超轻纳米纤维气凝胶的制备及其应用

超轻纳米纤维气凝胶是一种以一维纳米纤维为基本构筑单元的新型气凝胶材料,相比于传统气凝胶,其不仅具有更高的孔隙率和更低的密度,还拥有更优异的机械性能和理化性质,因此该材料的先进制备技术和在新兴领域的创新性应用是近年来超轻气凝胶领域的研究热点。本文结合国内外研究现状,按照材料体系分类系统综述了超轻纤维气凝胶的制备方法、结构特点以及在隔热、吸附、电化学、传感和生物医学等领域的重要应用,提出了现阶段该材料面临的一些挑战,并展望了其在未来的发展方向。     

低密度、块状氧化铝气凝胶制备

研究了工艺参数对氧化铝溶胶及气凝胶的影响。结果表明,稳定的氧化铝溶胶优化制备工艺为：仲丁醇铝为前驱体,水解温度60 ℃,仲丁醇铝、乙醇、水的物质的量之比为1∶(8～16)∶1.2;螯合剂乙酰乙酸乙酯能有效控制仲丁醇铝水解缩聚速率,提高溶胶的稳定性;块状氧化铝气凝胶主要成份为多晶勃姆石相,比表面积为447 m²·g^-1,其强度和密度随乙醇量的增加而降低,密度最低为0.040 g·cm^-3。氧化铝气凝胶微观结构由许多片叶状颗粒堆积形成,经1 200 ℃热处理后仍保持原有的微观形貌,比表面积为73 m²·g^-1。     

三甲基氯硅烷对纳米多孔二氧化硅薄膜的修饰

以正硅酸乙酯为先驱体,采用溶胶-凝胶法,结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜.用三甲基氯硅烷(TMCS)对该SiO2薄膜进行了表面修饰,采用FTIR、TG-DTA、AFM和椭偏仪等方法研究了TMCS修饰前后薄膜的结构、形貌、厚度与介电常数等性能.超临界干燥后的SiO2薄膜含有Si－O－Si与Si－OR结构,呈疏水性.在空气中250 ℃以上热处理后SiO2薄膜因含有Si－OH而呈吸水性. TMCS修饰后的SiO2薄膜在温度不高于450 ℃时可保持其疏水性和多孔结构. SiO2薄膜经TMCS修饰后基本粒子和孔隙尺寸增大,孔隙率提高,介电常数可降低至2.5以下.     

提高氧化硅气凝胶耐温性能的研究进展

氧化硅(SiO2)气凝胶是一种高效隔热材料,具有高孔隙率、低导热系数、低密度等优点,在隔热保温领域具有广阔的应用前景.但纯SiO2气凝胶高温时易烧结,严重限制了SiO2气凝胶的使用.本文详细综述了国内外关于提高SiO2气凝胶耐温性能的研究进展,并对未来提高SiO2气凝胶耐温性能的研究提出展望.     

低介电常数介质薄膜的研究进展

用低介电常数介质薄膜作金属线间和层间介质可以降低超大规模集成电路(ULSI) 的互连延迟、串扰和能耗。从介质极化的原理出发,揭示了开发低介电常数介质薄膜的可能途径;综述了低介电常数介质薄膜的制备方法、结构与性能表征、工艺兼容性等领域的最新进展。     

硅含量对Al2O3-SiO2气凝胶结构和性能的影响

研究了硅含量对Al2O3-SiO2气凝胶结构和性能的影响.结果表明,随着硅含量的增加,Al2O3-SiO2溶胶的凝胶时间逐渐延长,气凝胶密度逐渐增大.其结构逐渐由多晶勃姆石向无定形SiO2过渡.Al2O3-SiO2气凝胶同时含有Al-O、Si-O以及Al-O-Si结构,600 ℃煅烧后的物相为无定形γ-Al2O3和SiO2,1 200 ℃煅烧后为莫来石相.当硅含量为6.1wt%～13.1wt%时,适量的硅抑制了Al2O3-SiO2气凝胶的相变,其1 000℃的比表面积(339～445 m2·g-1)高于纯Al2O3气凝胶(157 m2·g-1).SEM分析表明,硅元素的加入改变了Al2O3气凝胶的结构形貌,随着硅含量的增大,Al2O3-SiO2气凝胶逐渐由针叶状或长条状向球状颗粒转变.     

层层自组装原位聚合聚苯胺复合膜成膜机理研究

从苯胺单体出发, 通过原位聚合、现场掺杂以及基于静电力的层层自组装制备了聚苯胺复合膜. 通过苯胺活性溶液的温度及颜色变化跟踪聚合反应进程, 同时考察不同聚合反应阶段所得聚苯胺复合膜的紫外-可见吸收, 并进一步探讨聚苯胺复合膜的成膜机理. 研究表明, 成膜机制是由聚合反应初始阶段的苯胺阳离子或苯胺阳离子自由基通过静电作用快速吸附到负电性的基片表面, 形成均匀的聚合中心, 链增长生成聚苯胺; 该聚苯胺在酸性条件下经现场掺杂显电正性, 可吸附电负性的聚苯乙烯磺酸钠(PSS), 以此循环层层组装得到多层聚苯胺复合膜.     

氧化物气凝胶高温红外改性研究

氧化物气凝胶是一类具有超低热导率的新型纳米多孔材料,在航空航天等高温隔热领域具有广阔的应用前景。然而目前常见的氧化硅、氧化铝等氧化物气凝胶受材料/结构单元固有性质的限制,其通常具有红外透明性,而高温下辐射传热占据主导地位,大量红外辐射会透过气凝胶,热导率急剧攀升,导致其高温隔热性能较差,因此需要对其进行高温红外改性,从而满足更高的隔热性能需求。本文综述了近年来添加遮光剂、纤维及调整气凝胶的结构/形貌在提高氧化物气凝胶高温隔热性能方面的研究进展,并对未来研究方向进行展望。     

纳米多孔SiO2薄膜的制备与红外光谱研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜。XRD表明薄膜为无定形态;SEM显示薄膜具有多孔网络结构,其SiO2粒子直径为10~20nm。利用FTIR研究了薄膜的结构,纳米多孔SiO2薄膜含有Si—O—Si与Si—OR结构,呈疏水性;该SiO2薄膜热处理后因含有Si—OH基团而呈吸水性;用三甲基氯硅烷对热处理SiO2薄膜进行修饰可使其呈疏水性,修饰后的薄膜在N2中温度不高于450℃可保持其疏水性与多孔结构。     

电子束诱导沉积纳米线的电阻与场发射特性

"运用电子束诱导沉积技术在钨针尖表面沉积钨纳米线．在透射电子显微镜中,原位测量单根纳米线的电阻与场发射特性,并观察其显微结构变化．样品台为特制的电性能测试样品台,包括步进电机和压电陶瓷驱动的装置．导电铜片作为与纳米线相对的另一极．自行设计制作锁相放大器电路测量纳米线的电阻．结果表明,纳米线的电阻为0.1*10-3 -m量级．纳米线头部的几何缺陷将影响其场发射特性．纳安级电流将改变纳米线头部的几何结构与微观结构．场发射开启电压比结构变化前低11 V左右．"