纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

纳米技术手册

“纳米材料”是指在纳米尺度（0．1～100nm范围，1nm=10^-9m）上研究物质的特征和相互作用，以及利用纳米尺度的特征开发新产品的一门科学和技术。纳米科技包含纳米材料、纳米器件和对它们的检测与表征等应用性很强的研究和技术领域。通常说的纳米检测和表征是指在纳米尺度上分析纳米结构材料和器件的组成、构造，并且进一步探索新现象，作为发展新的器件和功能材料的手段。     

基于原子力显微镜的薄膜涂层界面观测及其变形特性

提出了一种基于原子力显微镜的纳米材料弹性模量的测试方法，并应用原子力显微镜对薄膜涂层材料界面微观结构进行高倍观察，定量分析界面相的存在对界面弹性变形的影响.研究结果表明，实验样品为柔性界面；界面相具有晶界型纳米相的微观分布，该微观结构有助于缓解并阻止裂纹的产生，从而增强了纳米涂层材料的承载能力.从微观尺度上探索了界面相效应对材料弹性变形的影响.     

纳米材料的现状及发展

介绍了纳米材料的研究现状及特点。对纳米组装材料、纳米结构材料、纳米添加材料、纳米涂层材料和纳米颗粒的表面修饰和包覆等纳米材料的研究进行了评述，并对纳米材料的发展提出展望。     

埋嵌在超薄Al_2O_3薄膜中的Ni纳米颗粒在生长过程中的应变场分布

对于埋嵌在介电材料中的纳米颗粒,在其生长过程中总是不可避免的伴随着应变场的产生,而这种应变场会的分布对纳米颗粒的物理性能产生重要的影响.在本文中用脉冲激光沉积技术和快速退火成功地制备了埋嵌在超薄Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒.利用高分辨透射电子显微镜观察到立方形Ni纳米颗粒埋嵌在超薄Al2O3薄膜中.用有限元算法系统地模拟了Ni纳米颗粒生长过程中的应变场分布,研究工作发现,随着Ni纳米颗粒的生长,Ni纳米颗粒受到了非均匀偏应变作用逐渐增强,而且变得越来越不均匀,这种非均匀的偏应变作用对于纳米颗粒的微观结构有很大的影响.可以通过调节Ni纳米颗粒生长过程中的应变场来实现对Ni纳米颗粒界面态的调控,从而进一步优化Ni纳米颗粒的物理性能.系统地研究磁性Ni纳米材料的应变场分布,对有效的调控其物理化学性能有着非常重大的意义.     

纳米材料在环境领域的应用：合成、吸着剂和传感器

本书主要介绍了功能性纳米材料：含有特定、可预测纳米结构的材料，这种材料的化学成分或者内部界面结构使它们能够扮演特定的功能：破坏、掩蔽或者检测一些含有威胁环境成分的材料。纳米材料的众多特征使得它们成为这一角色的理想选择：高表面区域、高活性、容易分散和快扩散率。     

纳米材料研究进展

纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级（1－100nm)的超细材料。纳米材料在结构，光电和化学性质等方面具有诱人的特征而受到人们的关注，纳米材料的发展，对于人们进一步认识，固体材料的本质结构性能具有十分重要的价值。介绍纳米材料的结构、性能、制备与应用并对其未来发展趋势进行了展望。     

通过振动辅助激光熔覆增强沉积在 Inconel 718 上的 Stellite/WC 纳米复合材料的显微结构和力学性能

通过具有不同激光参数的振动辅助激光熔覆，将 Stellite-21/WC 纳米粉末沉积在 Inconel 上。 采用光学和扫描电子显微镜、硬度测量和磨损表征来了解纳米复合材料的微观结构和力学性能。 研究结果表明，改变冷却速率对包覆复合材料的微观结构产生显着影响。 此外，当激光功率从 150 W 增加到 250 W 会增加热输入和稀释度。 在 250 W 的高激光功率下，扫描速率和送粉速率会影响稀释度。当加入 WC 纳米颗粒作为增强材料时，稀释幅度加剧，同时硬度值从 HV 350 增加到 HV 700。磨损特性表明， 含有 3wt% WC 纳米颗粒的复合材料具有最高的耐磨性。     

纳米材料的新进展

综述了纳米材料的微观结构特性、宏观性能 ,介绍了与此相关的磁性纳米材料、纳米融合材料 ,以及纳米生态环境材料的研究现状     

纳米二氧化硅修饰玻纤表面对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

基于纳米颗粒比表面积高的特性，将超声震荡分散后的纳米SiO₂通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面制备玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）表征纳米SiO₂在玻纤表面的分布状态及其与纤维树脂的结合情况，结果表明纳米颗粒在纤维表面分布状况良好，纤维与树脂能较为紧密地结合。通过动、静态力学测试表征复合材料的界面结合情况及整体力学性能，结果表明复合材料在动态热机械分析（DMA）测试下具备良好的综合界面性能；与空白组对比，复合材料的层间剪切强度最高提升约86%，拉伸强度最高提升约300%，弯曲强度最高提升约94%。     

专题：纳米材料与纳米结构

纳米科学技术已有10多年的研究历史，国际上已取得了一系列若干重要的进展：同时我国科学家在纳米科学技术研究，特别是纳米材料的研究中也做出了许多重要的贡献．为集中向读者介绍我国在纳米材料和纳米结构及相关领域的热点问题和研究进展，《中国科学G辑：物理学 力学 天文学》编辑部邀请国内这一领域的专家完成了本专题文章的撰写，内容主要来自国家重点基础研究发展计划“纳米材料与纳米结构”、国家重大基础研究“纳米计划”中材料研究课题方面的成果，希望对今后我国纳米材料的研究起到抛砖引玉的作用．     

微波-水热法制备钛酸钡纳米晶

采用微波-水热法(M-H)制备了钛酸钡(BaTiO3)纳米晶，用透射电镜(TEM)、粉末X-ray衍射(XRD)分析、热失重(TGA)分析等手段对其晶体形貌、结构进行了研究．结果表明：这种M-H法在低温(60～160℃)条件下可得到颗粒约为20～30nm的立方相BaTiO3纳米晶体．通过对材料介电性能的研究发现，纳米材料的静态介电常数远大于常规材料的介电常数，并随着颗粒粒径的减小，纳米材料的介电常数先增大而后有所降低。     

纳米材料杨氏模量及延伸率与微观结构的关系

对纳米固体材料的杨氏模量及延伸率等力学性能与材料构成物质的颗粒度、界面微观结构之间的关系进行了理论分析与研究 ,提出了几点规律性的结论并给出了预测杨氏模量实验值的经验公式     

锂离子电池纳米负极材料的研究和开发

综述了纳米材料在负极材料方面的最新研究和开发进展,主要包括纳米金属及纳米合金、纳米氧化物、碳纳米管、具有纳米孔结构的无定形炭材料和天然石墨．由于纳米材料的特有性能,它们的可逆容量均高于目前商品化的负极材料．纳米合金负极材料的实业化存在问题,特别是循环稳定性．碳纳米管则由于制备和纯化,成本过高,规模化生产不容易实施,同时理论方面也有待于进一步的研究,以期提高其电化学性能．具有纳米孔的无定形炭材料的制备温度低,而且容量也比较高,但是对于产业化而言,循环性能和电压滞后现象有待于改进．具有纳米孔的天然石墨负极材料不仅容量高、制备比较简单、成本低,而且具有良好的循环性能,可望达到产业化的要求．     

纳米颗粒调控流体润湿性微观实验观测

通过添加纳米颗粒调控油-水界面润湿性接触角是当前提高采收率技术研究的前沿热点。然而微观实验数据的缺乏使得纳米流体驱油机理始终存在争议。本文采用原子力显微镜的轻敲模式成像原理首次对液滴添加纳米颗粒后形成的纳米流体微观动态接触线进行测量。结果表明硅油液滴和正丙醇液滴在添加质量分数为5%的纳米石英颗粒后，微观接触角分别减小1.6°和0.9°，同时接触线在20 nm高度范围产生凸起结构，这与所添加纳米石英颗粒粒径一致。纳米凸起结构的产生为颗粒提高系统浸润性的结构分离压理论提供了直接的实验证据。     

纳米固体材料的屈服应力与微观结构的关系

研究了金属基纳米颗粒结构固体材料的屈服应力、显微硬度等力学性能及其与构成物质的颗粒度、界面微观结构之间的关系,并从理论上分析了规律产生的原因,为材料的设计提供科学依据。     

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.     

SiO2纳米颗粒对电化学沉积半金属Bi膜的影响

研究了SiO2纳米颗粒对电化学沉积半金属Bi膜沉积过程和膜形貌、结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分析了未掺与掺入SiO2纳米颗粒后薄膜沉积过程的电化学特性，应用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对膜的微观表面形貌及相结构进行了表征。实验结果表明。加入SiO2纳米颗粒引起电沉积过程中还原电势向正电位方向移动，使Bi^3＋离子的还原沉积更容易，但不对Bi膜的溶解电位产生明显影响。加入SiO2纳米颗粒后能显著影响沉积膜的形貌，其有明显细化晶粒的效果。总之，SiO2纳米颗粒的加入及加入量显著影响Bi膜的电化学沉积过程和形貌、结构。     

液相激光烧蚀合成TiO_2纳米颗粒及其XPS研究

采用液相激光烧蚀法制备了二氧化钛纳米颗粒,研究了二氧化钛纳米颗粒的生长与微结构．XRD、TEM、XPS等表征表明：此方法可在室温条件下一步获得金红石型二氧化钛纳米颗粒胶体,颗粒直径约50nm,尺寸分布窄,分散性好,从而显示出良好的应用前景．结合微观表征与激光诱导的瞬态等离子体分析对TiO2纳米颗粒形成机理进行了探讨．     

银纳米材料的制备及择优生长综合实验设计

银(Ag)是一种重要的过渡金属,具有典型的面心立方结构(FCC)。纳米尺度的Ag材料呈现出独特的光学、电学、表面活性及催化性能,在电子、催化、光学等领域具有很大的应用价值。纳米Ag材料的特性和独特应用与其形貌有着直接关联,因此制备一定形态的Ag纳米结构,了解其择优生长过程具有重要意义。着眼于Ag纳米枝晶的化学还原及择优生长,以材料形貌、结构表征作为辅助手段,研究纳米晶的生长动力学过程,讨论其择优生长模式,为设计和制备不同形貌Ag纳米结构提供理论基础。该综合实验涉及纳米材料的制备、表征及择优生长微观机制,涵盖材料、物理、化学等专业的相关知识,能够帮助学生系统地进行理论知识的回顾及专业技能的实践,培养学生综合能力和科研创新意识。