电化学沉积纳米金属多层膜简述

静电纺丝技术研究及纳米纤维的应用前景..

静电纺丝技术研究及纳米纤维的应用前景 引言： 术语“电纺”来源于“静电纺丝”。虽然电纺这一术语是20世纪90年代才开始使用，但是其基本思想可以追述到60年前。1934一1944年间，FomalaS[1]申请了一系列的专利，发明了用静电场力来制备聚合物纤维的实验装置。1952年，vonnegut和NeubauerI53)发明了电场离子化技术，得到了粒径(0.lmm)均匀、带电程度高的线流。1955年，Drozin进行了不同液体在高电压下，形成气溶胶的研究。1966年，Simons发明了一种装置，用静电场纺丝法制备出了很轻超薄的无纺织物，他在研究中发现，低浓度溶液纺出的纤维较短且细;高浓度溶液纺出的纤维长且连续[2]。1971年，Baumgarten采用静电纺丝法制备出了直径在0.05u m一1.1um的丙烯酸纤维。自从80年代，特别是近些年，由于纳米技术的兴起，使得静电纺丝技术再度引起了纳米材料研究人员的高度关注。采用静电纺丝技术可以很容易的制备出直径在几百微米到几百纳米甚至几十纳米的高质量纤维。目前为止，己经有近上百种高分子采用静电纺丝技术被纺成纳/微米纤维。这些纳/微米纤维有些己经广泛应用于纳米复合材料、传感器、薄膜制造、过滤装置，以及生物医用材料的加工和制造上。本文立足于静电纺丝技术的研究现状，分别从材料的化学组成、纤维的分布方式和特殊结构形态三个方面进行了阐述。同时，概括并展望了纳米纤维的应用领域与前景。 1静电纺丝的基本原理 在电纺丝过程中，喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下，受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴，在电场诱导下表面聚集电荷，受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时，喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状，形成所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)[3-6]。而当电场强度增加至一个临界值时，电场力就会液体的表面张力，从“泰勒锥”中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳，产生频率极高的不规则性螺旋运动。

多层介质膜干涉滤光片的镀制

多层介质膜滤光片的镀制 【摘要】 本实验通过机械泵和油扩散泵的先后使用，将真空镀膜机抽成真空。再在高真空条件下，采用λ/4极值法控制光学厚度的方法，基底为玻璃、高反射率材料为硫化锌（ZnS)、低反射率材料为冰晶石（Na 3AlF 6），利用蒸发法镀制膜系为（HL)32H(LH)3的干涉滤光片。最后利用TU-1221双光束紫外和可见光分光光度计绘制T-λ曲线，得到干涉滤光片的波长为587nm ，半宽高0/0.0210λλ?= 高真空镀膜 干涉滤光片 λ/4极值法 光学薄膜检测 一、引言 自然界中许多美丽的景物，如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛以及肥皂泡沫等，他们的观赏效果都与透明膜层内反射光波的干涉有关。从发现薄膜的干涉色彩现象起，特别是1930年真空蒸发设备出现以后，人们对薄膜科学技术进行了大量研究。 在光学薄膜技术中，多层多周期的光学薄膜最为突出，而窄带干涉滤光片则是这一技术的最主要应用之一。一种典型的干涉滤光片是在玻璃基片上镀制“银-介质-银”三层膜，前后两银膜构成两个相互平行的高反射率板。 若n 为间隔层介质折射率，d 为该层几何厚度，则间隔层的光学厚度nd 决定了滤光透射峰值0λ。银层的反射率的主要作用是决定了法布里-珀罗干涉强的惊喜常数，从而对滤光片的峰值透过率T M 和半宽度Δλ产生影响。

因银层具有很强的吸收，用银座反射层的“金属-介质”干涉滤光片的透射率很难高于40%，而用多层透明介质膜构成的高反射膜板代替银层构成的干涉滤光片能弥补这一缺点，可使峰值透过率高达80%以上 二、原理 1、真空技术 “真空”是指气压低于一个大气压的气体状态。在真空状态下，单位体积中的气体分子数大大减少，分子平均自由程增大，气体分子之间、气体分子与其他粒子之间的相互碰撞也随之减少。这些特点被广泛应用于科学研究和生产的许多领域中，例如：电子器件、大规模集成电路、加速器、表面物理、热核反应、空间环境模拟、真空冶炼和真空包装等。 真空泵是把被抽容器中的气体排放出从而降低容器内气压的机具。根据排气压强，真空泵大致可分为三类。 第一类是往大气中排气的泵，这种泵一般称为粗抽泵或前级泵，它可以从大气压下开始工作，可以单独使用或与其他需要在出口处维持一低气压的泵连用。旋转机泵、活塞式机械泵等都属于这一类。第二类是只向低于大气压的环境中排气的泵。这类泵是在气体相当稀薄时才能开始工作，并气体排除到已被前级泵抽成低真空的地方。这类泵称为高真空泵，如扩散泵、分子泵等。第三类是可束缚住系统中的气体和蒸汽的泵，如吸附泵和低温泵等。 而在本实验中，我们可以通过机械泵和油扩散泵的配合使用达到

纳米薄膜小论文

纳米技术在薄膜中的应用与发展 摘要:近年来纳米技术的发展研究是一个热烈的话题，受到了广泛的关注。而纳米薄膜材料是一种新型材料，由于其特殊的结构特点，时期作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。本文简单介绍了纳米薄膜材料的性能、制备方法，应用领域等几个方面，为初步认识和了解纳米薄膜材料有推动作用。 关键字：纳米技术,薄膜,材料 纳米技术在今天已经不是个陌生的话题，所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项技术。这是21世纪最有竞争力的技术之一。科学家们在研究微观粒子结构与性能过程中，发现在纳米尺度下的原子或分子，可以表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能的设备与仪器，能够在改善人们的日常生活中起到相当显著的作用。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。而我所研究的是纳米技术在薄膜中的部分应用与其今后发展。新型薄膜材料对当代高新技术起着重要的作用，是国际上科学技术研究的热门学科之一。 1.纳米薄膜材料概述 纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料, 按用途可以分为两大类,即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。前者主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性,通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。后者主要是通过纳米粒子复合, 提高材料在机械方面的性能。由于纳米粒子的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对薄膜的特性有显著影响, 因此可以在较多自由度的情况人为地控制纳米复合薄膜的特性, 获得满足需要的材料。纳米多层膜指由一种或几种金属或合金交替沉积而形成的组分或结构交替变化的合金薄膜材料, 且各层金属或合金厚度均为纳米级, 它也属于纳米薄膜材料。多层膜的主要参数为调制波长,指的是多层膜中相邻两层金属或合金的厚度之和。当调制波长比各层薄膜单晶的晶格常数大几倍或更大时,可称这种多层膜结构为超晶格薄膜。组成复合薄膜的纳米粒子可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子等材料，而复合薄膜的基体材料可以是不同于纳米粒子的任何材料。人们采用各种物理和化学方法先后制备了一系列金属/绝缘体、半导体/绝缘体、金属/半导体、金属/高分子、半导体/高分子等纳米复合薄膜。特别是硅系纳米复合薄膜材料得到了深入的研究，人们利用热蒸发、溅射、等离子体气相沉积等各种方法制备了Si/SiOx、Si/a-Si：H、Si/SiNx、Si/SiC等纳米镶嵌复合薄膜。尽管目前对其机制不十分清楚，却有大量实验现象发现在此类纳米复合薄膜中观察到了强的从红外到紫外的可见光发射。由于这一类薄膜稳定性大大高于多孔硅，工艺上又可与集成电路兼容，因

纳米多层膜中晶体生长的互促效应

电子显微学报Ｊｃｈｉｎ．ＥＩｅｃｔｒＭｉｃｒｏｓｃｓｏｃ ２３（４）：３７３。３７３２００４年３７３ 纳米多层膜中晶体生长的互促效应 劳技军１，曹章轶２，孔明１，董云杉１，李戈扬１ （１上海交通大学材料科学与工程学院，上海２０００３０；２华东师范大学物理系，上海２０００６２） 由两种材料以纳米量级交替沉积形成多层结构时，由于一沉积层的“模板”效应，另一沉积层可以形成非平衡相并在一定的厚度范围内稳定存在。本文的研究发现，在纳米多层膜中，不但存在使非晶层晶化的模板效应，而且。由此效应形成的晶体层亦可对模板层的晶体生长起到促进作用。 不同的ｓｉｃ层厚的多层膜以及ＴｉＮ、ｓｉｃ单层膜采用多靶磁控溅射法制备。通过控制ＴｉＮ和ｓｉｃ靶的溅射功率和基片在靶前的停留时间，得到不同ｓｉｃ层厚的一系列纳米多层膜，薄膜的总厚度为２“ｍ。 图１为ＴｉＮ（４．３ｎｍ），ｓｉｃ（０．６ｎｍ）多层胰的横截面ＴＥＭ像和电子衍射花样。图中深色条纹为ＴｉＮ层，浅色条纹为ｓｉｃ层。多层膜呈现成分周期性变化的调制结构，各调制层平直，界面明晰，两层问的成分混合区很薄。多晶衍射环表明此多层膜为单一的面心立方结构。由图２多层膜的横截面ＨＲＴＥＭ像可见，晶格条纹穿过多个ＴｉＮ和ｓｉｃ调制层，多层膜形成了共格外延的生长结构。 图ｌＴｉＮ（４．３ｎｍ），岛ｃ（Ｏ．６ｎｍ）多层胰的１ＥＭ像和电子衍射花样。Ｂａｒ＝２０ｎｍ 图３多层膜以及ｓｉｃ和ＴｉＮ单层薄膜的ｘＲＤ谱显示ｓｉｃ单层膜为非晶态，而ＴｉＮ单层膜的（１１１）衍射峰漫散宽化。组成多层膜后。当ｓｉｃ层厚为０．４ｎｍ和Ｏ．６ｎｍ时，纳米多层膜呈现强烈的（１１１）织构外延生长。此时多层膜衍射峰的计数强度约为ＴｉＮ单层膜衍射峰的５００倍。由此可见，不仅Ｂ１．ＴｉＮ的模板效应可以使原来以非晶态生长的ｓｉｃ层晶化成Ｂｌ结构，而且新的ＴｉＮ层亦可在Ｂ１．ｓｉｃ层上共 基垒硬目：上海市纳米科技专项基金蠹助项目（Ｎｏ．０３５２ｒｌ神¨）格外延生长，使得多层膜形成强烈（１１１）织构的柱状晶。由图３还可见到，略微增加ｓｉｃ层的厚度到ｏ．８ｎｍ以后，多层膜的（１１１）衍射峰迅速降低而逐步呈现（２００）织构。表明多层膜中的ｓｉｃ层在大于０．６ｎｍ后逐步从以ＴｉＮ层外延生长的Ｂ１结构转变为非晶态形式，从而阻止了多层膜的共格外延生长。而新一层的ＴｉＮ则以（２００）织构在非晶ｓｉｃ层的表面重新形核生长，并且，由此生长的ＴｉＮ层的晶体又被下一ｓｉｃ调制层阻断，多层膜呈现ｓｉｃ非晶和ＴｉＮ纳米晶组成的调制结构。 图２ＴｉＮ（４．３ＩＩｌｌｌ），ｓｉｃ（０．６ｍ）多层膜的横截面ＨＲＴＥＭ像。Ｂ８ｒ＝３ｎｍ ∞壮删 图３不同ｓｉｃ层厚的ＴｉＮ，甄ｃ多层膜（ｎＮ层厚保持为４．３ｎｍ）和ｓｉｃ。ＴｉＮ单层膜的高角度ｘＲＤ谱。ａ： Ｚｓｔ＝０．４珊＇ｂ：Ｚ目ｃ＝Ｏ６脚，ｃ：Ｚｓ，ｃ＝０．８ｎｍ．ｄ：Ｚｓ｛ｃ ＝１．６ｎｍ，ｅ：Ｚｓ．ｃ＝２．４ｍ 以上结果表明，ｓｉｃ层形成Ｂｌ结构的晶体相后，亦可以反过来促进ＴｉＮ晶体生长的完整性，使ＴｉＮ层的厚度在小于４．３ｎｍ时生长完好，呈现出一 种晶体生长的互促效应。　万方数据

超疏水静电纺丝纳米纤维

超疏水静电纺丝纳米纤维 摘要：这篇文章介绍了最先进的静电纺丝纳米纤维的科技发展，以及它在自清洁簿膜、智能响应材料和其他相关领域的应用。超疏水自清洁，也成为“荷叶效应”，就是利用表面化学结构和拓扑学的正确结合，在表面形成了一个非常大的接触角并且通过重力使水带着表面上的污垢、颗粒以及其他污染物离开表面。本文简单介绍了超疏水自清洁的理论和静电纺丝过程中的基本原则，为了生成超疏水自清洁表面还讨论了静电纺丝过程的各种参数，这些参数可以有效的控制疏水实体的多渗透性结构的粗糙度，静电纺丝在纳米尺寸上的主要原则以及在通过静电纺丝合成一维材料时存在的困难也被完全的隐藏。另外，本文还比较了不同的静电纺丝纳米纤维的超疏水性能以及它们的科技应用。 关键字：超疏水静电纺丝纳米纤维性能应用展望

Superhydrophobic electrospun nanofibers Abstract: This review describes state-of-the-art scientific and technological developments of electrospun nanofibers and their use in self-cleaning membranes, responsive smart materials, and other related applications. Superhydrophobic self-cleaning, also called the lotus effect, utilizes the right combinations of surface chemistry and topology to form a very high contact angle on a surface and drive water droplets away from it, carrying with them dirt, particles, and other contaminants by way of gravity. A brief introduction to the theory of superhydrophobic self-cleaning and the basic principles of the electrospinning process is presented. Also discussed is electrospinning for the purpose of creating superhydrophobic self-cleaning surfaces under a wide variety of parameters that allow effective control of roughness of the porous structure with hydrophobic entities. The main principle of electrospinning at the nanoscale and existing difficulties in synthesis of one-dimensional materials by electrospinning are also covered thoroughly. The results of different electrospun nanofibers are compared to each other in terms of their superhydrophobic properties and their scientific and technological applications. Key words: superhydrophobic; electrospinning; nanofibers; properties; applications; outlook

多层增透膜的理论解释

多层增透膜的理论解释 4.1 λ/4增透膜 λ/4的光学增透膜（下面讨论时光学元件用玻璃来代替, 初始入射介质用空气来代替）, 一般为在玻璃上镀一层光学厚度为λ/4的薄膜,且薄膜的折射率大于空气的折射率, 小于玻璃的折射率由菲涅耳公式知, 光线垂直人射时, 反射光在空气一薄膜界面和薄膜一玻璃界面都有半波损失设空气、镀膜、玻璃的折射率分别为n0,n1,n2且n2>n1>n0定义R01,T01为空气-薄膜界面的反射率与透射率,R01，T01为薄膜-空气界面的反射率与透射率,R12，T12为薄膜-玻璃界面的反射率与透射率, R21，T21为玻璃-薄膜界面的反射率与透射率如图4-1所示示, 为了区分人射光线和反射光线, 这里将入射光线画成斜入射，图4-1中反射光线1和2的光程差为λ/2, 这样反射光便能完全相消由菲涅耳公式知道, 光垂直通过界面时, 反射率R 和透射率T 与折射率n 的关系为： 2 212 11221122 1 21221 122 101 00110012 1011001)(41) ()(41) (n n n n R T T n n n n R R n n n n R T T n n n n R R += -==+-==+=-==+-== 设人射光的光强为I0, 则反射光线1的光强I1=I0R0, 反射光线2的光强I2=I0I01R12T10。余下的反射光的光强中会出现反射率的平方,因为反射率都比较小, 故可不再考虑。λ/4的光学增透膜使反射光线1与反射光线2的光程差为δ=2n1d1=λ/2, 故相位差为л, 由干涉理论知, 干涉后的光强为: 212010102121)(cos R T R I I I I I I p -=++=π 因为折射率n0,n1,n2比较接近，例如n0=1,n2=1.5的界面，T=96%，故可近似地取T01和T10为1，若使Ip 为0 ，则有R01=R12，即： 21 21220101)()(n n n n n n n n +-=+-

电镀纳米金属多层膜研究现状

综 述 电镀纳米金属多层膜研究现状 T he Status of the Study of nm Metal Multi-Layer Plating 桂 枫 姚素薇 (天津大学化工学院,天津300072) 摘要: 介绍了纳米金属多层膜的研究现状,讨论了单槽法电镀纳米多层膜的原理和脉冲设计方法,简述了纳米多层膜的结构与特性,分析了纳米多层膜的发展趋势。 关键词: 纳米 金属 多层膜 Abstract: T he Status of nm metal mult-i layer are stated,principles and pulse desig n method of nm mult-i layer plating with sing le-tank discussed,structure and characterist ics of nm mult-i layer outlined and its tr ends analyzed. Keywords: Nanometer Metal Multi-layer 1 前言 纳米材料是近年来发展起来的一种新兴材料,当粒子尺寸进入纳米量级(1~100nm)时,其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而展现出许多特有的性质,在催化、滤光、光吸收、磁介质及新材料等方面有广阔的应用前景[1]。纳米多层膜又称组分调制合金(Composition M odulated Alloys,简称CMA),它是指一种金属或合金沉积在另一种金属或合金上构成的成分和结构周期性变化,相邻两层厚度之和(称为调制波长 )为纳米尺寸的材料[2]。这种材料因尺寸为纳米级,有大量的内界面,表现出 量子尺寸效应 ,所以具有特殊的光学、力学、电磁学、耐磨、耐蚀、巨弹性模量、巨磁阻效应等性能。早在1921年Blum已利用两种不同的电解液制得金属多层膜,1949年Br enner在同一电解液中制得了Cu-Bi多层膜[3]。近年来,由于对材料性能的要求不断提高并期望获得具有特殊性能的新材料,纳米多层膜已经成为材料学和物理学领域的热门研究课题。现在,各国学者已制得Cu Ni[4]、Ru Co[5]、Co Cu[6]、N i N iP[7]、Ag Pd[8]等多层膜。 2 多层膜的制备方法 目前,制备多层膜的方法主要有干法和湿法两种。干法即物理方法,包括溅射、蒸镀等;湿法是通过电解质溶液电沉积多层膜的电化学方法[5]。 2.1 物理方法 制备多层膜的物理方法主要有离子溅射、物理蒸镀、化学蒸镀和分子束外延成形等。它们已成功应用于多层膜的制备,可以精确地控制多层膜各层的厚度。但是,这些物理方法通常要求在高真空和高温条件下进行,对设备要求高、制备时间长、成本高、样品形状尺寸受到限制。而且,物理方法制备多层膜时,到达基体的原子能量往往较高[3],难以避免无序生长和层间扩散。另外,该法制备的多层膜厚度受到限制,难以满足许多性能的直接测试要求。 图1 双槽法制备多层膜示意图 2.2 电化学方法 相对物理方法而言,电化学方法具有成本低、易于操作、样品不受限制、制备时间短、厚度范围易于控制等优点。此外,电化学方法要求的温度较低,可以有效地避免层间扩散。 电化学方法分为双槽法、液流法和单槽法三种。双槽法是在含有不同电解质溶液的电解槽中交替电镀得到多层膜的方法。图1为双槽法电镀多层膜的示意图[8],将阴极C周期性地在含金属离子A m+的电解槽1和含金属离子B n+的电解槽2之间移动,交替电镀即可获得A金属层和B金属层周期性分布的多层膜。C.A.Ross详细地介绍了用双槽法制 备Ni NiP x 和N iP x NiP y 的原理和设备[7]。但是,因 3 2000年1月 电镀与环保第20卷第1期(总第111期)

电化学沉积

金属电沉积理论 一.研究概况 在电化学中,金属的电化学沉积学是一种最古老的学科。在电场的作用下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面上，沉积过程含有相的形成现象。 首先，在金属的电化学沉积实验的研究时间要追溯到19世纪，并且在引进能产生直流电的电源以后，电镀很快成为一种重要的技术。电镀被用来制造各种不同的装饰性和功能性的产品，尽管在开始的早期，电镀技术的发展和应用建立是在经验的基础上。 金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长的问题。1878年，Gibbs在他的著名的不同体系的相平衡研究中，建立了成核和结晶生长的基本原理和概念。20世纪初，Volmer、Kossel、Stransko、Kaischew、Becker和Doring用统计学和分子运动模拟改进了基本原理和概念。按照这些早期的理论，成核步骤不仅要求一个新的三维晶体成核，而且完美单晶表面的层状二维生长。对于结晶理论的一个重要改进是由Avrrami提出的结晶动力学，他认为在成核和生长过程中有成核中心的重复碰撞和相互交迭。在1949年，Frank提出在低的过饱和状态下的一个单一晶面成长会呈螺旋状生长。Cabrera和Frank等考虑到在成长过程中吸附原子的表面表面扩散作用，完善了螺旋成核机理。 20世纪二三十年代，Max、V olmer等人对电化学结晶进行了更为广泛的基础研究。Erday-gruz和Volmer是第一次认识到过饱和度与过电位，稳态电流密度和由电荷转移引起的电结晶过电位之间的关系。 20世纪三四十年代，Finch和他的同事做了大量的关于多晶电化学沉积的实验，研究了决定结晶趋向与金属薄膜的组织结构的主要因素。在这一时期，Gorbunova还研究了底层金属与电解质溶液组成对电结晶过程的影响，并发现了由于有有机添加剂的吸附作用可能导致金属晶须的生长。 1945年，Kaischew对电结晶理论做了重大改进。考虑到单一晶体表面上金属原子的结合和分开的频率，可利用分子运动学模拟电化学结晶过程。这项工作对电结晶理论的发展有着重大的影响。 20世纪50年代是在电化学结晶理论与实验技术取得重大进步的阶段。Fincher等人完成在实际的电镀体系中抑制剂对电结晶成核与生长的影响的系统研究，并按照其微观结构和形态对金属电沉积进行了分类。Piontell等人对基体的取向作用和在金属沉积系统中同向和异向的金属沉积的阴离子的特性进行了进一步的研究。Kardos、Kaischew等人利用新的实验技术证实Volmer`s的三维形核的正确性。Wranglen，Vermilyea等人对结晶树枝状生长进行了深入的研究，提出了新的电化学结晶的理论模型。 20世纪60年代初，Flischman和Thirsh发展了在电结晶状态下多重成核与生长的一般

二维纳米薄膜材料概述

二维纳米材料概述 -----纳米薄膜概述 班级：材料科学与工程103班 姓名：卢忠 学号：201011601322 摘要纳米科学技术是二十世纪八十年代末期诞生并快速崛起的新科技，而其二维纳米结构——纳米薄膜在材料应用以及前景上都占据着重要的地位。纳米薄膜材料是一种新型的薄膜材料，由于其特殊的结构和性能，它在功能材料和结构材料领域都具有良好的发展前景。本论文着重介绍纳米薄膜的制备方法、特性以及研究前景。纳米薄膜材料性能较传统的薄膜材料有更加明显的优势，特别是纳米磁性多层膜、颗粒膜作为一种新型的复合材料将是今后的研究方向。 关键词：纳米；薄膜材料

目录 一.薄膜材料定义 (1) 二.纳米薄膜的分类 (1) 三.纳米薄膜的制备方法 (2) 四.纳米薄膜特性 (4) 五.应用及前景 (6) 参考文献

一.薄膜材料定义：纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的晶粒构成的薄膜或将纳米晶粒薄膜镶嵌于某种薄膜中构成的复合膜，以及层厚在纳米量级的单层或多层薄膜，通常也称作纳米颗粒薄膜和纳米多层薄膜。 二.纳米薄膜的分类 1.纳米薄膜，按用途分为两大类:纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。 纳米功能薄膜:主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性，通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。 纳米结构薄膜:主要是通过纳米粒子复合，提高材料在机械方面的性能。 2.按膜的功能分 纳米磁性薄膜 纳米光学薄膜 纳米气敏膜 纳滤膜、纳米润滑膜 纳米多孔膜 LB（Langmuir Buldgett）膜 SA（分子自组装）膜 3.按膜层结构分类 单层膜如热喷涂法的表面膜等 双层膜如在真空气相沉积的反射膜上再镀一层 多层膜指双层以上的膜系 4.按膜层材料分 金属膜，如Au、Ag等 合金膜，如Cr-Fe、Pb-Cu等 氧化物薄膜 非氧化物无机膜 有机化合物膜

WC-DLC纳米多层膜微观结构研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 WC/DLC 纳米多层膜微观结构研究 阳极层流型气体离子源与非平衡磁控溅射复合技术沉积制备WC/DLC 纳米多层膜,并在膜/基间设计了中间过渡层。用扫描电镜、拉曼光谱仪、光电子能谱仪、X 衍射仪、透射电镜、干涉显微镜等,对WC/DLC 纳米多层膜的微观形貌结构进行分析研究。结果表明:沉积的WC/DLC 膜层表面致密、光滑细腻;多 层调制周期在3～4 nm,多层界面不清晰,形成渐变过渡界面。WC/DLC 膜中主要是sp2 键中掺杂有一定量的sp3 键,WC 则以纳米晶结构弥散分布在DLC 之中。 关键词：非平衡磁控溅射;离子源;WC/DLC 纳米多层膜;微观结构 类金刚石( DLC) 薄膜是近20 年来研究较多的功能薄膜, 它是含有金刚石结构的非晶碳膜, 具有一系列与金刚石薄膜相似或类似的优异性能, 如硬度、弹性模量高、摩擦系数低等力学性能和好的声学、电学性能及化学稳定性等。 加上DLC 膜沉积温度低( 250 度) 、技术相对简单易行, 成本低, 易于工业化生产; 技术日趋完善、发展迅速, 在诸多方面已获应用, 并不断拓展, 产业化和应用前景光明。 但是, DLC 与金刚石膜相似, 其膜层脆、易崩裂, 极易与基体剥离; 况且, 不同的沉积制备方法与工艺, DLC 膜层所获得的硬度差别范围大( 在20~ 80 GPa 之间) ; 近十几年, 随着纳米科学技术的发展, 利用纳米材料的小尺寸效应和量子隧道效应, 将纳米技术与表面技术相结合制备性能更为优异的纳米多层膜, 许多研究结果表明, 当多层膜的调制周期在纳米尺度范围内变化时, 出现所谓的超硬现象。 当前,纳米多层膜的研究虽然较多, 都基本停留在实验室与机理研究阶段。本研究从工模具的应用技术需求出发, 设计易于工业化生产、成本比较低的

静电纺丝纳米纤维膜在过滤领域的应用研究

建设科技 ∣ 81部品技术与应用 建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY 2018年11月上 总第371 期1 前言 随着现代化进程的加快，污染问题也越来越严重。 空气中漂浮的颗粒物浓度超标，由此形成的雾霾天气不 仅影响人们的生活，更是严重危害人民的身心健康；水 资源的匮乏也使得污水处理问题引起人们的极大关注。 因此，开发出有效拦截污染物的过滤材料是全世界共同 的目标。静电纺制备的纤维直径可达到微纳米级，且纤 维直径在一定的程度上可以进行有效调控，大到几微米 小到几十纳米。静电纺丝纳米纤维因其优良的性能被引静电纺丝纳米纤维膜在过滤领域的应用研究 方梦珍1 张弘楠1 覃小红1 匡宁2 （1.东华大学纺织学院，上海 201620；2.中材科技股份有限公司，江苏南京 210012） [摘要]静电纺丝纳米纤维膜具有很高的比表面积、孔隙率和通透性，在多个领域都有着不可替代的作用，尤其是过滤领域。本文简要介绍了近年来国内外静电纺丝纳米纤维膜在空气过滤和液体过滤领域中的研究进展。项目团队在功能型纳米纤维过滤材料研究及产业化方面取得的研究成果，展望了未来在被动式建筑室内空气质量提升方面的应用趋势。 [关键词]静电纺丝；纳米纤维膜；空气过滤；液体过滤；被动式建筑 Progress in Application of Electrospun Nanofibrous Membranes for Filtration Fang Mengzhen 1, Zhang Hongnan 1, Qin Xiaohong 1, Kuang Ning 2 (1.College of Textile of Donghua University, Shanghai, 201620; 2.Sinoma Science & Technology Co., Ltd., Nanjing, 210012, Jiangsu) Abstract : Electrospun nanofibrous membranes enjoy high specific surface area, porosity and permeability, and have an irreplaceable role in many fields, especially in the field of filtration. This review briefly summarizes the progress on application of electrospun nanofibrous membranes in the field of air filtration and liquid filtration in recent years as well as the achievements of the project team in the research and industrialization of functional nanofiber filtration materials. The application trend to improve indoor air quality in passive buildings in the future is prospected. Keywords : Electrospun, nanofibrous membrane, air filtration, liquid filtration, passive buildings 入过滤领域，表现出极大的优势。2 静电纺丝的发展静电纺丝即高分子流体在电场下受到静电力而拉伸成丝的过程，最终固化形成纤维。其最早可以追溯到18世纪中，一种牛顿流体的静电雾化。但是真正被世人认可的静电纺丝的开端是1934年Formhals 申请的关于纺丝装置的专利[1-3]，这是首次利用高压静电制备纤维的装置，其专利详细描述了高分子溶液如何在高压DOI: 10.16116/https://www.360docs.net/doc/017418592.html,ki.jskj.2018.21.014

静电纺丝纳米纤维在过滤材料中的应用

静电纺丝纳米纤维在过滤材料中的应用 戚妙北京永康乐业科技发展有限公司 １．静电纺过滤材料简述 一般说来，人们对于过滤材料原材料的甄选基本会在以下几种材料中进行：天然纤维、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷、矿物等等[1-2]。按照不同的加工工艺这些过滤材料可分为以下几类[3]：①机织物、针织物、编织网和纤维束等；②纺粘和熔喷无纺布；③多孔陶瓷材料；④有机膜和无机膜材料； ⑤静电纺丝材料。 传统纤维过滤材料是直通的孔隙，其孔隙率也只有30%～40%[4]。从生产工艺流程角度审视，传统纤维织造过滤材料流程长，产品的生产效率低，主要通过经纬纱之间的孔隙进行过滤，滤料本身产生的阻力也比较大；且织造成型的过滤材料必须在其形成粉尘层之后，才能起到阻挡较小颗粒状物质的作用，如果过滤材料还没有形成粉尘层、过滤层清灰或者其它原因破坏了滤料的粉尘层时，就会导致传统纤维滤料的过滤效率大幅下降。 在过滤材料上运用静电纺丝技术有非常多的优点，现将其归纳成以下几个方面[5-9]。 （1）纤维直径小，均一性好。提高纤维滤材过滤性能的有效方法之一就是降低其纤维的直径，因为对于由直径数十微米的纤维制备出的纤维过滤器，随着纤维直径的降低滤材的过滤效率会得到提高。 （2）小孔径、高孔隙率及高通量。运用静电纺丝技术的纤维孔隙率可达80%～90%，这种结构的滤材在有效地去除亚微米级别以及微米级别的颗粒的同时，对水流只会产生较小的阻碍比。 （3）大比表面积、强吸附力。静电纺纤维有非常大的比表面积，这种结构大大地增加了颗粒沉积在纤维滤材表面的几率，这会对过滤的效果产生巨大的改观。其次，当过滤的颗粒非常小时，这些细小的颗粒会堆积在膜表面，产生所谓的“层效应”，也会使得静电纺丝薄膜的有效孔径尺寸显著下降。 （4）可再生性、节约环保。在实际的过滤过程中，大部分的杂质会留在静电纺丝薄膜的表面，只有其他很少的一部分颗粒会在静电纺薄膜内部和底部沉积，这就决定了该过滤材料方便清洁的特性，它的可持续再生的吸附功能有利于环保要求并会降低成本。 （5）低成本、种类多及工艺可控。静电纺丝已经是高效制备纳米级纤维材料的主要途径之一，它的优点甚多，可纺物质种类涵盖广、生产制造的装置简单、纺丝成本低廉、纺丝工艺可控等等。静电纺丝技术已经成功制备出多种纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。 目前应用静电纺丝技术的纳米纤维过滤材料已经可以应用于诸多高要求的过滤领域，其对直径在0.3um以下的颗粒，过滤效率可达到99.97%以上，也由于它出色的过滤精度，该材料具备了广泛应用于电子、生物、医药和防护等领域的前景[10]。 2.静电纺丝在过滤材料的应用 根据不同的应用领域可将对于静电纺丝过滤材料的研究分为以下三个方面： 2.1气体过滤

静电纺丝纳米纤维薄膜的应用进展_李蒙蒙

基金项目:国家自然科学基金(20904037)、江苏省自然科学基金(BK2009141); 作者简介:李蒙蒙(1988-),男,硕士研究生,主要从事静电纺丝制备纳米材料及其性质等方面的研究; ＊通讯联系人,E -mail :dy yang2008@sinano .ac .cn . 静电纺丝纳米纤维薄膜的应用进展 李蒙蒙1,2,朱　瑛1,仰大勇1＊,蒋兴宇3,马宏伟1 (1.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州　215125; 2.青岛大学物理科学学院,青岛　266071; 3.国家纳米科学中心,北京　100190) 摘要:静电纺丝是一种简单而高效制备高分子微纳米纤维的技术,由于设备和实验成本低、纤维产率高、制 备出的纤维比表面积比较大、适用性广泛等独特的优势,近些年来备受关注。静电纺丝的应用是静电纺丝研究 的最基本动力和终极目标,因此成为研究者一直努力的方向。为了研究静电纺丝应用的研究现状和主要发展 方向,本文综述了静电纺丝纳米纤维薄膜几个主要的应用领域,包括组织工程、药物缓释、纳米传感器、能源应 用、生物芯片和催化剂负载等,并展望了未来可能的发展方向。 关键词:静电纺丝;纳米纤维薄膜;应用进展 引言 静电纺丝是一种简便易行、可以直接从聚合物及复合材料制备连续纤维的方法,其制备的纳米纤维薄膜通常是以无纺布形式存在的。静电纺丝技术具有一些突出的优点:设备和实验成本较低,纤维产率较高,制备出的纤维比表面积比较大(纤维直径在几十纳米到几个微米的范围内),并且适用于许多不同种类的材料。这些优点使静电纺丝纳米纤维薄膜在许多领域具有广泛的潜在应用 [1～6]。静电纺丝的原理和设备如图1(a )所示[7],高压电源提供高压,正极接在医用注射器的不锈钢针头上, 负极(接地)接在铝箔上。电压一般在5kV 到30kV 之间,针头到收集极间的距离(工作距离)一般在5cm 到20cm 之间。实验时,将纺丝溶液装入注射器内,并加上高压。由于高压电场的作用,在针头处形成“泰勒锥”。溶液在高电压作用下形成射流,并经过多次分裂,同时溶剂快速挥发,在收集板上就得到了微纳米尺度的纤维,如图1(b )&(c )所示 。 图1　(a )静电纺丝的装置示意图及得到的聚合物纳米纤维的(b )数码照片和(c )电镜照片[7] Fig ure 1　(a )Schematic illustration of electr ospinning se t -up ;(b )Dig ital came ra imag e and (c )SEM image o f electro spun nanofiber s co llected on an aluminum fo il [7] 近年来,静电纺丝逐渐成为材料科学与纳米科技的研究热点之一,吸引着全世界的科技工作者。纵观近期已发表的相关文献,研究的内容包括以下几个方面:(1)新材料静电纺丝的制备,主要包括生物材

TiN-TiB2纳米多层膜的共格外延生长

电子显微学报Ｊ．ｃｈｉｎ．Ｅｌｅｃｔｒ．Ｍｉｃｒｏｓｃ．ｓｏｃ ２４（４）：２７５～２７５２００５年２７５ ＴｉＮ／ＴｉＢ２纳米多层膜的共格外延生长 戴嘉维１，岳建岭２，李戈扬２ （上海交通大学１教育部高温材料及高温测试重点实验室， ２金属基复合材料国家重点实验室，上海２０００３０） 两种材料以纳米量级交替沉积形成的纳米多层 薄膜因具有超硬效应而得到广泛的关注和研究。两 调制层在小周期时形成共格界面的外延生长结构是 纳米多层膜产生硬度异常升高的重要微结构特征。 具有超硬效应的氧化物纳米多层膜多形成相同晶体 结构类型的共格外延生长结构，然而，近期的研究表 明，两种不同晶体结构类型的材料，在特定的晶面形 成异结构共格外延生长的纳米多层膜不仅会产生超 硬效应，且具有硬度增量更大和高硬度的调制周期 范围更宽的明显优势。 一系列不同ＴｉＢ，层厚的ＴｉＮ／Ｔｉ政多层膜和 ＴｉＮ、ＴｉＢ，单层膜在多靶磁控溅射仪上制备，巾７５ｍｍ 的ＴｉＮ化合物靶（９９％）种ＴｉＢ＇化合物靶（９９％）分别由两个射频阴极控制，抛光的不锈钢基片经丙酮和无水乙醇超声波清洗后置于可转动的基片架上。采用０．４Ｐａ的Ａｒ作为溅射气体，基片温度保持在室温。通过控制ＴｉＮ和ＴｉＢ，靶的溅射功率和基片分别在靶前的停留时间，得到一系列不同ＴｉＢ：层厚的ＴｉＮ／ＴｉＢ：纳米多层膜，薄膜的总厚度约为２肛ｍ。 对薄膜的力学性能测量表明，在ＴｉＮ中插入仅０．３ｎｍ的ＴｉＢ’层形成多层膜后，薄膜的硬度和弹性模量就迅速升高，并在ＴｉＢ：层厚为０．６ｎｍ时分别达到最高值４６．９ＧＰａ和４６５ＧＰａ，多层膜呈现硬度与弹性模量异常升高的超硬效应。 图ｌ示出了ＴｉＴ：ｉ（２．４ｎｍ）／ＴｉＢ，（２．９ｎｍ）多层膜垂直截面的高分辨透射电镜像。左上角的低倍像表明多层膜呈现成分周期变化的调制结构，两层间的界面较为平直，成分混合区较窄。多层膜的点阵排列 基金项目：上海市专利技术再创新项目（Ｎｏ．０３７２５０５２） 图１ＴｉＮ／ＴｉＢ：纳米多层膜垂直截面的ＨＲＴＥＭ像。 Ｂａｒ＝３ｎｍ 呈现立方ＴｉＮ和六方ＴｉＲ共格外延生长的特征。它们的取向关系为（１１１）。／／（０００１）陋，［１１０］。。，／１１０１０］吼。 研究结果表明，在ＴｉＮ／ＴｉＢ，纳米多层膜中，由于ＴｉＮ（１１１）晶面的模板作用，可使原为非晶态的ＴｉＢ：在小于２．９ｎｍ的层厚时，形成六方结构的晶体态，并与立方ＴｉＮ共格外延生长。由于存在晶格失配度，共格生长的多层膜中形成拉、压交变的应力场，这种应力场以及ＴｉＮ和ＴｉＢ：滑移系的不同，使多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应，最高硬度和弹性模量分别达到４６．９ＧＰａ和４６５ＧＰａ。 参考文献略． 　万方数据

静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用

综述与专论 合成纤维工业,2009,32(4):48CH I NA SYNTHETI C FI BER I NDUSTRY 收稿日期:2008 09 17;修改稿收到日期:2009 05 27。作者简介:董晓英(1956 ),教授。从事纳米材料的教学和科研工作。 静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用 董晓英1 董 鑫 2 (1.江苏技术师范学院,江苏常州 213001;2.慕尼黑大学,德国慕尼黑 80539)摘 要:简述了静电纺丝制备纳米纤维的原理;探讨了静电纺丝电压、流速、接收距离、溶剂浓度等工艺条 件;介绍了同轴静电纺丝制备皮芯结构的超细纤维及中空纤维技术以及静电纺丝纳米纤维毡在生物医药方面的应用。指出静电纺丝纳米纤维材料在生物医用方面具有广阔的应用前景,进一步实现低压纺丝、开发无毒溶剂,控制同轴静电纺丝纳米纤维的释放性能是今后静电纺丝的研发方向。 关键词:静电纺丝 纳米纤维 工艺 生物 医药 应用 中图分类号:TQ 340.64 文献识别码:A 文章编号:1001 0041(2009)04 0048 04 静电纺丝法是一种高速制备纳米纤维的有效方法,其装置简单,成本低廉,供选择的基体材料和所载药物种类众多,可通过改变电压、流速、接 收距离、溶液浓度配比等纺丝工艺控制纤维形貌,从而控制药物的释放。静电纺丝纳米纤维在生物、医药方面有着广泛的应用。1 静电纺丝及其工艺条件 静电纺丝技术最早报道于1934年的美国专利[1] ,发明人For mhals 用静电斥力的推动成功纺出醋酸纤维素纤维,溶剂为丙酮和乙醇。后来,For mha ls 改进了静电纺丝设备,通过多个针头纺丝或复合纺丝 [2] 。 1969年,英国Taylor [3] 研究了强电场作用下 水/油界面的形成。首先,从理论计算上考虑电场、重力和溶液粘度的影响,建立了锥状物模型,即在高压电场下溶液喷出前的形状称为Tay lor 锥。Tay l o r 还根据其模型计算了喷出时的临界锥角为98.6 。 静电纺丝纤维喷出针头后,在空中弯曲回转,最后落在接收器上,给人多股纤维同时喷出的印 象。阿克隆大学的Dosh i 等[4] 假设带电高分子溶液在喷出后互相排斥,克服表面张力而分裂成若干股纤维,落到接收器上形成无纺纤维毡。但是 麻省理工学院的Shin 等[5]和以色列的Yari n [6] 等通过高速成像,只有1股纤维从喷丝口喷出,然后在电场力作用下快速弯曲旋转,给人以很多股纤维的假象。1971年,杜邦公司的B au m garten [7] 研究了纺丝工艺参数对丙烯酸在N,N 二甲基甲酰(D M F)胺溶液中静电纺丝纤维直径的影响。纺 丝工艺参数主要包括喷射距离、溶液粘度、环境气体、流速和电压等。 1.1 电压 足够的电压是形成连续稳定纤维的先决条件。如果电压过小,则产生静电喷射,形成独立的珠状物。随着电压的增加,逐渐形成串珠结构,电压进一步增大,串珠逐渐减少,直至形成连续稳定 的纤维。Deitzel 等[8] 研究了聚氧化乙烯(PEO )/水体系中电压对喷丝口Tay lor 锥表面的影响。结果表明,当电压较小时,Tay lor 锥形成于针头外悬挂液滴的表面;随电压增加,液滴体积逐渐变小,直至液滴和Tay lor 锥相继消失。同时,纤维上串珠的分布密度也随电压增大而增加。因此,一般适宜电压为10~25kV 。1.2 流速 流速是影响静电纺丝纤维形貌的另一重要参数。M ege lski [9] 等研究了静电纺丝流速对聚苯乙烯/四氢呋喃(THF)体系的影响,随着流速增大,纤维直径增加,纤维表面的孔径也增大。同时,流速增大也促进了更明显的串珠结构,其原因是溶剂在到达接受装置前不能完全挥发。目前所采用的流速为1~3mL /h 。1.3 接收距离 接收距离也会在一定程度上影响静电纺丝的 纤维形貌。Jaeger [10] 等研究了PEO /水溶液的静电纺丝行为,随着接收距离由1c m 增大到3.5c m,纤维直径从19 m 下降到9 m 。根据M egel