阳极氧化法制备纳米氧化铝模板及对其在纳滤过程中的研究

采用阳极氧化法,以硫酸和草酸为电解液制备了纳米氧化铝模板．讨论在不同酸体系中所得到的模板的特征．利用表面活性剂解决了纳米金刚石的软团聚问题,研究了纳米金刚石通过模板的行为．实验表明,纳米氧化铝模板可以用作纳米金刚石的筛分．     

纳米金刚石的STM观测及其导电机理

用IPC-205B型扫描隧道显微镜（STM）获得了纳米金刚石的三维表面形貌图和扫描隧道谱（STS）．把绝缘体金刚石纳米化处理后,在一定的偏压下,获得了纳米金刚石的STM三维形貌图,观测了纳米金刚石表面形貌微观结构,测得了纳米金刚石的扫描隧道谱,估算出纳米金刚石的能隙宽度,并对纳米金刚石隧道谱和导电机理进行了分析．STM／STS实验不仅较好地解释了纳米金刚石导电性能的谱学机理,拓展了STM的应用领域,而且还可以作为绝缘材料纳米化处理后纳米晶粒结构及其能谱特征分析的重要研究手段．     

含油金刚石纳米制冷剂的核态池沸腾换热特性

研究了含油金刚石纳米制冷剂（即由制冷剂R113、润滑油VG68和金刚石纳米颗粒组成的纳米流体）的核态池沸腾换热特性,分析了金刚石纳米颗粒对含油制冷剂核态池沸腾换热的影响.实验中饱和压力为101.3 kPa;热流密度为10~80 kW/m2;纳米油(纳米颗粒和润滑油的混合物)的质量分数为0~5%;在纳米油中金刚石纳米颗粒的质量分数为0~15%.实验结果表明：金刚石纳米颗粒增强了含油制冷剂的池沸腾换热,在测试工况下换热系数最大可增加63.4%,并且增加幅度随纳米油中纳米颗粒质量分数的增加而增加,随纳米油质量分数的降低而增加.开发了含油纳米制冷剂池沸腾换热关联式,关联式预测值与94%的实验数据偏差在±20%以内.     

纳米金刚石粉末电化学性能及其表面修饰的研究进展

对导电金刚石电极的研究,过去主要集中在化学气相沉积(CVD)制备的含硼金刚石薄膜电极领域。近来有研究表明当金刚石薄膜晶粒尺寸达到纳米级时,无需掺杂硼,金刚石也表现出一定的电导率。本课题组研究发现非掺杂的纳米金刚石粉末在水溶液中也表现出了一系列的电化学活性。本文介绍了非掺杂纳米金刚石的电化学性能及其对亚硝酸根离子的催化氧化行为,另外还介绍了对纳米金刚石进行表面修饰以提高其电化学活性,增加它在电化学领域的应用范围等方面的研究进展。     

纳米金刚石掺混铪与掺混钛的场发射特性研究

研究了铪掺混与钛掺混对纳米金刚石场发射特性。根据金属铪与钛的不同性质,分别对纳米金刚石掺混铪和钛,通过电泳法在钛基底上制备了纳米金刚石复合阴极样品,测试了其场发射性能。通过实验发现,掺钛相比纯净的纳米金刚石涂层的场发射特性有所提高,并且钛掺混纳米金刚石涂层的均匀性和稳定性比较好,而掺铪场发射特性下降。分析表明这与金属铪和钛的特性有关。     

等离子体增强纳米金刚石荧光特性研究

金刚石纳米颗粒(Nanodimonds)具有大的比表面积、发光稳定、无毒性、固态量子比特等特性的惰性纳米材料,因此被广泛应用于生物医学、生物传感、生物成像、材料科学、核磁共振等领域,本文利用等离子体共振技术,结合纳米胶体金材料实现金刚石纳米颗粒的荧光增强特性的研究,得到Raman和荧光增强因子分别达到29.08和28.26,为进一步研究金刚石纳米颗粒作为生物荧光探针提供研究基础。     

基于知识图谱的纳米金刚石国内外比较研究

纳米金刚石众多无以比拟独特性能,使其成为材料科学的热点,尤其是石墨烯更是得到全球范围广泛关注,甚至成为一项国家战略性科研计划。为此本文采用合著分析法和共词分析法,以SCI数据为基础,借助TDA,Ucinet,NetDraw等可视化工具,通过国内外纳米金刚石的发文数量、主题、学科、机构的文献分析,以期把握纳米金刚石发展的国际态势,为我国纳米金刚石研究发展提供参考借鉴。     

掺硼浓度对间歇法生长硼掺杂纳米金刚石膜的影响

采用直流热阴极等离子体化学气相沉积(直流热阴极PCVD)法,以硼酸三甲酯为硼源,通过金刚石膜的间歇式生长过程,制备硼掺杂纳米金刚石膜,研究不同的硼源流量对硼掺杂纳米金刚石膜的影响,并用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪对样品进行了表征.     

等离子体增强纳米金刚石荧光特性

金刚石纳米颗粒(Nanodimonds)具有大的比表面积、发光稳定、无毒性、固态量子比特等特性的惰性纳米材料,因此被广泛应用于生物医学、生物传感、生物成像、材料科学、核磁共振等领域。利用等离子体共振技术,结合纳米胶体金材料实现金刚石纳米颗粒的荧光增强,得到的Raman和荧光增强因子分别达到29.08和28.26,为进一步研究金刚石纳米颗粒作为生物荧光探针提供研究基础。     

爆轰法制备的纳米金刚石的结构表征

针对爆轰法制备的纳米金刚石的团聚问题,采用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电子顺磁共振(EPR)、热重(TG)、红外光谱(IR)等分析手段对纳米金刚石的结构和性质进行研究,认为范德华力作用、氢键、脱水反应、自由基湮灭和微晶共生是导致纳米金刚石团聚的因素,并在此基础上提出了纳米金刚石团聚的基本模型.     

纳米金刚石半导体薄膜传感器的研究与模拟

金刚石具有很强的抗辐射性、耐腐蚀性能,被誉为发展前途广阔的第三代半导体材料。本文将从纳米金刚石半导体薄膜的研究现状出发,并详细分析了使用纳米金刚石薄膜压力传感器,并通过实验的方式制作与完成整个传感器的模拟实验。     

纳米金刚石的熔点和德拜特征温度

报道了炸药爆轰法制备的纳米金刚石的熔点及德拜特征温度。根据纳米金刚石的Ｘ射线衍射强度，计算得出了其德拜特征温度为４１１．７Ｋ，比高温高压俣成大颗粒金刚石单晶的德拜特征温度（２２００Ｋ）低了５倍多，且其原子晶格振动的振幅比高温高压合成大颗粒金刚石单晶原子的振幅增大了４．３７倍，用Ｌｉｎｄｌｍａｎ公式计算出纳米金刚石的熔点为２０７０Ｋ，约为高温高压合成出大颗粒金刚石单晶熔点（４４００Ｋ）的一半。     

冷却油腔应用纳米流体强化活塞传热的数值模拟

活塞内冷却油腔采用高效换热性能的传热工质可以有效提高活塞的冷却效果,因此,将50 nm的Cu和金刚石颗粒添加到传统润滑油中,制成纳米润滑油并应用于活塞内冷却油腔.通过活塞组-气缸套三维耦合数值模拟研究内冷却油腔使用纳米流体对活塞组传热效果的影响.结果表明:与使用传统润滑油相比,活塞内冷却油腔应用体积分数为1%,2%,3%的纳米Cu润滑油和纳米金刚石润滑油作为冷却介质,可以有效地降低活塞温度.纳米金刚石润滑油对活塞组的冷却效果优于纳米Cu润滑油.     

形状和原子数对纳米金刚石表面性质的影响

研究了纳米金刚石的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨账系数随原子数、形状的变化规律,探讨了原子数和形状对其热力学性质的影响.结果表明:①纳米金刚石的德拜温度随原子数增多而增大,在3种形状中,以立方体形的德拜温度为最大,而杆状为最小;②纳米金刚石的格林乃森参量和热膨胀系数均随原子数的增多而减小,在3种形状中,以立方体形的值为最小,而杆状的值为最大;③不同形状不同原子数的纳米金刚石的热容量均随温度升高而增大;④当原子数很大(即1/N趋于零)时,形状的影响消失,而且它的德拜温度、格林乃森参量、热容量、热膨胀系数分别趋于块状晶体的结果.     

直流电弧等离体喷射CVD金刚石生长面的浸润性研究

为了开展CVD金刚石生长面的浸润性研究,采用直流电弧等离体喷射技术,制备了纳米金刚石自支撑膜、微米金刚石自支撑膜以及毫米单晶金刚石.结果发现：对于相同的金刚石生长表面,接触角按甘油、饱和葡萄糖水溶液、饱和NaCl水溶液和蒸馏水的顺序逐渐增大,表明所制备金刚石的表面对各液体的浸润性逐渐变差;而对于同种滴液,接触角在不同的金刚石表面表现出不同的大小,说明不同的CVD金刚石对于同种液体具有不同的浸润性.而表面能的计算结果表明纳米金刚石自支撑膜生长面的表面能最高,其次是微米自支撑金刚石膜,而单晶金刚石的表面能最小.     

电沉积镍-磷-纳米金刚石纳米复合镀层性能研究

利用电沉积法制备了镍-磷复合镀层和镍-磷-纳米金刚石纳米复合镀层,对镀层的结构和形貌进行了表征,研究了热处理温度对复合镀层硬度、摩擦性能的影响．研究发现,与电沉积Ni-P合金镀层相比,镍-磷-纳米金刚石复合镀层具有较高的酎磨性和较低的摩擦系数,硬化峰值出现在673K左右．另外,对纳米复合镀层性能改善的机理进行了讨论．     

中国纳米技术应用

我国首次合成纳米级金刚石晶体薄膜香港城市大学国际首家“超金刚石及先进膜研究中心”检测发现:深圳市雷地科技实业有限公司在常温下生产的金刚石膜是国际上首次发现的纳米级金刚石材料,这是我国新材料领域的重大突破,这一成果将使金刚石膜材料的应用前景更加广阔。纳米级金刚石晶体膜除具有金刚石的高硬度、化学惰性等优良性能外,还具有自然清洁、自然灭菌、耐磨     

提升金刚石的韧性:同质外延生长周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石

采用微波等离子体化学气相沉积生长周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石。通过光发射谱判定腔室中气体（CH₄和H₂）的残余时间,确定纳米多层的生长工艺,进而获得周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石。当周期性氮掺杂纳米多层中单个氮掺杂层的厚度约为96 nm时,在杨氏模量为1000 GPa下,其断裂韧性为18.2 MPa?m1/2。周期性氮掺杂CVD层的断裂韧性约为HPHT籽晶的2.1倍。周期性的氮掺杂层产生了周期性的压应力和张应力,因此显著提高了金刚石的断裂韧性。高韧性的单晶金刚石在高压顶砧和刀具上具有广泛的应用。     

改性纳米金刚石发动机油的研制及应用

针对润滑油添加剂特别是油性剂和极压抗磨剂存在的问题，提出使用改性纳米金刚石发动机油改善油体性能，分析了纳米金刚石特性，阐述了改性纳米金刚石发动机油的配制方式、试验效果，并指出项目的应用将有效改善发动机的动力性能、排放性能。降低城市机动车排放对环境空气的污染，且适用领域广泛。     

铪、钛掺杂钛基底纳米金刚石的场发射特性研究

采用电泳法分别制备了铪和钛掺杂纳米金刚石的场发射阴极涂层,利用扫描电子显微镜和场发射测试仪分别对样品的微观形貌和场发射特性进行了表征.研究发现,随着金属铪粉和钛粉的掺杂,阴极涂层的均匀性逐渐变差并出现了团聚现象.场发射研究表明铪的掺入反而降低了涂层的场发射性能,钛掺杂后提高了场发射的电流密度,随着钛的逐渐增多,样品的发光亮度逐渐增强,均匀性变差,进一步表明了适量的钛掺杂纳米金刚石有利于提高场发射性能.最后,探讨了钛掺杂纳米金刚石涂层的场发射机理.