导读:本文包含了微纳结构材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:仿生,生物功能,几何形状,微纳结构
微纳结构材料论文文献综述
朱佳晨,王卉,张克勤[1]（2019）在《生物材料表面具有特定几何形状的微纳结构对细胞生长行为的影响》一文中研究指出介绍了通过微加工技术制备的具有特定几何形状的微纳结构对细胞生长行为的控制和引导作用,并对具有特定微纳结构的生物材料的发展方向进行了展望,为研究基础细胞生物学、生物传感器以及组织工程提供了新的视角。(本文来源于《现代化工》期刊2019年11期）
张超,石美浓,张有忱,焦志伟,杨卫民[2]（2019）在《基于微纳层迭技术制备(APP+PUR-T)/PUR-T交替多层阻燃材料的结构与性能》一文中研究指出利用微纳层迭技术制备聚磷酸铵(APP)+热塑性聚氨酯(PUR-T)/PUR-T交替多层复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)分析、极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试(UL 94)、万能试验机等对材料进行表征并分析其内在结构与性能的关系。结果表明,相比于传统的普通共混制备技术,微纳层迭挤出技术可以使APP在PUR-T基体中的分散性大大提高,从而提高整体材料的阻燃性能和热稳定性,当APP质量分数为15%时,通过微纳层迭挤出技术制备的复合材料的垂直燃烧达到UL 94V–0级,LOI达到29.1%;同时微纳层迭挤出技术还可以有效地抑制传统普通共混方法中由于填料增加而导致的力学性能下降的负面影响。(本文来源于《工程塑料应用》期刊2019年09期）
胡建强[3]（2019）在《钒酸铋基光催化材料微纳结构调控及其光催化性能研究》一文中研究指出利用半导体光催化的光催化技术(例如,利用太阳光光催化分解水产氢和产氧、光催化选择性有机物合成、光催化去除污染物等)被认为是解决能源短缺与环境污染问题最有前途的途径之一。目前光催化技术主要存在科学问题包括:太阳光利用率低、量子效率低、光生载流复合严重、催化转化效率低。单斜相的钒酸铋(BiVO4)是一种很有前途的可见光响应的光催化剂,其具有廉价、无毒、稳定性好、合适的价带边(约2.4eV)等优点,是光催化技术领域研究热点之一。但是目前钒酸铋做为光催化剂其量子效率仍然较低,达不到工业化应用标准。本论文从调控钒酸铋基光催化剂的微纳结构这一角度出发,调控其形貌与暴露晶面,从而达到提高其光催化性能的目的。取得具体的创新结果如下:(1)合成了高度匀称的24面BiVO4凹多面体,其主要暴露多重高指数{012}、{210}、{115}、{511}晶面。这个新颖结构的BiVO4微米晶在缺乏任何助催化剂情况下,展示出卓越的光催化水氧化产氧性能。产氧速率达到178.8 μmol h-1,比块材材料(1.3 μmol h-1)增加两个数量级。对应的表观量子效率高达30.7%(420nm),据我们所知,这是目前报道BiVO4表观量子效率的最新记录值,相比于我们最近报道的暴露高指数{132}、{321}和{121}晶面的30面的BiVO4(Adv.Mater.2018,30,1703119)增加约60%。在溶液中,可以观察到大量的O2气泡,甚至持续光照1h之后也可以观察到。高指数晶面两个明显的表面性质贡献了 24面体BiVO4微米晶优秀的光催化产氧性能。第一,{012}、{210}、{115}和{511}晶面同时暴露了未饱和的Bi和V位点,{010}和{110}晶面仅暴露了未饱和的Bi位点。V位点非常有利于水的分解。因此,在高指数表面水的解离比在低指数晶面是更加有利的。第二,相比于低指数(010)和(110)晶面,高指数(012)和(511)晶面展现出明显减小的析氧反应过电势。(2)合成了富含氧缺陷的、高百分比暴露活性{010}面的单斜相BiVO4纳米管。发现了初期产生的超薄纳米片自卷曲过程,负责形成纳米管。内建拉力渐变保持非中心对称结构驱动超薄纳米片发生自卷曲,形成管状结构。这个纳米管展现出明显增强的光催化水氧化性能和光催化5-氨基四唑选择性N=N偶联反应生成5,5'-偶氮四唑钠性能,比块材材料增加一个数量级。明显增强的光催化性能可能归因于下面的协同作用:第一,纳米管表面大量暴露{010}面有利于水分子的吸附与活化;第二,卷曲纳米片的结构扭曲也许导致部分表面氧原子逃离产生丰富的氧缺陷,其做为电子捕获中心促进光生电子与空穴的分离;第叁,超薄片状结构大大地缩短了光生载流子从内部向表面迁移距离;第四,这个中空结构也许具有能够很好的捕获光子的功能,其允许入射光在内部发生多重散射与反射,导致对光的吸收明显增强。(3)基于上述独特的单斜相BiVO4纳米管,以二甲基二硫代氨基甲酸铋(Bi(dedc)3)为Bi2S3纳米带的Bi源与S源,合成了叁维Bi2S3纳米带锚定的BiVO4纳米管异质结构。得益于这种特殊的异质结材料的形貌,获得的BiVO4纳米管/Bi2S3纳米带异质结构展现出明显增强的光催化还原CrⅥ活性。因为它们不仅有效提高对可见光的捕获能力,而且有效地抑制BiVO4光催化剂的光生电子-空穴对的复合。(本文来源于《南京大学》期刊2019-08-01）
杨金戈,李宇杰,陆地,陈宇方,孙巍巍[4]（2019）在《微纳结构富锂锰基层状正极材料的形貌调控与储锂性能》一文中研究指出以金属醋酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用水热法辅助高温煅烧制备了叁维微纳结构富锂锰基层状材料Li_(1. 2)Mn_(0. 54)Ni_(0. 13)Co_(0. 13)O_2.通过调整反应溶剂实现了镍钴锰碳酸盐前驱体向球状和纺锤体状的导向性生长.其中纺锤体状富锂材料在0. 1C倍率下首次放电容量接近300 m A·h/g,在5C大倍率下放电容量能够达到92 mA·h/g,在0. 5C倍率下循环70周容量保留率能够达到85%.(本文来源于《高等学校化学学报》期刊2019年07期）
艾则孜·麦麦提明[5]（2019）在《高性能聚烯烃基形状记忆及发泡材料的微纳层次结构调控》一文中研究指出随着节能减排和环保问题的日益突出,使用轻量化和单一化材料成为汽车、家电、电线电缆和风力发电叶片等行业发展的绿色潮流与趋势。烯烃类热塑性弹性体(TPEO)、共混型热塑性聚烯烃(C-TPO)及其发泡材料只含碳氢元素、质轻、性价比高、综合性能优良、可回收再重复利用等优点,从而广泛应用于汽车内外饰件、洗衣机转筒、电线电缆护套、建筑防水卷材及保温材料、光伏封装、物流包装、鞋底和自行车轮胎等。为满足更高端应用市场需求和节能减排环保要求,通常运用先进烯烃催化聚合技术和加工过程,通过在树脂生产和制品成型过程中分别“剪裁”链拓扑结构和调控凝聚态结构开发高端专用聚烯烃产品。本文以高性能等规聚(1-丁烯)(iPB-1)、烯烃多嵌段共聚物(OBC)和软、硬CTPO为研究对象,旨在以辐射改性手段“剪裁”iPB-1的长支链结构、OBC和软TPO的非均相交联链结构,从而调控其相应的多晶态结构及其转变、微相分离结构和取向多相结构,并且采用超临界二氧化碳间歇釜发泡手段控制交联OBC及其硬C-TPO材料的微孔发泡结构与形态,结合高温GPC(配备叁个检测器)、高温13C-NMR、ARES-G2、XRD、DSC、SEM、2D-SAXS和DMTA等先进表征与测试方法,建立微纳层次结构与性能之间的定量关系。具体研究结果如下:(1)作为高性能绿色管道材料的iPB-1存在慢速晶型Ⅱ-I转变问题,从而限制了其大规模工业应用。本部分建立了iPB-1的长支链(LCB)结构、线团收缩构象与多晶态结构及其转变之间的关系。LCB线团收缩构象、可结晶1-丁烯序列长度和结晶条件显着影响多晶态结构及及其转变,其中线团收缩构象起关键作用。低、中支化iPB-1的长支链线团收缩程度低、可结晶1-丁烯序列长,而高支化iPB-1的则相反。高结晶速率下,前者熔体结晶形成晶型Ⅱ和Ⅲ的混合晶,而后者形成聚合物科学罕见的片晶扭曲的纯晶型Ⅲ;LCB-PB中晶间接链(缠结环、tie-分子和晶型Ⅲ)的数量高,晶型Ⅱ-I转变速率高。低结晶速率下,前者熔体结晶主要形成晶型Ⅱ,而后者形成晶型Ⅱ、Ⅲ和I'的混合晶;LCB-PB中晶间接链数量低,晶型Ⅱ-I转变速率低。随着晶型Ⅲ含量的增加,LCB-PB刚性下降,延展性提高,而含有晶型I、Ⅲ和I'的高支化iPB-1显示出脆性。常温拉伸时,晶型Ⅲ转变为晶型I;加热时,交联的高支化iPB-1中晶型Ⅲ不会重结晶形成晶型Ⅱ。(2)针对TPEO基形状记忆高分子(SMPs)的熔体强度低而耐高温性差、形状转变温度低而范围窄以及力学性能较差等问题,通过中分子量聚烯烃弹性体(POE)与纺丝级(YP)和高熔体强度发泡级(HP)聚丙烯(PP)共混并辐照,制备了高强、耐高温叁重形状记忆弹性体(SMR)。辐射交联后,SMR原位形成独特的非均相交联链结构:POE的交联无定形链段及可结晶聚乙烯链段与长支链聚丙烯以共价键键合。平均尺寸为1.6×11μm的盘状PP相分散在POE连续相中且沿薄膜表面平行取向;采用不同共混工艺和辐照过程制备的SMR取向多相结构具有重现性。PP片晶的(040)_α和(110)_α晶面分别平行和垂直于高度交联薄膜表面。POE的束状晶体不受辐照影响,而其重结晶温度降低。在固态下,SMR的拉伸强度(σ_b)为31–38 MPa、断裂伸长率(ε_b)为900–1100%、100%定伸强度(σ_y)为8.5–12 MPa。形状转变温度范围大于80℃,SMR在熔体下可拉伸至500%的应变。通过优化变形和形状恢复条件,可以分别固定和变形SMR的复杂起始态和变形态;形状固定率(R_f)分别为82和97%,形状恢复率(R_r)分别为88%和97%,总Rr为95–97%。(3)针对OBC的低熔体强度导致其二重形状记忆效应(D-SME)和发泡性能变差等问题,系统研究了不同辐射源和吸收剂量对不同链结构OBC的交联程度、结晶行为和拉伸性能的影响,并探讨了其超临界二氧化碳(Sc-CO_2)间歇釜发泡性能。含高1-辛烯含量的高分子量OBC在较低吸收剂量下交联,而中分子量OBC在较高吸收剂量下交联,而且在更高剂量下交联时仍保持弹性。随着吸收剂量的增加,σ_y和ε_b降低,σ_b先增加而后降低。辐射交联主要发生在软链段区域,因此,交联对结晶行为和热性能不产生显着影响。当吸收剂量高于50 kGy时,交联OBC熔体强度大幅度提高而显示了优异的D-SME,且Rf和Rr在93%以上。微相分离结构、选择性交联链结构和Sc-CO_2的扩散性能显着影响OBC的发泡性能。发泡温度为122和126℃时,发泡弹性体泡孔高度平行于片材表面;随着吸收剂量的增加,平均泡孔尺寸从220μm减少至34μm。软、硬链段在ScCO_2中的不同溶胀程度导致形成不同尺寸的泡孔。降压时,Sc-CO_2的扩散能力从皮层至芯层递减式减弱,引起泡孔尺寸、数量和不同尺寸的泡孔层厚度从皮层至芯层梯度式增大。发泡温度对交联OBC的泡孔尺寸不产生显着影响。(4)采用Sc-CO_2发泡注塑成型工艺制造的聚丙烯纳孔发泡材料韧性不够高、耐低温冲击性能差、形成皮-芯结构和发泡倍率低。本部分把中分子量OBC与YP和HP共混制备高性能Y/H-TPO,研究了其Sc-CO_2间歇釜发泡性能,建立了泡孔结构及形态与力学性能的关系。OBC的加入不仅降低PP的复合粘度,而且大幅度提高PP的熔体弹性,而且不影响PP的熔化温度和结晶温度。因此,OBC的加入使YP的发泡窗口温度从5℃提高至Y-TPO的22℃。Y-TPO中的球状OBC分散相平均尺寸为1.05μm,其多相形态为海-岛结构。发泡温度为135–150℃时,微孔发泡Y-TPO的平均泡孔尺寸为3.66–6.62μm,eb在450%以上,表观sy(50%)和sb分别为17.5 MPa和23 MPa左右。此类TPO采用Sc-CO_2发泡注塑工艺制造高韧、高强TPO微纳孔材料方面显示了潜在的应用价值。H-TPO模压时,形成皮层(双连续)-芯层(海-岛)的非均相层级结构,芯层中OBC分散相的平均尺寸为1.16μm。H-TPO发泡后形成皮-芯泡孔形态。当发泡温度从135℃提高至153℃时,平均泡孔尺寸从2.84μm增大至8.75μm,eb从635%降低至350%,表观sy(50%)从20.3 MPa降低至16.05 MPa,表观sb从27.8 MPa降低至20.5 MPa。总之,当泡孔尺寸小于2–4μm的临界增韧尺寸时,OBC和泡孔起到协同增韧作用,从而微孔发泡TPO材料显示超高韧度和高强度;然而,当泡孔尺寸大于30μm时,微孔发泡TPO显示脆性,不能作为材料使用。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2019-06-01）
萨拉（SAIRA,IQBAL）[6]（2019）在《具有微纳结构和机械耐久性的超双疏表面材料制备与应用》一文中研究指出在过去几十年中,在自然界中发现的超疏水表面的例子,如莲叶的自清洁特性和在水刺的水中行走能力,导致在过去几十年中对这一领域进行了广泛的调查。当水滴停留在纹理表面上时,它可能会形成液-固体-蒸汽复合界面,液体液滴部分位于气囊上,或者可能湿水取代被困空气的表面,具体取决于表面粗糙度和表面化学。超级防水表面在我们的日常生活中具有多种应用,如减拖、防结冰、防雾、节能、降噪和自清洁。事实上,在设计和生产能够抵御有机污染(例如低表面张力液体)的表面时,也可以采用同样的概念。然而,超疏水表面比超疏水表面更具制造性,因为必须提供多尺度粗糙度与重新进入或悬伸结构和表面化学的结合。在这项研究中,为了制造具有随机和图案多尺度表面粗糙度的超疏水性和超疏水性涂层,采用了简单、经济、具有潜在可扩展性的技术,即喷枪和电喷。本研究采用了不同类型的二氧化硅,以研究和描述表面形态和表面粗糙度对表面润湿性的影响。实验结果表明,结合再进入结构、多尺度表面粗糙度和低表面能量,成功地制造了具有高表面接触角和极低滑动角的超液体驱虫表面。从化学处理制造表面获得。具有分层结构对于制造表面的高耐用性和强度至关重要。重新进入结构是通过进行金属蚀刻,然后实际用制造溶液喷涂基材而形成的。金属蚀刻形成的圆柱形结构是以后绘制的纳米表面机械结构耐久性的基础。金属蚀刻后,用乙醇溶液制备二氧化硅(Si O2)和全氟二氯硅烷(FOTS)。基材用苯清洗,并事先干燥。基材首先在烤箱中涂覆和干燥。最后,为了提高表面结构的耐久性,在浸渍涂层和喷涂涂层中使用了聚二甲基硅氧烷(PDMS),以提高预制结构的耐久性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
张强[7]（2019）在《VS_2微纳材料掺杂改性和凝胶结构制备及其超电性能》一文中研究指出环境污染和能源紧缺是人类面临的首要问题。太阳能、风能等自然绿色能源的使用正在迅速增长,其进一步发展则需要智能和多功能的储能设备。因此,储能设备发展对绿色能源生产具有重要意义。超级电容器作为一种重要的电化学储能器件,具有高功率密度、充放电速度快、长循环寿命、成本低廉等优势。电极材料作为超级电容器的重要部分,直接影响其性能。因此,人们迫切需要寻找到高性能的电极材料。二硫化钒(VS_2)作为具有类石墨烯分层结构的过渡金属硫化物之一。研究表明单层VS_2具有高的比表面积和高活性位点数目,具有优异的超电储能性能。传统水热法合成的花状VS_2由于纳米片的堆迭使得比表面积和活性位点数目减少,导致其超电性能较差。本文分别制备了VS_2气凝胶和钼掺杂二硫化钒(VS_2-Mo)样品,用于提高比表面积和活性位点数目,并对它们进行了物相表征和电化学性能测试。主要内容如下。(1)首先以硫代乙酰胺、氨水、钒酸铵为前驱体,采用水热合成法制备花状VS_2样品。接着通过超声处理和冷冻干燥相结合的方法得到VS_2气凝胶。使用XRD、Raman、FESEM、TEM、XPS、EDS、对相、晶体、多孔/层状结构、形貌和元素进行了表征,并用BET测定了比表面积和孔径分布。使用电化学工作站叁电极测试系统研究其电化学性能。得到结果如下:VS_2气凝胶是由少层VS_2纳米薄片相互组装而成的多孔结构,且比表面积高达21.0948 m~2/g。当扫描速率为5 mV/s时,VS_2气凝胶电极的比电容高达218 F/g。当电流密度为2 A/g时,充放电1000次循环,其具有较好的容量保持率为92.78%。电化学性能的增强可归结于以下两个原因。第一是VS_2气凝胶结构具有高的比表面积可以提供较多的活性位点。第二是独特的多孔结构可以缓冲体积膨胀,提高充放电过程中的容量保持能力。(2)以硫代乙酰胺、氨水、钒酸铵、钼酸铵为前驱体,采用水热合成法制备了花状VS_2-Mo样品。使用XRD、Raman、FESEM、TEM、XPS、EDS、对相、晶体、层状结构、形貌和元素进行了表征,并用BET测定了比表面积和孔径分布。使用电化学工作站叁电极测试系统研究其电化学性能。实验结果表明:花状VS_2-Mo材料的尺寸得到减小,且(001)晶面的层间距得到宽化0.586 nm。当扫描速率为5 mV/s时,VS_2-Mo电极显示的比电容高达236 F/g。当电流密度为2 A/g时,进行充放电3000次循环后,其具有较好的容量保持率为88.66%。VS_2-Mo电极优异的电化学性能可归结于以下原因。第一是VS_2-Mo样品保留了VS_2的1T相金属性的特点,仍具有较高的导电性。第二是VS_2-Mo样品在(001)晶面的层间距得到宽化,可以允许更多的离子嵌入。第叁是层间距的宽化引起晶格的畸变而引入众多的缺陷,使VS_2-Mo样品的活性位点数目增加。(本文来源于《湘潭大学》期刊2019-05-31）
钱程[8]（2019）在《钴基微纳结构复合材料的生物模板法制备及其电催化氧还原性能研究》一文中研究指出燃料电池主要使用贵金属Pt作为阴极的氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)催化剂,然而Pt存在成本高、稳定性低、甲醇耐受性差的缺点,制约了其大规模应用。因此开发低成本、高活性、高稳定性的非贵金属电催化剂是推动燃料电池市场化亟需解决的问题。其中过渡金属具有多种化合物组态,展现出优异的氧还原催化活性。而将过渡金属化合物与微纳结构碳基体复合可以进一步增加活性组分利用率、提高电子传输效率和材料稳定性。使用生物模板法制备复合材料用于催化ORR,既可以获得生物质衍生的碳,又可以保留生物组织多样的微纳结构,使材料展现出高比表面积、大孔隙率、高导电性的优点,作为燃料电池阴极催化剂具有巨大应用潜力。本论文使用蝴蝶翅膀、叶绿体和嗜热链球菌这叁种生物材料作为模板,制备了高效的钴基微纳结构ORR复合电催化剂,主要研究内容如下:(1)以金裳凤蝶(Troides aeacus)黑色前翼作为模板和碳源,通过高温煅烧获得蝶翅孔阵列结构碳(CW);然后通过水热法将Co_3O_4负载到孔阵列结构碳上,以获得孔阵列结构Co_3O_4/碳复合材料(Co_3O_4/CW),并作为ORR电催化剂。所制备的Co_3O_4/CW在碱性溶液中的起始电位为0.89 V vs.RHE,半波电位为0.77 V vs.RHE,极限电流密度为4.59 mA cm~(-2)。其电子转移数(n)为~4.1,表明发生的是四电子转移过程。另外其稳定性和甲醇耐受性优于商业Pt/C,具有很大的市场应用前景。Co_3O_4/CW的优良电催化性能源于其良好的导电性、独特的多孔结构、高表面积以及Co_3O_4和CW的协同效应。(2)以含有大量叶绿素(镁卟啉,Mg-Chl)的天然叶绿体作为模板和卟啉源,用Co离子取代叶绿素中心的Mg离子得到Co取代叶绿素(Co-Chl);然后在氮气中煅烧至800℃后,将Co-Chl转变为Co-N-C,而被叶绿体的其他部分吸附的Co离子转变为CoO_x,以合成具有叶绿体亚微米球结构的Co-N-C/CoO_x复合材料,并将该材料作为ORR电催化剂。Co-N-C/CoO_x的起始电位和半波电位分别为0.89和0.82 V vs.RHE,具有比商业Pt/C更好的稳定性和甲醇耐受性。Co-N-C/CoO_x复合材料中丰富的活性Co-N-C位点受到周围生物碳和CoO_x的保护,以避免脱落和团聚;而CoO_x可直接将电子传输到碳质骨架,克服了氧化物导电性差的缺点。这种独特的组分协同效应与高效的生物结构相结合,共同决定材料的优异电催化性能。(3)以含有大量磷壁酸的嗜热链球菌作为模板和磷源,在表面包裹乙酸钴,并加入氧化石墨烯(GO)。在氮气中煅烧至800℃后,乙酸钴与磷壁酸反应生成了Co_2P;而氧化石墨烯被还原为还原氧化石墨烯(rGO);剩下的细菌转化为生物质碳。最终获得了具有细菌亚微米球形貌的Co_2P/CoO_x/C/rGO复合材料,并将该材料作为ORR电催化剂。Co_2P/CoO_x/C/rGO的起始电位和半波电位分别为0.91和0.80 V vs.RHE,极限电流密度为4.96 mA cm~(-2),另外Co_2P/CoO_x/C/rGO的稳定性和甲醇耐受性优于商业Pt/C。ORR优异的电催化性能归功于Co_2P、CoO_x、C和rGO之间的组分协同效应以及具有高比表面积的亚微米球结构。(本文来源于《江苏科技大学》期刊2019-05-30）
董玉涛[9]（2019）在《基于静电、配位与分子自组装理论设计制备叁维微纳结构复合材料及其储锂性能研究》一文中研究指出随着工业的快速发展,能源以及环境问题正变得越来越严重。现代社会不断增长的能源需求迫切需要开发更加环保、高效的能量转换和存储系统。以锂离子电池为代表的电化学储能设备虽在经济和社会发展中起着重大作用,但也面临着不小的挑战。电极材料作为锂离子电池体系的核心组成部分,其性能的好坏基本上决定了电池整体性能的优劣。基于材料的组成-结构-性能之间的构效关系,依据锂离子电池不同的储锂机制,设计并制备具有高比容量、长循环寿命的微纳米结构锂离子电池阳极材料已成为社会凾待解决的热点问题。本文基于静电、配位和分子自组装理论,以钛锡氧固溶体、镍钴基酸或碱式碳酸盐等含碳功能复合材料为研究对象,紧密围绕微纳米叁维结构复合材料的设计、简易可控构筑与高效储锂性能的主题,成功制备了一系列多种形貌的微纳米结构复合材料。探索了多级微纳米结构复合材料的合成机理与构筑策略,揭示了组成、微纳结构、叁维复合的作用机制及对材料电化学性能的影响,并借助HR-TEM、原位XRD、非原位XPS等手段初步探讨了叁维结构复合电极材料的储锂机制。主要研究结果如下:(1)微纳米结构钛-锡-氧固溶体/还原氧化石墨烯叁维复合材料(Ti_xSn_(1-x)O_2/rGO)的可控合成及其储锂机理与性能研究。微、纳米Ti_xSn_(1-x)O_2固溶体复合材料在Ti-Sn-O原子层面均相复合,更加有效地结合了TiO_2的高稳定性和SnO_2的高容量的优点,同时避免了TiO_2@SnO_2复合材料在充放电过程中容易产生相分离而导致容量衰减和寿命下降的缺点。但是,Ti_xSn_(1-x)O_2固溶体也存在导电性差、离子迁移速率低等不足。利用静电相互作用、配位原理和分子自组装理论,以K_2TiO(C_2O_4)_2为钛源、四氯化锡(Sn~(4+))为锡源,通过调控钛锡金属离子(C_(Ti)+C_(Sn))的总浓度及其比例、一步水热法制备了系列还原氧化石墨烯紧密包裹的纳米结构Ti_xSn_(1-x)O_2(0≤x≤1)固溶体/还原氧化石墨烯叁维复合材料(即Ti_xSn_(1-x)O_2/rGO)。氧化石墨烯(GO)和K_2TiO(C_2O_4)_2(PTO)在水溶液中因带有相同负电荷而相对稳定,当Sn~(4+)离子加入时,Sn~(4+)离子很容易被GO表面负电吸附。同时,Sn~(4+)离子也会与TiO(C_2O_4)_2~(2-)离子的羧基或GO上的羧基、羰基通过配位形式而形成相对均匀稳定的胶体体系。这种多作用力的混合胶体体系一方面有利于钛-锡-氧固溶体的形成,另一方面也有利于在水热分子自组装过程中得到形貌结构优异的多级纳米结构复合材料。得益于以上合成策略,纳米结构Ti_xSn_(1-x)O_2和rGO紧密包裹的叁维纳米复合结构导电网络,大大缩短了电子和锂离子的传输迁移路径,促使其表现出优异的电化学性能。在这系列Ti_xSn_(1-x)O_2/rGO复合材料中,尤其以Ti_(0.74)Sn_(0.26)O_2/rGO(钛/锡比4:1时)电极材料的电化学性能表现最佳,即使在1000 mA g~(-1)的电流密度下,循环1000次后仍能输出514 mAh g~(-1)的高容量。此外我们还通过原位XRD技术手段探讨了Ti_xSn_(1-x)O_2/rGO的锂存储机制。(2)表面活性剂辅助下Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2/C微纳结构复合材料的可控制备及其储锂性能研究。鉴于钛锡比为4:1时(Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2/rGO)复合材料表现出的优异储锂性能,我们利用PTO为钛源、氯化亚锡(Sn~(2+))为锡源,基于配位原理和分子自组装理论,在金属离子(C_(Ti)+C_(Sn))的总浓度为0.4 M时,通过调节表面活性剂种类(非离子型和阴离子型)及浓度,用一步水热法成功合成了海星状Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2、花瓣状Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2和核-壳球状Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2材料。讨论了表面活性剂(PVP和SDS)及浓度对前驱体(Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2)形貌的影响,并通过葡萄糖水热、烧结法将叁种形貌的前驱体,转变为碳包覆的Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2(即Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2/C)复合材料。通过对比分析Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2前躯体和Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2/C复合材料的储锂性能,初步探讨了叁种材料的形貌、结构与性能之间的相互关系。实验结果表明叁种形貌的碳包覆复合材料的电化学性能均得到提升与改进,特别是在PVP(1 g L~(-1))辅助条件下合成的海星状Ti_(0.8)Sn_(0.2)O_2/C复合材料倍率性能和循环稳定性表现最优异。(3)叁维层状结构Ni(HCO_3)_2纳米立方体/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其储锂机理与性能研究。基于静电相互作用和配位原理并通过一步水热自组装方法,制备了rGO薄膜均匀包裹的Ni(HCO_3)_2纳米立方体(d=100±20 nm)叁维层状结构复合材料(即Ni(HCO_3)_2/rGO),并将其应用于锂电性能测试。实验结果表明,得益于Ni(HCO_3)_2纳米立方体和rGO膜的协同效应,Ni(HCO_3)_2/rGO复合材料表现出超高容量(在100 mA g~(-1)电流密度下循环100次后容量保持2450mA h g~(-1))、长循环稳定性(在10 g~(-1)电流密度下循环1500次后放电容量保持1120mA h g~(-1);在5 A g~(-1)电流密度下循环1000次容量输出为1535 mA h g~(-1))和超高倍率性能(在电流密度为40 A g~(-1)时可逆容量超过450 mA h g~(-1))。此外,通过原位XRD和非原位XPS技术研究了所制备的Ni(HCO_3)_2/rGO电极的锂储存机制。实验发现,其超高的储锂容量来自于原位产生的镍原子对LiHCO_3与Li_xC_2(x=0~2)的可逆催化和Ni~0与Ni~(2+)/Ni~(3+)的可逆转化。特别是在电极表面上形成了以LiF和LiOH为主要成分的SEI薄膜,表现出良好的稳定性和耐久性。而LiF和LiOH作为Li~+良好的导体,能有效降低电极电阻和不可逆容量损失,且对大倍率、长循环中电极结构的稳定也起十分重要作用。(4)叁维开放式结构Co_2(OH)_2CO_3纳米线/还原氧化石墨烯复合材料的可控制备及其快速储锂机理与性能研究。通过静电、配位原理和一步水热分子自组装方法,首次合成了具有开放式叁维网状结构的还原氧化石墨烯包裹的Co_2(OH)_2CO_3纳米线(d=20~25 nm,长度:微米)复合材料(即Co_2(OH)_2CO_3/rGO)。Co_2(OH)_2CO_3纳米线与rGO网络之间的协同效应和其开放多孔结构具有的电子/离子快速传输迁移速率及超快的动力学表现,使得Co_2(OH)_2CO_3/rGO复合材料表现出超高的倍率性能和超长的循环稳定性。如在0.2 A g~(-1)电流密度下循环150圈平稳保持1380 mA h g~(-1)的可逆容量,即使在10 A g~(-1)的大电流密度下长达5000次循环后仍能稳定输出约550 mA h g~(-1)的容量。通过原位和非原位测试手段还进一步分析并探讨了Co_2(OH)_2CO_3/rGO复合材料的电化学储锂机理。我们不仅提供了一种新型开放式叁维结构过渡金属碳酸盐阳极复合材料,而且还丰富了基于静电作用、配位原理和分子自组装理论以制备更多石墨烯基叁维结构复合功能材料的策略与方法。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
陈思铭[10]（2019）在《基于微纳尺度组装单元构筑高性能仿生结构材料的研究》一文中研究指出自然生物结构材料尽管由脆弱的无机矿物和柔软的高分子构成,但凭借着其精致的多尺度分级结构和界面设计,往往可展现远超出自身组分几个数量级的优异性能。这种在温和的条件下由受限的材料组分实现的多级有序结构和性能放大化,使自然结构材料日渐成为材料学家追求的模型。研究者解析自然材料的多级次构造及构效关系,提取仿生设计原理,利用丰富的合成组装单元,发展仿生策略,期望设计出超越现有工程材料的新型仿生结构材料。尽管已取得系列进展,但构筑真正面向实际应用的宏观叁维仿生结构块材并同时实现对其微纳结构和界面的精准设计与调控仍然具有挑战性,实现高性能仿生结构材料的应用推广仍面临着许多关键科学问题和技术问题。深入发展温和、高效和可控的仿生多级有序组装和界面设计策略将有助于推进仿生结构材料的实用化步伐。本论文着眼于这一点,以多种高性能自然生物结构材料为指引,首先分析了巨骨舌鱼鳞片、螳螂虾锤头、骨骼和贝壳珍珠母等生物结构材料的基本构筑单元、多级次有序结构及其与其优异性能的关系,进而从仿生组装单元和仿生设计策略两方面综述了近年来仿生结构材料的进展情况。针对现有的局限和问题,进一步探索开发了多种温和、高效和普适的仿生组装和界面设计策略,对不同维度的微纳结构单元进行了宏观尺度下的仿生组装设计与精细调控,最终实现了几种高性能仿生结构材料的宏量可控构筑与制备。所取得的主要研究成果总结如下:1.受天然巨骨舌鱼鳞片等的微纳纤维螺旋胶合板结构和强韧化机制的启发,发展了一种刷涂与螺旋层积相结合的普适性仿生组装策略,实现了在宏观尺度上灵活操控一维微纳米纤维的空间取向,以羟基磷灰石微纤维为组装基元并结合海藻酸钠,成功将自然材料的多级胶合板结构和强韧化机制复制至人工合成材料体系,并首次构筑了具有高损伤容忍能力的宏观体相仿生盔甲防护结构材料。2.受天然贝壳珍珠母的“砖-泥”层状结构和强韧化机制的启发,发明了一种宏量制备基于二维微纳米薄片仿生组装单元的高性能、大尺寸且结构精细的人工珍珠母块材的方法。该仿生策略具有温和、灵活、高效、可放大和普适等优势,为设计制备面向实际应用的先进仿生结构材料块体奠定了方法学基础。3.受天然贝壳珍珠母的多级次界面结构和优越性能的启发,提出了一种多尺度聚合物基软硬双网络界面设计的概念,在温和高效的仿生组装过程中运用之可操控超薄纳米片结构单元的界面微环境,进而精确调控所组装构筑的宏观叁维仿生纳米复合材料的综合性能。多级界面优化后的仿生复合材料展现了卓越的界面增强效率、机械性能、抵抗湿气塑化能力和热稳定性。所提出的仿生软硬界面设计策略条件温和而且方法普适,为今后构筑更多高性能仿生结构材料提供了新途径。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
微纳结构材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
利用微纳层迭技术制备聚磷酸铵(APP)+热塑性聚氨酯(PUR-T)/PUR-T交替多层复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)分析、极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试(UL 94)、万能试验机等对材料进行表征并分析其内在结构与性能的关系。结果表明,相比于传统的普通共混制备技术,微纳层迭挤出技术可以使APP在PUR-T基体中的分散性大大提高,从而提高整体材料的阻燃性能和热稳定性,当APP质量分数为15%时,通过微纳层迭挤出技术制备的复合材料的垂直燃烧达到UL 94V–0级,LOI达到29.1%;同时微纳层迭挤出技术还可以有效地抑制传统普通共混方法中由于填料增加而导致的力学性能下降的负面影响。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微纳结构材料论文参考文献
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[9].董玉涛.基于静电、配位与分子自组装理论设计制备叁维微纳结构复合材料及其储锂性能研究[D].郑州大学.2019
[10].陈思铭.基于微纳尺度组装单元构筑高性能仿生结构材料的研究[D].中国科学技术大学.2019