新型纳米氧化铜的制备及应用研究进展

新型纳米氧化铜不同于常规氧化铜,具有新颖的形貌和结构,其中包括氧化铜纳米颗粒、氧化铜纳米棒、氧化铜纳米片和氧化铜纳米梭等.新型纳米氧化铜具有优异的物理和化学性质,在众多领域里显示出广阔的应用前景,如应用于生物医药、传感器和催化材料等领域.纳米氧化铜的常规制备方法包括溶剂热法、热解法、微波法和磁控溅射法等.制备新型氧化铜纳米材料及其应用研究已经成为纳米材料领域的研究前沿和热点之一.本文综述了新型纳米氧化铜的制备以及应用的研究进展,探讨了该研究领域亟待解决的问题以及今后可能的发展前景.     

一维硅纳米材料形貌的研究

一维硅纳米材料是重要的纳米电子器件材料,由于其形貌不同,导致的电学等特性也不相同,因此一维硅纳米材料的形貌是重要的研究内容之一.一维硅纳米结构包括纳米线、纳米带及纳米管等,同种一维硅纳米材料由于制备方法不同其形貌也不相同.评述了一维硅纳米材料的形貌及其制备方法.     

各向异性银纳米材料的制备及生长机制研究进展

银纳米材料具有许多特异性能,在电学、光学、催化等领域得到了广泛应用,其性能在很大程度上受到形貌、尺度、晶体结构和结晶度等因素的影响,因而研究银纳米材料形貌和尺度的可控制备具有十分重要的意义。从水体系和非水体系两方面综述了液相化学还原法制备银纳米材料的研究工作进展,详细论述了线(棒)形、片(盘)形、立方体形等特异形貌银纳米粒子的制备方法和实验条件;探讨了银纳米材料各向异性形貌的影响因素;提出了不同形貌银纳米晶的形成机理。分析指出晶种的晶型结构尤其是缺陷结构对晶体的最终形貌有很大影响;加入表面修饰剂是防止银纳米颗粒团聚和控制形貌的有效方法。提出了此类研究目前存在的主要问题,展望了其发展方向和趋势。     

药用铁基纳米材料及其发展前景

铁基纳米材料是指以天然或人工方法得到的纳米尺度范围的铁、铁氧体及铁合金等的功能性材料。根据结构组成可分为超顺磁性氧化铁纳米粒、磁性氧化铁微球、磁性铁蛋白、磁小体、磁性氧化铁脂质体及铁合金纳米粒等。铁基纳米材料具有优良的尺寸效应、表面效应与量子效应,尤为重要的是独特的磁学性质,使其在生物医药领域,包括核磁共振造影、体外生物分离、肿瘤磁热疗、药物递送及组织工程等方面得到了广泛应用,且已有产品被批准上市或处于临床试验研究。理想的药用铁基纳米材料应具有结构明确、性质稳定、高度分散、可规模化生产以及体内应用安全有效等特性。限制铁基纳米材料医学应用的问题在于铁离子在体内产生的氧化应激反应与铁过载对机体的毒性。综述了药用铁基纳米材料的研究现状以及面临的机遇与挑战,并展望了其发展前景。     

一维纳米结构材料研究进展

一维纳米材料在纳米电子学、纳米光电子学、超高密度存储和扫描探针显微镜等领域具有潜在的应用前景,已成为21世纪材料领域研究的热点.本文介绍了一维纳米材料的特性和制备方法,并阐述了一维纳米材料的应用状况和前景,以及国内外在一维纳米材料方面的研究进展.     

银树枝状纳米结构阵列的制备与性能研究

形貌及尺寸规整可控的纳米晶体的合成是目前十分引人注目的纳米材料研究领域,制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题。采用直接水相还原法在聚丙烯酸钠保护下制备了银树枝形纳米结构,并将这种银树枝纳米晶溶胶滴加在经过预处理的玻璃基底上,通过自组装制备了银纳米树枝结构阵列。通过扫描电镜(SEM)观察了这种样品的微观结构,并用透射率测试研究了其光学性能。     

银纳米材料可控制备的研究进展

Ag纳米材料具有独特的光学性、高导电性、高催化性和高抗菌性,在光电、催化及抗菌等领域中占有重要地位,而纳米Ag各种优异性能依赖于其尺寸、形貌和结构等.因此,纳米Ag可控制备的研究成为热点.按照粒子维度,将纳米Ag分为零维、一维和二维结构,对不同结构Ag纳米材料的合成方法及研究现状做简要概述,并总结Ag纳米材料的应用进展.     

三维碳纳米材料的研究进展

三维碳纳米材料具有不同的结构和形貌,具有优异的电学、光学和磁学性质。在电子器件、传感器、光电材料、磁性材料和其它功能的材料等领域显示出很好的应用前景。三维碳纳米材料的结构、形貌和应用研究已经成为碳纳米材料领域的研究前沿和热点之一。本文综述了三维碳纳米材料的结构、形貌和应用的研究进展,探讨了该研究领域需要解决的问题以及今后可能的发展前景。     

自组装技术在特殊形貌无机纳米材料制备中的作用

目前无机纳米材料的研究主要集中于低维无机纳米材料的制备,如纳米颗粒、纳米纤维等,其制备方法已相当成熟,而对高维特殊形貌无机纳米材料的研究相对较少。近年来,具有特殊形貌的高维无机纳米材料因独特的结构和表面性质在催化、太阳能电池、传感器、微波吸收、医学等领域展现出优于低维纳米材料的性能,但制备出的材料种类少,形貌不均一,可控性较差。因此,研究者们致力于特殊形貌无机纳米材料生长机理的研究,为材料制备提供有效的理论依据。制备无机纳米材料的方法有微乳液法、溶胶-凝胶法、电化学法、水/溶剂热法等。其中水/溶剂热法制备的无机纳米材料具有晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚、原料价格较便宜的优点,因此被广泛应用于特殊形貌无机纳米材料的制备。自组装技术作为超分子领域的新概念,在制备特殊形貌的材料中发挥着重要作用,其主要作用是将低维的纳米结构单元通过氢键、范德华力、静电力等非共价键作用力进行连接而组装成各种复杂的层级结构。现已通过自组装技术合成了片状、棒状、花状、海绵状、树枝状等特殊形貌无机纳米材料。其中片状材料的生长过程如下:第一步是纳米颗粒的奥斯特瓦尔德熟化过程,第二步是熟化的纳米颗粒定向附着自组装成片状材料。棒状材料的生长过程出现了两种情况,第一种与片状形成过程相同,第二种则是先形成片状,然后片状发生卷曲形成棒状材料,棒状材料再定向附着自组装成长径比不同的棒状材料。花状、海绵状、树枝状等复杂形貌的形成则是基于片状或棒状材料,通过氢键自组装而成。自组装过程会受到表面活性剂或模板剂、溶剂、沉淀剂、酸碱度等因素的影响。研究者们发现利用水热法制备纳米材料时,引入合适的表面活性剂或模板剂,能够促使低维纳米结构单元进行有序自组装而形成结晶度好、尺寸均匀的特殊形貌纳米材料。通过改变表面活性剂或模板剂、溶剂、沉淀剂的种类和剂量及酸碱度等因素,影响纳米颗粒的生长方向、生长速率及颗粒之间的作用力,进而控制产品的形貌和尺寸。本文对近年来国内外利用自组装技术制备特殊形貌无机纳米材料的研究成果进行了介绍,分析讨论了自组装过程的影响因素,并对自组装制备特殊形貌无机纳米材料的发展方向和应用前景进行了展望,以期为制备性能优越的特殊形貌纳米材料提供参考。     

生物分子模板法制备低维金属纳米材料研究进展(I)

概述了脂类、蛋白质、DNA等生物分子模板表面化学沉积制备低维金属纳米材料的最新研究进展.脂类、蛋白质和DNA分子可自组装形成不同的纳米结构,如纳米管和纳米线等.这些不同的纳米结构可作为模板,化学沉积制备不同的低维金属纳米材料.金属纳米管具有高强度、导电、导热、磁性,在电活性复合材料,药物和海洋防污剂的可控缓释等领域有重要的应用;金属一维纳米线具有特殊的量子效应,可用于纳米器件和纳米电路的开发.该研究可以帮助人们将生物学知识转变为材料学知识,该方法是分子自组装纳米材料和纳米结构走向工程应用的重要途径之一.     

Nanodots of multiferroic oxide material BiFeO3 from the first Principles

Multiferroic nanodots can be harnessed to aid the development of the next generation of nonvolatile data storage and multi-functional devices. In this paper, we review the computational aspects of multiferroic nanodot materials and designs that hold promise for the future memory technology. Conception, methodology, and systematical studies are discussed, followed by some up-to-date experimental progress towards the ultimate limits. At the end of this paper, we outline some challenges remaining in multiferroic research, and how the first principles based approach can be employed as an important tool providing critical information to understand the emergent phenomena in multiferroics.     

z向流动RTM工艺树脂的流动浸润行为

研究了层间“离位”附载多孔薄膜结构形式增韧层的大厚度纤维预成型体中等代流体（树脂）沿预成型体厚度方向（z向）的流动行为,通过压力传感器监测z向流动RTM（z-RTM）工艺注射过程中进、出胶口压力的变化规律,进一步反推树脂在层间“离位”增韧与非增韧预成型体中的宏观流动及微观浸润模式。结果表明,在 z-RTM工艺注射过程中,树脂在沿纤维束间z向快速流动的同时完成对纤维丝束内部的浸润。层间“离位”附载的增韧层虽延缓了树脂的宏观流动,但使流动前锋曲面更加平滑。层间“离位”增韧预成型体z向渗透率为3.5×10^-15m²,与非增韧预成型体的z向渗透率2.9×10^-14m²相比,降低约一个数量级。     

氯苯标准气体的研制

介绍了氮气中氯苯标准气体的研制方法。氯苯标准气体所采用制备方法为称量法,分析方法为GC-FID法。实验结果显示,氯苯标准气体具有良好的线性、瓶内均匀性和稳定性,有效期为12个月。研究制备的氯苯标准气体标准值为1~5μmol/mol,相对扩展不确定度为5%（置信度为95%）,与美国Scott Specialty Gases的同类标准气体具有可比性。     

Effect of Dosage on the Conduction of Electron Beam Cross-Linked Thermoplastic Elastomeric Films from Blend of LDPE and EVA Copolymer

The effect of electron beam irradiation at different radiation doses (50, 100, 150, 200, and 300 kGy) on Low-density polyethylene/ethylene-vinyl acetate copolymer (LDPE/EVA) blend was investigated. Measurements of I-V characteristics have been carried out at room temperature. It was found that the β parameter increases with the doses. This feature was attributed to the differences in electrical conductivity of the materials. The conduction mechanism is discussed qualitatively on the basis of Poole-Frenkel conduction mechanisms (enhanced conductivity at high electric fields due to the lowering of the potential barrier), also, at low-voltage region conduction was discussed in terms of the Schottky conduction mechanism namely β_s (Schottky field-lowering coefficient). The value of the Poole-Frenkel high field-lowering coefficient β_PF increases with increasing voltage range. Both mechanisms are related and display a highly consistent response to electron beam exposure.     

Impact of β-Sheet Conformations on the Mechanical Response of Protein in Biocomposites

Proteins in biological nanocomposites play an important role in their mechanical response. Proteins in nacre, the inner layer of seashells, have been shown to have exceptional mechanical properties. One of the important nacre proteins, Lustrin-A, has abundance of polypeptides in zig-zag conformation called β-sheets. β-sheets of protein when present close to each other in multiple numbers could take the shape of a planar β-sheath like structure or a β-barrel to form a domain. In natural proteins both these types of structures are commonly found. However, the conformation of β-sheets in Lustrin-A is not known at this time. Effort has been made through this work to study the mechanical response of these β-planar sheath and β-barrel structures when subjected to external loads. Comparative study of the stress-deformation characteristics of these two types of structures has been made. Both these structures with almost similar number of amino acids have been extracted from one single spinach protein: Ferredoxin Reductase (1FNR). Steered molecular dynamics has been used to conduct these studies. The article deals with the separation of the two domains from the main protein, simulation details, and results comparing the responses.     

Evaluation of the Heat Treatment Response of a Multiphase Hot-Rolled Steel Processed by Controlled Rolling and Accelerated Cooling

The tensile properties of hot-rolled multiphase steel after heat treatment were analyzed on a laboratory scale. Subcritical treatments applied to the hot-rolled strip revealed an increase in the yield stress and elongation with increasing temperature. Normalizing of the strip at 920°C notably improved the ductile response, while both the yield stress and the anisotropy of every property evaluated at 0°, 45°, and 90° to the rolling direction in the rolling plane were significantly reduced.     

Evaluation of critical formulation factors in the development of a rapidly dispersing captopril oral dosage form

New methods of manufacture have enabled the creation of novel dosage forms with unique rapid-dispersion properties. This study combines one such technique with a statistical experimental design to develop dosage forms from captopril, an angiotensin-converting enzyme inhibitor used to treat cases of hypertensive emergency. The TheriForm™ process, a novel microfabrication technique, was used to build the dosage forms in a layer-by-layer fashion. Three key formulation factors were chosen for the design of experiments. A modified central composite design (Box-Behnken design) was used to maximize the efficiency of the experiments. A total of 13 distinct formulations were fabricated and tested, using mannitol as the bulk excipient. In addition, three replicates of the center point were tested to assess variability and experimental error. These formulations were tested for speed of dispersion (flash time), active content, hardness, friability, and moisture absorption. Regression analysis was performed to fit data responses to quadratic equations. Excellent dose accuracy (95% to 102% of target) and content uniformity (between 1.03% to 2.84%) were observed from all experimental formulation batches. As expected, the choice of powder additive (maltitol, maltodextrin, polyvinyl pyrrolidone), level of additive (2.5% to 7.5%), and saturation level of the binder liquid (45% to 65%) were all found to be significant factors for the TheriForm process. The regression analysis suggested that a rapidly dispersing dosage form of optimal physical properties would be obtained when a powder mixture of mannitol (97.5%) and maltitol (2.5%) is used at a saturation level of 45%. In conclusion, rapidly dispersing captopril oral dosage forms were successfully fabricated and tested. A wide range of physical properties, flash time, and hardness, were determined experimentally, and the effects of key formulation factors were identified.     

Mg-α-SiAlON/MgO复合材料中Mg-α-SiAlON的原位合成

为改善低品位Mg基材料高温性能,采用烧结Mg砂、金属Al粉、单质Si粉和Al₂O₃粉为主要原料,制备了Mg-α-SiAlON/MgO复合材料。通过XRD、SEM及EDS等检测手段,研究了不同原料质量分数及氮化温度条件下Mg-α-SiAlON/MgO复合材料中Mg-α-SiAlON的原位合成,结合热力学分析确定了合成Mg-α-SiAlON的气氛条件并分析了合成Mg-α-SiAlON的反应机制。结果表明：1 550℃时的氮、氧分压满足合成Mg-α-SiAlON的热力学条件。当烧结Mg砂粉、Al粉、Si粉和Al₂O₃粉的质量分数之和为40wt%时,1 550℃保温3 h氮化后的Mg-α-SiAlON/MgO复合材料中板片状Mg-α-SiAlON相生成量最高可达32.1%,且相互交错构成骨架,将低熔点物相包裹其中。利用烧结Mg砂原位氮化制备Mg-α-SiAlON/MgO复合材料,有利于提高Mg基材料的抗热震性能。     

超声辅助制备β-磷酸三钙/Mg-Zn-Ca生物复合材料及性能

在生物Mg合金基体中添加β-磷酸三钙（β-TCP）颗粒可以调控其力学性能及腐蚀降解性能,满足人体不同植入部位的服役需求。本研究在机械搅拌铸造的基础上,采用超声方法对Mg基复合材料的熔体进行辅助处理,制备了β-TCP添加量为1%（质量比）、Zn含量为3%（质量比）、Ca含量为0.2%（质量比）的β-TCP/Mg-Zn-Ca可降解生物复合材料,对超声处理制备的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为与未超声处理制备的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料进行了对比研究。结果表明：超声处理可以细化β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料的显微组织,有利于β-TCP复合颗粒的均匀分散;β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料在模拟体液环境下的耐蚀性得到提高;其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为211.54 MPa、334.32 MPa和7.28%,与未超声处理的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料相比,分别提高了8.44%、4.67%和17.99%。