法,结合实验参数,建立电磁场仿真模型,利用仿真结果进一步证明实验结果的正确性,并对其进行了详细分析,结果表明:在碳纳米管-银纳米颗粒复合结构中,存在两种“热点”:一是碳纳米管和银纳米颗粒之间,二是碳纳米管上银纳米颗粒和银纳米颗粒之间;对于CNTF-Ag NPs和CNTA-Ag NPs复合结构,其电磁增强因子分别为109和2.7×107。(7)初步探究了基于CNTF-Ag NPs增强基底的微流控系统SERS实验,验证了增强基底在微通道的拉曼测试可行性,但是相比较于开放的SERS基底,微通道里的SERS信号下降了87.6%。
二、特殊纳米结构的化学自组装(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、特殊纳米结构的化学自组装(论文提纲范文)
(1)微颗粒对超声空蚀损伤的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 空化与空蚀的研究现状 |
1.2.1 空化的概念 |
1.2.2 空化核和气核理论 |
1.2.3 Rayleigh-Plesset方程 |
1.2.4 空泡的溃灭与空蚀破坏机制 |
1.3 微颗粒对空蚀影响的研究现状 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验样品与实验装置 |
2.1.1 实验样品 |
2.1.2 实验装置 |
2.1.3 实验方法 |
2.2 表征方法 |
2.2.1 扫描电子显微镜 |
2.2.2 光学显微镜 |
2.2.3 激光共聚焦显微镜 |
2.2.4 激光粒度分布仪 |
2.2.5 电化学工作站 |
2.2.6 接触角测量仪 |
2.2.7 空蚀破坏程度表征 |
第三章 不同条件下超声空蚀对材料表面形貌与微观结构的影响 |
3.1 引言 |
3.2 不同材质样品在纯水中超声空蚀 |
3.2.3 聚四氟乙烯空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
3.2.4 纯铝空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
3.2.5 45~#钢空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
3.3 不同距离对超声空蚀的影响 |
3.4 不同时间对超声空蚀的影响 |
3.5 不同介质对超声空蚀的影响 |
3.5.1 实验方法 |
3.5.2 不同介质中空蚀后样品表面形貌 |
3.5.3 不同介质中空蚀坑的微观形貌与微观结构 |
3.5.4 Na_2SO_4和NaCl溶液中空蚀坑的微观形貌 |
3.5.5 自来水中不同空蚀时间空蚀坑的微观形貌 |
3.6 超声空蚀实验中的“尾流”“双坑”与“层状坑”现象 |
3.7 本章小结 |
第四章 微颗粒对超声空蚀的影响 |
4.1 引言 |
4.2 微颗粒悬浊液浓度对超声空蚀的影响 |
4.2.1 实验部分 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.3 微颗粒粒径对超声空蚀的影响 |
4.3.1 实验部分 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.4 不同材质微颗粒对超声空蚀的影响 |
4.4.1 实验部分 |
4.4.2 结果与讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 润湿性对超声空蚀的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料与试剂 |
5.3 表面疏水改性工艺 |
5.4 实验过程 |
5.5 表面改性层表征 |
5.5.1 表面润湿性表征 |
5.5.2 表面形貌表征 |
5.5.3 电化学性能 |
5.6 空蚀坑的表征 |
5.6.1 空蚀坑密度表征 |
5.6.2 空蚀坑的微观形貌 |
5.7 抑制空蚀破坏的机理 |
5.7.1 疏水SiO_2微颗粒抑制空蚀破坏的机理 |
5.7.2 表面疏水45~#钢抑制空蚀破坏的机理 |
5.8 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(2)离子液体-共价有机框架杂化材料的设计、制备及催化应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 离子液体(ILs) |
1.1.1 离子液体概述 |
1.1.2 离子液体杂化材料 |
1.1.3 离子液体/材料在催化中应用 |
1.2 共价有机框架材料(COFs) |
1.2.1 COFs概述 |
1.2.2 COFs的连接类型 |
1.2.3 COFs的合成方法 |
1.2.4 COFs在催化中的应用 |
1.3 离子液体-共价有机框架(IL-COF)杂化材料 |
1.3.1 IL-COF的合成方法 |
1.3.2 IL-COF在催化中的应用 |
1.4 典型催化反应过程及现状 |
1.4.1 山梨醇脱水制备异山梨醇 |
1.4.2 二氧化碳环加成制备环氧碳酸酯 |
1.5 课题的提出 |
1.5.1 研究现状及存在问题 |
1.5.2 研究思路及内容 |
1.5.3 研究意义 |
第2章 一锅法原位限域合成BIL-COF材料催化山梨醇脱水反应研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.2.3 材料合成 |
2.2.4 材料表征 |
2.2.5 材料催化性能评价 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 BIL-COF结构表征 |
2.3.2 反应体系溶剂筛选 |
2.3.3 BIL-COF材料的催化活性评价 |
2.3.4 催化循环性能评价 |
2.4 本章小结 |
第3章 化学接枝法合成PIL-COF材料催化山梨醇脱水反应研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 材料合成 |
3.2.4 材料表征 |
3.2.5 材料催化性能评价 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PIL-COF结构表征 |
3.3.2 PIL-COF材料的催化活性评价 |
3.3.3 反应条件优化 |
3.3.4 反应机理探究 |
3.3.5 催化循环性能评价 |
3.4 本章小结 |
第4章 原位化学自组装合成PPIL@COF核壳材料催化环加成反应研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器与设备 |
4.2.3 材料合成 |
4.2.4 材料表征 |
4.2.5 材料催化性能评价 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 PPIL@COF结构表征 |
4.3.2 PPIL@COF材料的催化活性评价 |
4.3.3 底物适用性探究 |
4.3.4 催化循环性能评价 |
4.4 本章小结 |
第5章 模板法合成多级孔PIL-MCOF催化环加成反应研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验仪器与设备 |
5.2.3 材料合成 |
5.2.4 材料表征 |
5.2.5 材料催化性能评价 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 PIL-MCOF结构表征 |
5.3.2 PIL-MCOF材料的反应条件优化 |
5.3.3 PIL-MCOF材料的催化活性评价 |
5.3.4 底物适用性探究 |
5.3.5 催化循环性能评价 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 本论文主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)功能化颗粒自组装构建智能材料研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 PNIPAM简介 |
1.3 自组装 |
1.3.1 自组装技术的概述 |
1.3.2 自组装技术的分类 |
1.3.3 自组装技术的应用 |
1.4 智能材料 |
1.4.1 智能材料的概述 |
1.4.2 智能材料的常见种类 |
1.4.3 智能材料的应用 |
1.5 研究内容及意义 |
第2章 P(NIPAM-AA)颗粒基团调控及其自组装 |
2.1 引言 |
2.2 实验试剂及仪器 |
2.3 实验内容 |
2.3.1 P(NIPAM-AA)颗粒的制备 |
2.3.2 P(NIPAM-AA)颗粒的表面基团调控 |
2.3.3 基底的预处理 |
2.3.4 基底和颗粒以及颗粒和颗粒之间的酰胺化反应 |
2.4 测试与表征 |
2.5 结果与讨论 |
2.5.1 P(NIPAM-AA)颗粒表面基团调控 |
2.5.2 组装单层P(NIPAM-AA)颗粒材料的研究 |
2.5.3 组装多层P(NIPAM-AA)颗粒材料的研究 |
2.6 本章小结 |
第3章 功能化颗粒自组装及其性质研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验试剂及仪器 |
3.3 实验内容 |
3.3.1 基底的预处理 |
3.3.2 颗粒和基底之间的酰胺化反应 |
3.4 测试与表征 |
3.5 结果与讨论 |
3.5.1 P(NIPAM-AA)/Fe_3O_4颗粒在聚酯织物的自组装 |
3.5.2 P(NIPAM-AA)/WO_3功能化颗粒的自组装 |
3.6 本章小结 |
第4章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)柔性金属纳米结构执行器制造关键技术及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 柔性微电极执行器的研究背景及意义 |
1.2 柔性植入式假体执行器的结构及应用发展 |
1.2.1 植入式神经假体执行器作用下的生理基础 |
1.2.2 植入式神经假体执行器的应用 |
1.2.3 植入式假体中微电极的结构及其发展趋势 |
1.3 电极阵列的微加工技术及其材料性能现状 |
1.3.1 电极阵列的微加工技术 |
1.3.2 软光刻电极阵列的微加工技术 |
1.3.3 柔性电极执行器件基底材料及其粘附性研究现状 |
1.3.4 柔性电极导电纳米结构及其性能研究现状 |
1.4 课题研究目的、意义和拟解决的问题 |
1.5 课题来源、研究内容和论文安排 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 研究内容和论文安排 |
第2章 柔性金属纳米结构微执行电极设计与理论 |
2.1 表界面粘附性力学检测模型及其理论 |
2.1.1 纳米压痕测试原理 |
2.1.2 纳米划痕测试原理 |
2.2 电极表面的电阻抗模型及其理论 |
2.2.1 电化学的电阻抗测试方法 |
2.2.2 电容性机理 |
2.2.3 电极在体外测试和体内测试的电荷传递 |
2.3 柔性电极的设计材料及其性能测试 |
2.3.1 柔性神经电极执行器制造材料的选择 |
2.3.2 柔性电极执行器电刺激结构的仿真 |
2.4 本章小结 |
第3章 柔性微电极执行器件的制造与工艺改进 |
3.1 实验试剂与仪器 |
3.2 柔性微电极执行器的设计及其MEMS加工工艺 |
3.2.1 柔性电极结构的设计要求 |
3.2.2 柔性电极的设计过程 |
3.2.3 制造柔性电极的材料选择 |
3.2.4 微电极执行器件的工艺设计过程 |
3.3 柔性微电极设计制造的结果及其性能 |
3.3.1 电极器件的表面形貌表征 |
3.3.2 柔性电极的阻抗及相位测试 |
3.3.3 柔性电极器件的导通率测试 |
3.4 基于干法离子刻蚀的柔性微电极制造工艺改进及其性能 |
3.4.1 基于硅基片的PI薄膜刻蚀及其工艺 |
3.4.2 RIE离子刻蚀对材料表面的亲疏水影响 |
3.4.3 柔性神经微电极的稳定性测试 |
3.4.4 金属层与高分子薄膜的纳米压痕和划痕测试 |
3.5 基于柔性微电极的铂纳米结构电化学镀层修饰 |
3.5.1 氯铂酸电镀液及其电镀工艺的设计 |
3.5.2 电极阵列电镀表面形貌 |
3.5.3 还原剂浓度对镀层形貌的影响 |
3.5.4 电位高低引起的涂层表面积的变化 |
3.5.5 不同结构修饰电极的阻抗和相位 |
3.5.6 不同纳米结构的循环伏安特性 |
3.5.7 不同纳米结构涂层的安全电荷注入能力 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于聚多巴胺仿生材料的PtNW电极的制造工艺 |
4.1 实验试剂与仪器 |
4.2 柔性微电极执行器件的设计及其MEMS加工工艺 |
4.2.1 柔性电极结构的设计要求和设计过程 |
4.2.2 过程和制造工艺方法 |
4.3 柔性微电极设计制造的结果及其性能 |
4.3.1 电极器件的表面形貌表征 |
4.3.2 基于MEMS工艺制造的对比微电极制造 |
4.3.3 柔性电极测试过程 |
4.3.4 柔性电极软光刻工艺的原理及过程 |
4.3.5 微接触纳米压印对电极涂层厚度的影响 |
4.3.6 柔性PI-PDA/Pt NW电极的循环伏安特性和阻抗性能 |
4.3.7 机械附着力试验 |
4.3.8 电极扭转性能测试 |
4.4 不同材料表面体外细胞毒性研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于PDA涂层和铂纳米结构的柔性电极快速制造的研究 |
5.1 实验材料与仪器 |
5.2 PDA仿生涂层及其金属铂涂层的柔性微电极器件的构建 |
5.2.1 PDA仿生涂层的加速聚合过程 |
5.2.2 铂金属柔性块电极的制备及其测试过程 |
5.3 涂层制造原理及其结果 |
5.3.1 PDA涂料的快速聚合原理 |
5.3.2 PDA薄膜沉积的表面形貌 |
5.3.3 紫外-可见吸收光谱和SEM表征 |
5.3.4 电极表面涂层材料的高分辨图像 |
5.3.5 不同纳米Ti O2浓度对PDA涂层材料的影响 |
5.3.6 纳米TiO2对金属涂层沉积的影响 |
5.4 涂层电化学性能分析 |
5.4.1 电极形貌及其阻抗性能 |
5.4.2 柔性电极的极化性能 |
5.5 本章小结 |
第六章 柔性电极执行器件在大鼠体内的植入应用 |
6.1 动物实验平台的系统搭建及前期准备 |
6.1.1 实验材料与仪器 |
6.1.2 系统的搭建及其实体结构 |
6.2 动物实验信号刺激及采集 |
6.3 动物实验结果及其分析 |
6.3.1 信号的采集及其高通滤波 |
6.3.2 动作电位的检测 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 主要工作与结论 |
7.2 创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文、专利、参与的课题及获得的奖励情况 |
(5)基于纤维表面诱导卡宾聚合物结晶的棉织物表面粗糙化及其浸润性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 超浸润表面 |
1.1.1 超浸润表面的研究背景 |
1.1.2 固体表面浸润性理论 |
1.1.3 自然界特殊浸润现象 |
1.1.4 超浸润表面的构造 |
1.2 具有特殊浸润功能的棉织物表面的制备研究 |
1.2.1 棉织物的物化结构与性能 |
1.2.2 关于疏水棉织物制备的研究进展 |
1.2.3 疏水性棉织物表面的构造趋势 |
1.3 自组装 |
1.3.1 自组装简介 |
1.3.2 关于固体表面的自组装及其应用 |
1.3.3 固体表面诱导聚合物结晶驱动自组装 |
1.4 重氮化合物 |
1.4.1 重氮化合物简介 |
1.4.2 重氮化合物的合成 |
1.4.3 重氮化合物的卡宾聚合 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
第二章 纤维表面接枝位点的构建及卡宾聚合接枝尝试 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与测试表征 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验测试与表征 |
2.3 N,N'-双(对甲苯磺酰)肼的合成 |
2.3.1 合成路线 |
2.3.2 合成步骤 |
2.3.3 结果与讨论 |
2.4 叔丁基重氮乙酸酯的合成 |
2.4.1 合成路线 |
2.4.2 合成步骤 |
2.4.3 结果与讨论 |
2.5 织物表面接枝位点的构造 |
2.5.1 构造路线及机理 |
2.5.2 构造步骤 |
2.5.3 结果与讨论 |
2.6 叔丁基重氮乙酸酯的棉织物表面卡宾聚合接枝 |
2.6.1 卡宾聚合接枝示意图及机理 |
2.6.2 卡宾聚合接枝步骤 |
2.6.3 结果与讨论 |
2.7 本章小结 |
第三章 织物表面构建多种形貌的低表面能粗糙结构及其拒水性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与测试表征 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验测试与表征 |
3.3 三氟乙基重氮乙酸酯的合成 |
3.3.1 合成路线 |
3.3.2 合成步骤 |
3.3.3 结果与讨论 |
3.4 不同氟含量的侧链短氟烷基重氮乙酸酯的合成 |
3.4.1 合成路线 |
3.4.2 合成步骤 |
3.4.3 结果与讨论 |
3.5 短氟烷基重氮乙酸酯卡宾聚合接枝及其浸润性研究 |
3.5.1 三氟丙基重氮乙酸酯的棉织物卡宾聚合接枝 |
3.5.2 九氟己基重氮乙酸酯的棉织物卡宾聚合接枝及其疏水性 |
3.5.3 十三氟辛基重氮乙酸酯的棉织物卡宾聚合接枝及其疏水性 |
3.6 本章小结 |
第四章 棉织物表面具有低表面能的微纳分级复合结构的构建 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与测试表征 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验测试与表征 |
4.3 重氮乙酸苯酯和对三氟甲基重氮苯乙酮的合成 |
4.3.1 合成路线 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.4 重氮乙酸苯酯和对三氟甲基重氮苯乙酮的卡宾聚合接枝 |
4.4.1 重氮乙酸苯酯的棉织物卡宾聚合接枝 |
4.4.2 对三氟甲基重氮苯乙酮的棉织物卡宾聚合接枝及其浸润性 |
4.5 重氮乙酸苯酯和十三氟辛基重氮乙酸酯的卡宾共聚合接枝 |
4.5.1 棉织物卡宾共聚接枝步骤 |
4.5.2 织物卡宾共聚接枝后的表面形貌分析 |
4.5.3 卡宾共聚接枝织物表面疏水性 |
4.6 本章小结 |
第五章 纤维表面诱导卡宾聚合物结晶自组装分析讨论 |
5.1 引言 |
5.2 纤维表面诱导卡宾聚合物结晶驱动自组装 |
5.2.1 卡宾聚合物链段的成核与结晶 |
5.2.2 聚合物晶体的外延生长与自组装 |
5.3 纤维表面生成不同形貌聚合物晶体结构的差异化分析 |
5.3.1 实心杆状与局部中空管状晶体结构的形成 |
5.3.2 其它形貌晶体结构的形成 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
致谢 |
(6)飞秒矢量光束生成及其微纳加工应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 多尺度复合织构及其制备方法 |
1.1.2 飞秒激光微纳加工技术 |
1.1.3 课题研究的目的和意义 |
1.2 矢量光束生成及其微纳加工研究现状 |
1.2.1 矢量光束的产生 |
1.2.2 矢量光束微纳加工 |
1.2.3 国内外研究现状简析 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 矢量光束的偏振特性及实验生成 |
2.1 引言 |
2.2 偏振态的描述 |
2.2.1 琼斯矢量和琼斯矩阵 |
2.2.2 斯托克斯参量和庞加莱球 |
2.3 矢量光束的产生 |
2.3.1 径向偏振和方位角偏振光束 |
2.3.2 杂化偏振矢量光束 |
2.3.3 高阶庞加莱球光束 |
2.4 矢量光束的测试 |
2.4.1 斯托克斯参量测试原理 |
2.4.2 不同偏振态的斯托克斯参量测试结果 |
2.5 本章小结 |
第3章 飞秒矢量光束微纳加工研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置及实验条件 |
3.2.1 激光直写微纳加工系统 |
3.2.2 实验样品及实验条件 |
3.3 单晶碳化硅表面微纳米结构的演化规律与形成机制探究 |
3.3.1 单晶SiC烧蚀特性分析 |
3.3.2 脉冲重叠率对微纳结构的影响 |
3.3.3 偏振态对微纳结构的影响 |
3.3.4 SiC表面周期性微纳结构形成机制探究 |
3.3.5 SiC表面多尺度复合微纳织构制备 |
3.4 本章小结 |
第4章 矢量光束的动态调控及微纳加工 |
4.1 引言 |
4.2 空间光调制技术基本原理 |
4.3 理论分析与实验过程 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 相位测量结果 |
4.4.2 斯托克斯参量测试结果 |
4.5 动态矢量光束的微纳加工 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(7)基于聚苯胺和三维还原氧化石墨烯的DNA传感器(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 癌症易感基因研究背景 |
1.2.1 BRCA1基因活性及作用机理 |
1.2.2 BRCA1基因突变的影响 |
1.2.3 BRCA1基因突变检测的临床意义 |
1.2.4 常用癌症易感基因检测方法 |
1.3 DNA生物传感器 |
1.3.1 DNA生物传感器对癌症的检测 |
1.3.2 DNA生物传感器的工作原理 |
1.3.3 DNA生物传感器的构建 |
1.3.4 DNA生物传感器信号的指示剂 |
1.4 石墨烯电化学传感器研究进展 |
1.4.1 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的异同 |
1.4.2 3D结构石墨烯的优越性 |
1.4.3 3D石墨烯的合成方法 |
1.4.3.1 水热法 |
1.4.3.2 化学自组装法 |
1.4.3.3 化学气相沉积 |
1.4.3.4 电化学沉积法 |
1.5 导电高分子聚合物 |
1.5.1 聚苯胺研究背景 |
1.5.2 聚苯胺的合成过程 |
1.5.3 聚苯胺的研究进展 |
1.6 石墨烯/聚苯胺纳米复合材料 |
1.6.1 3D石墨烯聚苯胺制备方法 |
1.6.1.1 溶液共混法 |
1.6.1.2 原位聚合法 |
1.6.1.3 电化学聚合法 |
1.6.1.4 自组装法 |
1.6.2 复合材料在传感器的应用 |
1.7 本课题选题意义及实验内容 |
2 石墨烯/聚苯胺的制备及表征 |
2.1 石墨烯及聚苯胺的制备 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.1.3 3D-rGO的制备 |
2.1.4 聚苯胺的制备 |
2.1.5 3D-r GO-PANI复合材料的制备 |
2.2 3D-r GO-PANI纳米复合材料的表征实验 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验试剂 |
2.2.3 电化学传感器制备步骤 |
2.2.3.1 电极预处理 |
2.2.3.2 3D-r GO-PANI传感器的制备 |
2.2.4 表征实验处理步骤 |
2.3 实验现象与讨论 |
2.3.1 3D-r GO-PANI以及传感器的制备 |
2.3.2 不同比例下聚苯胺与石墨烯的电化学检测 |
2.3.3 3D-r GO-PANI的电化学特性 |
2.3.3.1 扫描速率对3D-r GO-PANI的影响 |
2.3.3.2 不同材料的CV对比 |
2.3.3.3 不同材料的EIS对比 |
2.3.4 3D-r GO-PANI的 SEM表征 |
2.3.5 3D-r GO-PANI的 TEM表征 |
2.3.6 3D-r GO-PANI的 BET表征 |
2.3.7 3D-r GO-PANI的 XRD表征 |
2.3.8 3D-r GO-PANI的 XPS表征 |
2.3.9 3D-r GO-PANI的 FT-IR光谱 |
2.3.10 3D-r GO-PANI的 Raman光谱 |
2.3.11 3D-r GO-PANI的 UV-vis光谱 |
2.4 本章结论 |
3 DNA传感器对BRCA1 基因的检测 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验试剂 |
3.1.2 实验仪器 |
3.1.3 DNA的预处理 |
3.1.4 DNA的固定化和杂交 |
3.1.5 电化学测量 |
3.1.6 对实际样本的处理 |
3.2 实验变量优化 |
3.2.1 探针DNA固定时间的优化 |
3.2.2 DNA杂交时间温度的优化 |
3.2.3 电解质pH值的优化 |
3.2.4 MB浓度和孵育时间的优化 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 CV和EIS验证 |
3.3.2 用于BRCA1 检测的DNA传感器的灵敏度 |
3.3.3 用于BRCA1 检测的DNA传感器的选择性 |
3.3.4 用于BRCA1 检测的DNA传感器的稳定性 |
3.3.5 用于BRCA1 检测的DNA传感器的重复性 |
3.3.6 真实血样干扰下BRCA1的电化学检测 |
3.4 本章结论 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)基于溶液法的单壁碳纳米管水平取向排列研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 取向排列方法 |
1.1 剪切力诱导法 |
1.2 溶剂蒸发自组装法 |
1.3 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer法 |
1.4 化学自组装法 |
1.5 真空过滤法 |
1.6 电磁场辅助诱导 |
1.7 其他方法 |
2 结语 |
(9)富锂锰基正极材料微纳结构合成及性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池概述 |
1.2.1 锂离子电池产生与应用 |
1.2.2 锂离子电池的组成及电化学原理 |
1.2.3 锂离子电池正极材料的基本要求 |
1.3 锂离子电池正极材料简述 |
1.3.1 层状过渡金属氧化物LiMO_2(M=Mn,Co,Ni)正极材料 |
1.3.2 尖晶石类正极材料 |
1.3.3 橄榄石结构锂离子电池正极材料 |
1.4 富锂锰基氧化物正极材料研究进展 |
1.4.1 富锂锰基氧化物正极材料的成分和结构 |
1.4.2 富锂锰基氧化物正极材料的电化学反应机理 |
1.4.3 富锂锰基氧化物正极材料的制备方法 |
1.4.4 富锂锰基正极材料存在的问题 |
1.4.5 富锂锰基氧化物正极材料的的改性 |
1.4.6 富锂锰基材料的产业化进展 |
1.5 本课题的立题依据、意义及研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 材料的的制备 |
2.2 材料的表征 |
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS) |
2.2.2 X射线衍射(XRD) |
2.2.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.2.4 比表面积及孔径分布 |
2.2.5 激光粒度分布 |
2.3 材料的电性能测试 |
2.3.1 扣式电池组装 |
2.3.2 充放电测试 |
2.3.3 循环伏安(CV)测试 |
2.3.4 交流阻抗(EIS)测试 |
第三章 超重力法制备富锂锰基正极材料 |
3.1 引言 |
3.2 超重力技术 |
3.2.1 超重力技术简介及工作原理 |
3.2.2 超重力技术的特点 |
3.2.3 超重力技术的应用 |
3.3 本章主要工作 |
3.4 实验部分 |
3.4.1 富锂锰基正极材料的制备 |
3.4.2 实验仪器 |
3.5 实验结果和讨论 |
3.5.1 超重力制备前驱体参数优化 |
3.5.2 前驱体的结构与形貌分析 |
3.5.3 正极材料结构与形貌分析 |
3.5.4 正极材料电性能分析 |
3.5.5 讨论 |
3.6 本章小结 |
第四章 化学自组装结合微波化学法制备富锂锰基正极材料 |
4.1 引言 |
4.1.1 化学自组装法 |
4.1.2 微波化学法 |
4.2 本章主要工作 |
4.3 实验部分 |
4.4 实验结果和讨论 |
4.4.1 化学自组装法制备正极材料性能 |
4.4.2 微波化学反应参数优化 |
4.4.3 优化条件下制备前驱体的结构分析 |
4.4.4 优化条件下制备正极材料的结构和性能分析 |
4.4.5 讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 软模板辅助化学自组装法制备富锂锰基正极材料 |
5.1 引言 |
5.2 本章主要工作 |
5.3 实验部分 |
5.3.1 实验路线设计 |
5.3.2 富锂锰基正极材料的制备 |
5.4 实验结果和讨论 |
5.4.1 前驱体结构和性能表征 |
5.4.2 正极材料结构与形貌分析 |
5.4.3 正极材料电化学性能分析 |
5.4.4 富锂锰基正极材料性能提升的原因分析及讨论 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文及参加科研情况 |
致谢 |
(10)碳纳米管-银纳米颗粒复合结构表面增强拉曼散射机理和实验研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 拉曼散射和表面增强拉曼散射 |
1.2.1 拉曼散射 |
1.2.2 表面增强拉曼散射 |
1.3 SERS增强机理 |
1.3.1 电磁增强 |
1.3.2 化学增强 |
1.4 SERS增强因子 |
1.5 SERS基底研究现状 |
1.5.1 贵金属纳米材料SERS基底 |
1.5.2 碳纳米管-金属纳米材料复合结构SERS基底 |
1.6 微流控与SERS技术相结合的研究现状 |
1.7 课题研究目的及意义 |
1.8 论文的主要内容 |
1.9 小结 |
2 碳纳米管薄膜-银纳米颗粒复合结构的拉曼增强特性研究 |
2.1 碳纳米管薄膜-银纳米颗粒的复合结构和制备方法 |
2.1.1 结构设计 |
2.1.2 制备方法 |
2.2 碳纳米管薄膜-银纳米颗粒复合结构的表征 |
2.2.1 SEM表征 |
2.2.2 EDS表征 |
2.2.3 UV-vis表征 |
2.2.4 XRD表征 |
2.2.5 拉曼表征 |
2.3 碳纳米管薄膜-银纳米颗粒复合结构的拉曼增强活性 |
2.3.1 待测分子的选取 |
2.3.2 不同待测分子浓度的拉曼增强实验 |
2.3.3 稳定性实验 |
2.3.4 大面积均匀性实验 |
2.3.5 待测分子蒸发过程影响 |
2.4 参数变化实验 |
2.4.1 银纳米颗粒装载量的影响 |
2.4.2 银纳米颗粒尺寸的影响 |
2.5 增强因子计算 |
2.5.1 计算方法 |
2.5.2 结果及分析 |
2.6 仿真结果和实验对比分析 |
2.6.1 仿真软件介绍 |
2.6.2 仿真模型及参数 |
2.6.3 仿真结果及分析 |
2.6.4 仿真与实验结果对比分析 |
2.7 小结 |
3 碳纳米管阵列-银纳米颗粒复合结构的制备和表征 |
3.1 碳纳米管阵列-银纳米颗粒的复合结构和制备方法 |
3.1.1 结构设计 |
3.1.2 制备方法 |
3.2 碳纳米管阵列、银纳米颗粒及其复合结构的表征 |
3.2.1 SEM和EDS表征 |
3.2.2 TEM表征 |
3.2.3 UV-vis表征 |
3.3 碳纳米管阵列-银纳米颗粒复合结构的自身拉曼表征 |
3.3.1 实验参数 |
3.3.2 拉曼测试 |
3.3.3 均匀性实验 |
3.4 退火参数对碳纳米管阵列-银纳米颗粒中银纳米颗粒的影响 |
3.4.1 退火时间对银纳米颗粒的影响 |
3.4.2 退火温度对银纳米颗粒的影响 |
3.5 小结 |
4 碳纳米管阵列-银纳米颗粒复合结构的SERS性能研究 |
4.1 待测分子的选择 |
4.2 拉曼增强特性研究 |
4.2.1 不同退火条件下CNTA-AgNPs基底的拉曼增强实验 |
4.2.2 优化实验——检测极限实验 |
4.3 其他SERS特性研究 |
4.3.1 稳定性实验 |
4.3.2 均匀性实验 |
4.3.3 可重复利用性实验 |
4.4 待测分子蒸发过程的影响 |
4.4.1 测试原理 |
4.4.2 4-MBA的实验结果及其分析 |
4.4.3 R6G的实验结果及其分析 |
4.5 仿真结果和实验对比分析 |
4.5.1 仿真模型及参数 |
4.5.2 仿真结果及分析 |
4.5.3 仿真与实验结果对比分析 |
4.6 小结 |
5 基于碳纳米管-银纳米颗粒复合结构的微流控系统实验 |
5.1 微流控系统整体设计 |
5.2 基于CNTF-AgNPs的PDMS微通道的制备 |
5.2.1 微通道模具的制备 |
5.2.2 PDMS微通道的制备和键合 |
5.2.3 具有SERS活性的PDMS微通道的制备 |
5.3 基于CNTF-AgNPs的PDMS微通道的拉曼增强实验 |
5.3.1 PDMS的影响实验 |
5.3.2 不同位置的拉曼增强实验 |
5.3.3 不同时刻的拉曼增强实验 |
5.4 小结 |
6 结论 |
6.1 总结 |
6.2 论文创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
B.作者在攻读博士学位期间申请的专利 |
C.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
D.作者在攻读博士学位期间获奖情况 |
四、特殊纳米结构的化学自组装(论文参考文献)
- [1]微颗粒对超声空蚀损伤的影响[D]. 陈海舰. 北方工业大学, 2021(01)
- [2]离子液体-共价有机框架杂化材料的设计、制备及催化应用[D]. 杜一然. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [3]功能化颗粒自组装构建智能材料研究[D]. 石高丽. 北京服装学院, 2021(12)
- [4]柔性金属纳米结构执行器制造关键技术及其应用研究[D]. 黄兆岭. 贵州大学, 2020
- [5]基于纤维表面诱导卡宾聚合物结晶的棉织物表面粗糙化及其浸润性研究[D]. 纵亚坤. 苏州大学, 2020(02)
- [6]飞秒矢量光束生成及其微纳加工应用研究[D]. 郑健. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]基于聚苯胺和三维还原氧化石墨烯的DNA传感器[D]. 李孟颖. 青岛科技大学, 2020(01)
- [8]基于溶液法的单壁碳纳米管水平取向排列研究进展[J]. 张小品,邱松,张兆春,金赫华,李清文. 材料导报, 2019(03)
- [9]富锂锰基正极材料微纳结构合成及性能研究[D]. 李艳萍. 钢铁研究总院, 2018(12)
- [10]碳纳米管-银纳米颗粒复合结构表面增强拉曼散射机理和实验研究[D]. 张晓蕾. 重庆大学, 2018(04)