Au纳米结构的常温冷焊接研究（英文）

基于种子生长法制备了常见的Au纳米结构(纳米球,纳米棒和纳米片),并探究了这些非单晶纳米结构在常温下的冷焊接现象。系统研究表明,表面活性剂(Cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)的浓度和干燥条件是决定焊接过程中纳米结构演变和最终构型的重要因素。表面活性剂浓度低至0.3 mmol/L是冷焊的关键因素,且焊接需在缓慢蒸发和足够的驰豫时间条件下进行,而非快速干燥过程。同时,结合电镜表征和密度泛函理论,模拟金棒头尾焊接过程中的结构演变,揭示焊接纳米结构的稳定性优于分散纳米结构:相同晶体结构的Au纳米结构在慢蒸发过程中,附着在纳米粒子表面的低表面活性剂增加了纳米粒子之间的吸引力,使得相互靠近的纳米粒子由于相互作用而出现附着,由于金属表面原子的扩散、外延和表面弛豫引起的交叉点物理性能的改善。本文结果为纳米结构的物性分析和缺陷器件的构建提供了研究基础。     

表面活性剂对纳米CeO2在水介质中分散性能的影响

在对纳米CeO2粉体的Zeta电位进行测量的基础上,采用阴离子表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对纳米CeO2粉体进行了分散实验,系统研究了超声分散时间、表面活性剂种类和浓度对纳米CeO2粉体在水相介质中分散稳定性能的影响。结果表明:随超声时间的延长,纳米CeO2粉体的分散稳定性出现先增后降的变化规律;分散剂种类和浓度不同,纳米CeO2的紫外吸收效果和可见光透光性也不同;对于每一种分散剂均存在最佳超声时间和最佳浓度。纳米CeO2粉体在水相介质中的最佳分散工艺为:超声时间10 min,浓度(质量分数)为2.0%的PVP。     

纳米α-Al2O3在水相介质中的分散性能

在对纳米α-Al2O3粉体的Zeta电位进行测量的基础上,采用无机电解质类分散剂（SHP）,阴离子型表面活性剂油酸,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）以及非离子型表面活性剂异丙醇胺（DIPA）对纳米α-Al2O3粉体进行了分散实验,系统研究了超声分散时间、表面活性剂种类和浓度对纳米α-Al2O3粉体在水相介质中分散性能的影响。结果表明,随超声时间的延长和分散剂浓度的增加,纳米α-Al2O3粉体的分散性均出现先增后降的变化规律,对于每一种分散剂均存在最佳超声时间和最佳浓度。纳米α-Al2O3粉体在水相介质中的最佳分散工艺为：超声时间40 min,浓度为1.5%的CTAC。     

光引发活性ATRP聚合制备纳米二氧化硅超疏水表面

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和2-溴代异丁酰溴(BIB)对纳米二氧化硅进行改性制备了原子转移自由基聚合(ATRP)纳米活性中心,采用紫外光引发丙烯酸十二氟庚酯活性聚合接枝在纳米二氧化硅表面并沉积在玻璃基材表面制备了超疏水表面。通过热失重分析纳米活性中心的接枝率,采用水接触角研究了纳米活性中心含量和光聚合时间对超疏水性能的影响。结果表明:随着纳米二氧化硅活性中心浓度增加,工艺稳定性变好,但光聚合沉积形成超疏水表面所需的时间要长。纳米二氧化硅活性中心浓度为3.63μmol/g为最佳,经40 min光引发活性聚合后,二氧化硅表面含氟聚合物的接枝率达到34.12%,接触角达到164°,表面微纳结构致密。     

黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO2工艺以及机理探究

采用超声-溶胶凝胶法在黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO_2,通过红外光谱分析,微观形貌分析以及沉积量测试,讨论了不同工艺参数对纳米SiO_2沉积效果的影响。结果表明:随着正硅酸乙酯(TEOS)浓度或氨水浓度的增加,纳米SiO_2的沉积量逐渐增多,粒径逐渐增大;随着沉积温度的升高,纳米SiO_2的沉积量逐渐减少,粒径逐渐减小;与沉积温度为20℃相比,当沉积温度为60℃时,纳米SiO_2的沉积量减少了36.4%、粒径减小了37.8%;沉积时间主要影响纳米SiO_2的沉积量,对其粒径的影响不明显。通过实验探究了纳米SiO_2成核与生长的机理:黄麻纤维表面的孔隙结构为纳米SiO_2提供了成核位点;TEOS经过水解缩合反应形成短链交联结构,通过氢键或化学键沉积于黄麻纤维表面的孔隙中;短链交联结构经过成核与生长过程,逐渐形成纳米SiO_2颗粒。因此,通过对工艺参数合理地选择,可以调控纳米SiO_2在黄麻纤维表面成核与生长阶段的形貌与沉积量。     

钛合金表面化学镀Ni-P-MoS_2耐磨性能研究

以TC4钛合金为基体制备出Ni-P-MoS2化学复合镀层,分析了pH值、MoS2微粒浓度以及表面活性剂种类、浓度对复合镀层耐磨性能的影响,并观察了镀层磨损后的形貌。结果表明:复合镀层的耐磨性随镀液中MoS2颗粒浓度和pH值的升高先增强后减小。在MoS2颗粒浓度为2g/L和pH为6.0时,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠的共同作用能有效促进MoS2微粒与Ni-P合金的共沉积,在钛合金表面形成一层均匀的固体润滑膜,显著降低摩擦系数。镀层中MoS2粒子起到很好的固体自润滑作用,减小了粘着磨损的发生。     

球形ZnS纳米粒子的制备和光学性质

用快速均匀沉淀法制备了平均粒径3nm左右的球形ZnS纳米粒子。并且讨论了成长时间，反应温度，体系pH值，反应物浓度和配比对ZnS纳米粒子尺寸的影响。通过XRD，BET，紫外可见吸收光谱表征了ZnS纳米粒子的尺寸、结构和表面态性质。通过红外吸收光谱证明了吸附在ZnS纳米颗粒上的乙酸基起到控制粒子长大和防止团聚的作用。研究了ZnS纳米晶粒的荧光光谱，证实其在425nm处的蓝色发光峰是来源于表面硫空位与锌空位之间的电子-空穴复合跃迁发光。     

非离子表面活性剂在水流中的减阻机理

为探讨非离子表面活性剂的减阻机理,在实验确认表面活性剂APG水溶液(Alkyl Polyglucoside)具有湍流减阻功效的基础上,对其剪切粘度、应力松弛特性以及剪切双折射效应,使用锥板流变仪及流动双折射测试仪进行了实验研究.最大减阻率可达70%的APG水溶液,其剪切粘度在低剪切速率区域表现为牛顿流体特性,在大于临界剪切速率区域表现为“SIS”(Shear-Induced Structure),呈现非牛顿流体特性;APG水溶液的剪切应力松弛特性与纯水基本相似,表明“SIS”并不具有粘弹性特性.由剪切双折射效应证实的的棒状胶束聚合结构和具有的较大拉伸粘度可认为是APG水溶液能够实现湍流减阻的主要原因.     

Cu_2O改性ZnO纳米阵列表面的润湿性与紫外响应行为研究

在ITO基底上采用电化学沉积法制备了Cu_2O改性的ZnO纳米阵列,通过场发射电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪等对其微纳结构和表面润湿行为进行了研究。实验结果显示,低表面能Cu_2O粒子的吸附增强了ZnO纳米阵列的超疏水性。很多材料表面对水滴有较高黏附力是因为材料表面微槽中密封的空气而产生的毛细管附着力,而ZnO纳米棒阵列表面对水滴的高黏附性是因为其表面的范德华力作用。改性后样品表面形成的ZnO-Cu_2O微纳分层结构减小了样品表面与水的接触面积。另外,加上Cu_2O自身的低表面自由能,共同导致范德华力减小从而使得表面对水滴的黏附小而具有很好的超疏水性。     

偶联剂对纳米ZnO粒子在聚丙烯中的分散性影响

纳米粒子共混法是制备聚合物纳米复合材料的方法之一。由于纳米粒子的比表面积大，其表面活性高，易团聚。本文通过对纳米ZnO粒子的表面改性处理．利用透射电子显微镜观察了其在聚丙烯中的分散情况。分析了纳米粒子分散的影响因素．并讨论了改进纳米粒子分散效果的方法。试验表明，溶液的pH值对ZnO纳米粒子的分散和团聚影响最大；溶剂的选择及溶液的浓度直接影响了ZnO纳米粒子的分散效果和分散效率；搅拌速度和分散温唐决定了偶联剂在ZnO纳米粒子表面成膜的质量。     

不同形貌CeO_2的制备及其在污水催化臭氧化处理中的性能

采用水热合成法,以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,分别制备了CeO2纳米片、纳米棒和纳米管等3种不同形貌的催化剂,并对其进行了化学结构和表面性能的表征;将这些催化剂用于催化臭氧化降解废水时发现催化剂的表面形态及反应体系的控制条件对催化效率具有显著的影响,其中CeO2纳米管表现出最优良的催化活性。在CeO2纳米管用量为0.5 g,臭氧投加量为15 mg/min时催化臭氧化反应2 h后,对体积为1 L、初始TOC浓度为100 mg/L的柠檬黄溶液中的有机物矿化率高达97%,因此,纳米CeO2作为催化臭氧化技术中新型催化剂具有很大的发展前景。     

基于线弹簧模型的焊接结构断裂可靠性分析

将表面裂纹断裂分析的线弹簧模型法与重要抽样法相结合,提出了一种可进行焊接结构断裂可靠性分析的新方法.采用该方法对典型焊接平板的断裂可靠性进行了分析,分析过程中考虑了材料特性、外载荷、焊接残余应力、裂纹尺寸等参数的不确定性,给出了结构的失效概率以及各随机变量的可靠性灵敏度,算例表明,断裂韧度KIC对结构可靠性影响最大,外...     

UV固化环氧大豆油/纳米SiO2复合涂层制备及性能研究

采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH-590)对纳米SiO2表面进行接枝改性,用傅里叶红外光谱法(FT-IR)对其结构进行表征;将改性纳米SiO2与环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)和乙烯基醚改性环氧大豆油丙烯酸聚氨酯(VASO)按不同比例复合制备光固化纳米复合涂层。结果表明:巯基纳米SiO2的加入显著提高了丙烯酸双键的转化率,并且随着改性纳米SiO2含量的增加漆膜硬度增加,且漆膜耐水性和耐磨性能均有明显改善。     

先进云纹测量技术及应用

本文着重介绍了高灵敏度云纹法的发展及其在结构和材料力学行为测量方面的应用,包括云纹干涉法、微米云纹法、纳米云纹法及其相移技术。介绍了清华大学工程力学系光测实验室近年来利用云纹干涉法在材料科学、激光焊接、微电子封装等力学行为测量方面的应用成果。讨论了微米/纳米云纹法分别在微电子封装、微机械系统(MEMS)、纳观变形场测量中的应用。     

非牛顿流体在正弦波壁管内的减阻特性

通过添加高分子表面活性剂来有效降低流动阻力在水处理和石油开采等行业中具有重要的现实意义.实验研究了聚丙烯酰胺聚合物(PAM)溶液在正弦波壁管内的减阻特性.研究发现,PAM溶液在层流区域具有明显的减阻作用,在湍流区域却不是很明显;同时在波壁管内存在一个PAM的最佳减阻浓度.另外,通过 f-Re曲线发现PAM溶液的过渡域转捩点比牛顿流体明显提前,流动可视化结果验证了上述结论;应用Fluent进行数值模拟得到的数值结果与实验基本吻合.     

三角和六角对称ZnO分支纳米结构及其光学特性研究

采用简单的热蒸发法可控制备三角和六角对称Zn O纳米结构。借助于X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微结构进行表征和分析。研究结果证实:三角和六角对称Zn O分支纳米结构的主干沿[0001]方向生长;三角对称Zn O的分枝沿[21 10]、[1210]和[1 120]晶向,而六角对称的分枝沿[0001]晶向;基于电镜表征和晶体表面能分析,提出了Zn O纳米结构的形成机制。利用紫外可见光吸收光谱(UV-vis)和光致发光谱(PL)研究了2种Zn O分支纳米结构的光学特性。位于3.23 e V(三角)和3.24 e V(六角)的PL发射峰为Zn O的带边发射,与Zn O体材料相比出现明显的红移。     

非水体系合成多种形貌氮化硅基纳米孔材料

分别以乙腈、氯仿和甲酰胺为溶剂,十八胺为模板剂,通过非氧化物溶胶-凝胶过程合成了多种形貌的氮化硅基纳米孔材料。利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、透射电子显微镜(T ransm iss ion e lectronm icroscope,TEM)、N2吸附-脱附和电子能谱(Energy d ispers ive spectroscope,EDS)对样品进行了表征。XRD结果显示产物是层间距为4.7 nm和3.6 nm的层状相材料。TEM照片表明,在乙腈、氯仿和甲酰胺溶剂中分别得到花状、片状和核-环状形貌的氮化硅基材料。N2吸附-脱附分析表明,产物具有较高的比表面积和窄的孔径分布。EDS分析证明,产物含有S i,N,C,C l元素而不含有O元素。非水体系中表面活性剂自组装形成的介观相可以作为模板来指导具有特殊介观结构和形貌的纳米材料的合成。     

基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。     

WC-Ni核壳结构纳米复合粉体的制备与表征

采用球磨和离子热法制备了WC-Ni核壳结构纳米复合粉体(WC为核,Ni为壳)。采用XRD、SEM、EDS和TEM对所制备的样品进行了表征。XRD结果显示,所制备的样品只有WC和Ni物相;SEM、EDS和TEM结果表明,所制备的样品中,WC呈不规则的球型,且Ni覆盖在WC颗粒表面,形成了WC-Ni核壳纳米结构。核WC颗粒的直径大约100 nm左右,壳Ni的厚度大约20 nm左右。这种核壳纳米结构的形成有利于后续WC-Ni硬质合金烧结过程中抑制WC晶粒的长大,为制备高强韧性的硬质合金奠定了实验基础。     

CdS纳米晶体的合成与表征

以四甲基二硫化秋兰姆(TMTD)为新型有机硫源,与醋酸镉在不同的反应温度、时间下合成出纳米CDS晶体,用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段研究了CDS纳米晶体的结构和形成.结果表明,反应温度、时间对CdS晶体的形貌和组成有影响,随温度升高,晶体形貌从粒子聚集体过渡到花形结构,同时讨论了纳米晶体的形成机理.