纳米硅

纳米硅指的是直径小于5纳米（10亿（1G）分之一米）的晶体硅颗粒。

编辑本段纳米硅粉

纳米硅粉具有纯度高，粒径小，分布均匀等特点。比表面积大，高表面活性，松装密度低，该产品具有无毒，无味，活性好。纳米硅粉是新一代光电半导体材料，具有较宽的间隙能半导体，也是高功率光源材料。

主要用途：

可与有机物反应，作为有机硅高分子材料的原料

金属硅通过提纯制取多晶硅。

金属表面处理。

替代纳米碳粉或石墨，作为锂电池负极材料，大幅度提高锂电池容量编辑本段纳米硅防水剂

一、性能特点

白色乳液，无毒，无刺激味,不燃烧，PH值12，密度1.15～1.2。用于砖瓦、水泥、石膏、石灰、涂料、石棉、珍珠岩、保温板等基面上具有优异的防水抗渗效果。有防止建筑物风化、冻裂及外墙保洁、防污、防霉、防长青苔之功能；质量可靠，耐久性好，耐酸碱，耐候性优良，对钢筋无锈蚀，且使用安全，施工方便。砂浆抗渗性能≥S14，混凝土抗渗性能≥S18。技术性能符合JC474－1999[砂浆、混凝土防水剂]标准及JC/T902-2002标准

二、使用方法

1、喷涂施工：

使用前先将基面清理干净（特别是油污、青苔），将纳米硅防水剂加8倍清水搅拌均匀，用喷雾器或刷子直接在干燥的基面上施工，纵横至少连续两遍（上一遍没干时施工第二遍），对于1:2.5砂浆的毛面，大约可渗透1mm深，有效寿命可达5~10年，每公斤本剂每遍可施工约40~50m2,施工后24小时内不得受雨淋水浸，4℃以下停止施工。常温下干燥后即有优良的防水效果，一周后效果更佳（冬季固化时间较长）。试验表明：固化后的防水试块高温300℃反复锻烧20次及－18℃反复冷冻20次后，防水效果没有明显变化。稀释液现配现用，当天用完。

2、防水砂浆施工：

清理基层泥沙、杂物、油污等，灰砂比控制在1:2.5～3（425＃硅酸盐水泥、中砂含泥量小于3％）；纳米硅防水剂加水8－15倍（体积比）可直接用于配制防水砂浆，水灰比≤0.5，实际净防水剂用量占水泥的3～5％。

抹防水层分两层施工（每层10mm厚）；底层先抹素灰浆1mm，再抹防水砂浆层，初凝时压实，用木抹戳成麻面；抹第二层防水砂浆后赶光压实。按正常养护或喷洒本公司生产的水泥养护剂。

3、防水混凝土施工：

纳米硅防水剂加水45倍（体积比）直接配制混凝土即可。与普通混凝土的施工方法相同。施工后按正常养护或喷洒本公司生产的水泥养护剂。

4、渗漏维修施工：

原基层光面时需凿成麻面，清洗浮灰后，做素灰浆结合层，再抹防水砂浆层。正在漏水部位必须先堵漏止水。阴阳角要做成圆角，并压实。留茬要坡形（接茬宽度100~150mm），接茬时先用素灰浆涂刷，再抹防水砂浆层。

三、注意事项

1、作外加剂冬季施工时，可与亚硝酸钠类防冻剂配合使用。

2、为一般性化学物品，施工人员在贮运及使用中应小心勿溅到面部，尤其不得溅入眼内，否则立即用大量清水冲洗或就医。操作时戴上乳胶手套、防护眼镜，穿好工作服，避免本剂接触皮肤。

3、使用中不得接触锌、铝、锡等较活泼金属，更不能用金属容器储存，以免发生化学反应引起产品变质及容器被腐蚀。

4、阴凉密封保存，贮运中防止雨淋或曝晒，冬季防止冰冻。保存期24个月，超过保存期检验合格仍可使用。

编辑本段纳米硅半导体发光材料

21世纪是高度信息化的时代，微电子信息处理的速度迅速发展，但逐步趋向极限。要有所突破，实现光电集成是必由之路。在硅片上实现光电集成从工艺和材料上看是最理想的方案，但受到以下限制：硅具有间接带隙，只能发射极微弱的红外光，长期以来被认为不适合于光子学应用，特别是不能用作在光子学中起关键作用的光源。1990年多孔硅的室温强可见光发射被发现，使人们看到了硅被应用于光子学光源的可能性。我们组近十年的研究一直以此为目标，坚持硅基发光材料和器件的基础研究.

编辑本段纳米硅半导体发光材料研究成果

(1)通过改变富硅量、退火条件等，控制氧化硅中硅纳米晶的尺寸及密度。文献认为出现硅纳米晶的临界温度是1000oC，而我们通过试验确定出现纳米晶的临界退火温度为900oC。右图是经900oC退火富硅量约为30%富

硅氧化硅的高分辨电镜象。可以清楚硅纳米晶。图左上角是它的电子衍射图。

(2)首次观察到Au/（Ge/SiO2）超晶格/p-Si结构的电致发光。右图出四周期Ge/SiO2超晶格的高分辨电镜图。其中亮线为SiO2，厚度为2.0nm，Ge层厚为2.4nm。

(3)在硅衬底上用磁控溅射技术生长了纳米SiO2/Si/SiO2双势垒(NDB)单势阱三明治结构,首次实现Au/NDB/p-Si结构的可见电致发光。发现电致发光的峰位、强度随纳米硅层厚度(W)的改变作同步振荡，如右图所示。进一步试验和分析证明，振荡周期等于1/2载流子的deBroglie波长。用我们组提出的电致发光模型作了解释。

(4)首次在用磁控溅射生长的SiO2：Si：Er薄膜的基础上实现了波长为1.54μm（光通讯窗口）的Er电致发光。

(5)在热处理ITO/自然氧化硅/p-Si中首次获得低阈值电压的360nm的紫外电致发光，是已报道的最短波长的硅基电致发光。

编辑本段纳米硅半导体发光材料应用前景

我们在硅衬底上设计了十来种硅/氧化硅纳米结构，实现了从近紫外到近红外的各主要波段（包括1.54和1.62μm）的光致发光和正向或反向偏压下的低阈值电压电致发光，并提出了受到广泛支持的光致发光和电致发光模型，这为最终实现硅基光电集成打下一定的基础。具有重要的科学意义和巨大的应用前景。

纳米硅碳负极材料研究报告

纳米硅碳负极材料研究报告 0引言 自1991年SONY公司以石油焦炭为负极材料将锂离子电池推向商业化以来，因其出色的循环寿命、较高工作电压、高能量密度等特性，锂离子电池一经推出就受到人们的广泛关注，迅速成为能源储存装置中的明星。近年来，随着新能源交通工具(如EV和HEV)的发展，对锂离子电池提出了更高的要求。作为锂离子电池关键部分的负极材料需要具备在Ii 的嵌入过程中自由能变化小，反应高度可逆;在负极材料的固态结构中有高的扩散率;具有良好的电导率;优良的热力学稳定性以及与电解质良好的相容胜等。研究者们通过开发具有新颖纳米结构的碳材料和非碳材料，来提高作为锂离子电池负极的嵌铿性能。然而，这些新颖的材料，如Sn, Si, Fe、石墨烯、碳纳米管，等，虽然其理论嵌铿容量较高(Sn和Si的理论嵌铿容量分别为994mAh/g和4 200 mAh/g ，但由于制备工艺相当复杂，成本较高，而且在充放电过程中存在较大的体积变化和不可逆容量。因此，若将其进行商业化应用还需要解决许多问题。 锂离子电池具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等众多优点，已经在消费电子、电动土具、医疗电子等领域获得了少’一泛应用。在纯电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域逐步获得推少’一。同时，锉离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式储能、家庭储能、数据中心备用电 源、通讯基站、土业节能、绿色建筑等能源领域也显示了较好的应用前景 1不同负极材料的特点评述 天然石墨有六方和菱形两种层状品体结构同，具有储量大、成本低、安全无毒等优点。在锉离子电池中，天然石墨粉末的颗粒外表面反应活性不均匀，品粒粒度较大，在充放电过程中表面品体结构容易被破坏，存在表面SEI膜覆盖不均匀，导致初始库仑效率低、倍率性能不好等缺点。为了解决这些问题，可以采用颗粒球形化、表面氧化、表面氟化、表面包覆软碳、硬碳材料以及其它方式的表面修饰和微结构调整等技术对天然石墨进行改性处理。从成本和性能的综合考虑，目前土业界石墨改性主要使用碳包覆土艺处理。商业化应用的改性天然石墨比容量为340~ 370 mA·h/g，首周库仑效率90%~93%，100% DOD循环寿命可达到1000次以上，基本可以满足消费类电子产品对小型电池的性能要求。 2硅碳负极材料应用前景 近年来，我国锂离子电池产业发展迅速，全球市场份额不断攀升，在大规模的锂离子电池产业投资的带动下，锂离子电池负极材料的需求不断上升。硅负极相比石墨负极具有更高的质量能量密度和体积能量密度，采用硅负极材料的锉离子电池的质量能量密度可以提升8%以上，体积能量密度可以提升10%以上，同时每千瓦时电池的成本可以下降至少3%，因此硅负极材料将具有非常广阔的应用前景。新能源汽车产业是全球汽车产业的发展方向，也是我国重要的新兴战略产业之一，未来10年将迎来全球汽车产业向新能源汽车转型和升级的战略机遇。新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。其中，纯电动汽车完全使用动力电池驱动，对电池容量需求最大，要求锉离子电池容量平均为30 kW /h。自2010年起，动力类锉离子电池受益于技术提升和成本降低，逐渐替代镍锅,镍氢电池，成为新能源汽车广泛使用的动力电池。根据中国汽车工业协会统计，我国新能源汽车产量由2011年的8000辆左右增至2015年的34万辆，而销量则由2011年的8000辆左右增至2015年的33万辆，年均复合增长率均超过150% o在各种利好政策的影响下，2014

制备硅纳米晶体新的有效方法

制备硅纳米晶体新的有效方法 作者：Belle Dumé，李清旭译 引用网址：https://www.wendangku.net/doc/531871717.html,/eprint/abs/1999.html 相关网址：https://www.wendangku.net/doc/531871717.html,/articles/news/8/10/14/1 摘要/内容： 美国Minnesota 大学的工程人员发明了一种室温下在等离子体中制造硅纳米颗 粒的新方法。新方法解决了现有的基于等离子体的制备方法中的问题，可以制 造出尺寸相同的纳米颗粒。研究人员说这种晶体颗粒可以用到新的电子器件中，譬如说单个纳米颗粒晶体管(A Bapat et al. 2004 https://www.wendangku.net/doc/531871717.html,/abs/physics/0410038)。 相对于非晶态（无定型）硅来说，晶态硅有许多好的特性，可以用于高速电子 学（high-speed electronics）中，不过现有的等离子体合成技术（plasma synthesis techniques）总是得到非晶态（无定型）硅。并且得到的纳米颗粒 或者存在很多缺陷，或者尺寸变化范围很大。 Uwe Kortshagen和他的同事们所发展的新技术没有这些缺点，可以得到真正意 义上的无缺陷晶态纳米颗粒，并且颗粒的尺寸只在一个较小的范围内变化。 Kortshagen和合作者在一个窄的约23厘米长的石英管里注入95%的氦和氩以及5%的硅烷（SiH4），然后他们在距基电极10厘米距离的环状电极上加上一个13.56兆赫200瓦的功率,可以得到不稳定的由明亮的等离子体滴构成的细丝状的等离子体。现有的等离子体合成法使用稳定均匀的等离子体。

等离子体中的高能电子使硅烷分解得到硅原子，并且重组得到硅颗粒。利用透射电子显微镜（TEM）可以发现得到的纳米颗粒尺寸介于20-80纳米之间，并且主要呈立方体形状。 “现在，我们还没有完全明白晶体硅的形状为什么这么好，或者为什么会形成晶体。”Kortshagen 告诉 PhysicsWeb，“不过，我们相信细丝状的等离子体起到了重要作用，它把硅颗粒加热到比周围气体高几百度的温度，颗粒中的原子可以进行自我调节，找到一个能量有利的形态。” 研究人员现在希望把这种方法推广到其他像砷化镓，氮化镓这些有商用价值的材料的制备中。

氮化硅薄膜力学性能的纳米压痕测试与分析

氮化硅薄膜力学性能的纳米压痕测试与分析 张良昌, 许向东, 吴志明, 蒋亚东, 张辉乐 电子科技大学，成都（610054） E-mail：zcclhl@https://www.wendangku.net/doc/531871717.html, 摘要：纳米压入法在薄膜材料力学性能测试领域中有着广泛的应用。本文利用纳米压入技术对PECVD氮化硅（SiNx）薄膜的力学性能进行了测量与分析，通过对加载卸载曲线的分析，得到了SiNx薄膜的杨氏模量为226GPa。此外，本次试验对氧化硅（SiOx）薄膜、SiNx 与SiOx薄膜的复合膜也进行了测试。结果表明，薄膜的应力变化导致其杨氏模量随之发生改变。 关键词：氮化硅纳米压入机械性能薄膜 中图分类号：TB 1．引言 随着微电子机械系统（MEMS）的快速发展与不断深入，薄膜材料的性能越来越为人们所重视。薄膜材料的力学性能对产品的设计、制造及可靠性分析具有重要意义。其中，材料的杨氏模量（E）倍受关注。 人们对薄膜力学性能的研究早在19世纪末已经开始。从那时起，各种测量方法和测量理论便不断涌现出来，这些方法大致可以分为两类：一类是直接测量方法，它是根据力学量的定义来测量的方法，如单轴拉伸法[1]；另一类是间接测量方法，它是通过测量由于力学量而引起的某些物理性能的改变来计算力学量的方法，如共振频率法[2]、声表面波法[3]等。除此之外国内外还报道了还有其它测试方法：衬底弯曲法[4]、微桥法[5]、鼓泡法等[6]。 近10多年来，纳米压痕技术发展较快。由于试样安装简单、仪器分辨率高、作用区域小、可以直接在器件上测量，纳米压入法成为现阶段广泛使用的薄膜材料力学性能测量方法[7,8]。 另一方面，氮化硅因其特殊的光学、电学、机械、化学惰性等性能，广泛被应用做减反射膜、钝化层、支撑层及介电薄膜。而氮化硅薄膜的力学性能将密切影响材料质量与器件性能，是一个关键性指标。目前为止，许多文献一般只报道SiNx薄膜应力、或杨氏模量的单独测量结果，这种现象影响到人们对相关材料的全面、准确评价。本文通过膜层结构的改变促使薄膜的力学性能发生变化，同时，还对相关薄膜的应力和杨氏模量进行了综合评估。 2. 杨氏模量的测量原理 在压头压入材料时，弹性和塑性形变同时发生，因此在卸载压头的过程中，塑性形变无法还原，这将有利于材料力学性能的测量。 图1为典型的加载卸载（P-h）曲线图。图中Pt代表最大载荷，h t是最大压入深度，S 是接触刚度（卸载曲线的初始斜率），h c是接触深度。

纳米晶体产生各种物体的形状

纳米晶体、纳米管、纳米球的制备及应用 编者按： 纳米技术的发展日新月异。本文编译了在美国加利福尼亚大学的Berkeley 实验室中最新纳米晶体、纳米管、高聚纳米球的研究成果，以供读者参考。 第一章 纳米晶体的制备及应用 第二章 超硬、超强、超级使用的纳米管 第三章 树丛状纳米球的制备及应用 第一章 纳米晶体的制备及应用 因为采纳米技术可能甚至容易制造非常完美 的纳米晶体，因而倍受建造大结构部件的亲昧。 化学家Paul Alivisato 共同负责Berkeley 实验室材料科学部和在Berkeley 的加利福尼亚大学化学系。所以说，Alivisato 在纳米半导体晶体始创领域中，是一位闪烁光芒的科学家之一。

Chemist Paul Alivisatos is a leader in the development of nano-sized crystals that could serve as building blocks for electronic devices a few billionths of a meter in size. 纳米晶体是一种由几百到上万原子结合成晶体，形成物体的聚合。这种聚合常称为“蔟”（cluster）.典型的直径10纳米晶体比分子大但比块状固体要小，因此兼有物理和化学之间的性质。纳米晶体产生全表面的虚拟而内部却没有，它的性质随晶体尺寸的成长而有相当的不同。 “通过精确控制纳米晶体尺寸和表面，能改变它们的性质，”Alivistos说，“你能改变频带隙、你能改变如何传导电荷、你能改变它归属什么样晶体结构、你甚至能改变它的熔点温度”。 生长无裂痕纳米晶体是相对容易些，因为它们的长度是如此小以致于在成长加工成所需之缺陷时简单到不需要足够的时间。然而，对同样小长度的纳米晶体，要设法控制它的体积和表面，那是惊人的挑战。在过去的十年中，Alivisatos和他的研究小组，曾制造出半导体粉末的纳米晶体，并以满足挑战的手段探索改变生长条件的各种方法。 Alivisatos 第一个大的突破之一，是他和他的合作者Shimon Weiss 探索成功了为发射多种色光，而依赖于镉、硒为核，亚硫酸镉为壳的不同体积的球形纳米晶体，这一突破打开了许多潜在应用的大门，包括把这些球形核—壳纳米晶体作为高效荧光标签、标记用于附着特种蛋白的抗体上，当受到光子激发，就发出荧光或激发出色光，这需在共焦点的显微镜下观察。

纳米硅粉

释义 纳米硅指的是直径小于5纳米（10亿（1G）分之一米）的晶体硅颗粒。纳米硅粉具有纯度高， 粒径小，分布均匀等特点。比表面积大，高表面活性，松装密 度低，该产品具有无毒，无味，活性好。纳米硅粉是新一代光 电半导体材料，具有较宽的间隙能半导体，也是高功率光源材 料。由硅材料国家重点实验室苏州研制中心研发并且量产的纳 米硅颗粒，具有纯度高、分散性能好、粒径小、分布均匀，比 表面积大、高表面活性，松装密度低，活性好，工业化产量大 等特点。纳米硅-Si-001可以与石墨、碳纳米管等复合，制成 锂离子电池的负极材料，可以提高锂离子电池的容量及循环次 数，延长使用寿命。是新一代光电半导体材料，具有较宽的间隙能。 物性参数 应用 1、用纳米硅粉做成纳米硅线用在充电锂电池负极材料里，或者在纳米硅粉表面包覆石墨用做充电锂电池负极材料，提高了充电锂电池3倍以上的电容量和充放电循环次数； 2、纳米硅粉用在耐高温涂层和耐火材料里； 3、纳米硅可以应用到涂料中，形成硅纳米薄膜，被大量应用到太阳能上面； 4、纳米硅粉与金刚石高压下混合形成碳化硅---金刚石复合材料，用做切削刀具。 5、替代纳米碳粉或石墨，作为锂电池负极材料，大幅度提高锂电池容量

下一代电池:硅阳极电池 美国佐治亚理工学院Gleb Yushin副教授利用高温管式炉对碳黑纳米颗粒进行退火处理，得到枝状结构，再通过化学气相沉积制备出粒径小于30 nm的硅纳米球，并附着在碳枝状结构上。用石墨碳作为导电粘合剂，将硅碳复合物自组装成带有外部开口、内部互连孔道结构的直径在10-30 μm 的小球（见附图），即可用作电池阳极材料。硅碳复合物小球的孔道既可以允许锂离子快速进入从而提高充电速度，也可以为硅的膨胀和收缩提供空间而不致使阳极破裂。碳枝状结构以及硅纳米球的大小决定了复合物中孔道的尺寸。改变反应时长及压力，可调整硅球的尺寸。在小型纽扣电池上的测试显示，该新阳极的容量是石墨阳极理论容量的五倍多。 通过自下而上的自组装方法，克服了硅基电池阳极的不足，而且这种操作简便、成本低廉的工艺易于规模放大，并与现有电池制造工艺兼容

硅纳米线温度传感器及其特点

硅纳米线温度传感器及其特点 摘要 利用气液固相法（VLS）制备硅纳米线（SiNWs），结晶的方向和结构良好，用旋涂(SOD)法进行非原位n型掺杂。非原位掺杂过程中使用基于固态扩散的SOD 技术，该SOD技术分为涂层和驱动两个步奏。我们对含磷的硅纳米线在适当的温度和时间下进行研究，本实验取950℃保持5到60分钟。掺杂的纳米线很容易做成一个具有良好分辨率和响应速度的温度传感器。对不同掺杂浓度的SiNWs 温度传感器的校准工作已经完成。本实验测定浓度为的SiNWs传感器具有最好的分辨率（6186Ω/℃）和灵敏度。 关键词- SiNWs；VLS合成；非原位掺杂；SOD；温度传感器 I 背景 目前，硅是电子器件的重要材料。材料和工具的创新，通过“自上而下”的制造方法使电子器件的尺寸不断减小。随着尺寸的减小，“自上而下”的制造流程会出现越来越多的问题；因此，“自下而上”的制造方法更具指导意义。一维的纳米结构就是采用“自下而上”的制造方法。一维纳米结构材料硅纳米线和碳纳米管，是常用的研究纳电子学的材料，因为它们的形态、尺寸和电子的特性比整块材料优越。然而，碳纳米管材料在合成金属或半导体纳米管的控制，半导体纳米管掺杂的控制，限制了碳纳米管材料的应用。VLS制备的半导体纳米线，可以克服碳纳米管的局限性。硅纳米线(SiNWs)作为活性物质具有研究意义,因为硅纳米线可以把一维输运和传统的成熟的Si工艺制造流程组合在一起。因此，硅纳米线被认为是场效应晶体管，传感器件，光学器件等纳米电学材料的重要组成部分。 此外，硅掺杂源的选择和掺杂浓度的控制，已经在传统的集成电路工艺（固体扩散，离子注入等）中被广泛研究。然而，硅纳米线主要是在VLS法中的气相过程进行原位掺杂。但是，原位掺杂生成的硅纳米线结构难以控制；例如,常用的掺杂剂气体乙硼烷，在VLS法中用于生长SiNWs硅烷气体，会导致侧壁线额外的生长；乙硼烷浓度过高会导致非晶硅壳周围形成晶体SiNWs；这些因素会导致SiNWs轴方向的掺杂不均匀。非原位掺杂与SiNWs生长的掺杂过程分开，避免了因SiNWs侧壁生长导致掺杂剂的变化或SiNWs结构的变化。非原位扩散使用旋涂法（SOD），在硅工艺上是十分成熟的。这种方法曾在VLS法进行磷掺杂生成SiNWs实验中简单介绍过。对SiNWs进行非原位掺杂，最适合用固态旋涂法控制掺杂物，而且对硅纳米线和硅晶结构造不成损害。适当温度和时间下的固态扩散决定了SiNWs的数量。 本实验中，通过旋涂法对VLS法生长的SiNWs晶体进行非原位掺杂时，要先进行退火处理。SiNWs与不同的方向衬底结合起来；非常有益于通过传统集成电路制造流程，制造高分辨率、高灵敏度的温度传感器。SiNWs温度传感器的特性在实验中测量和报告。 II传感器的制造和实验 首先，通过VLS法并利用金作催化剂在硅基板上生成SiNWs。在洁净的p 衬底（111方向）涂金膜，然后加热使金膜蒸发溅射到纳米颗粒上形成金纳米线。

金属-硅复合纳米材料的研究进展

金属-硅复合纳米材料的研究进展 目录 1 引言 (1) 2 硅纳米材料的简介和制备 (2) 2.1 硅纳米材料的简介 (2) 2.2 硅纳米材料的制备方法 (4) 2.2.1气相法 (5) 2.2.2 超临界法 (6) 2.2.3 溶胶—凝胶法 (6) 2.2.4溶剂热法 (7) 2.2.5 微乳液法 (9) 3 纳米金属材料的简介和制备 3.1纳米金属材料简介 (11) 3.2 纳米金属材料的特性 (16) 3.2.1 表面效应 3.2.2 小尺寸效应 3.2.3体积效应 3.2.4 宏观量子轨道效应 3.3 金属粉末的制备方法 3.3.1蒸发-冷凝法 3.3.2 液相法 3.3.3金属离子源法 3.3.4 其它制备方法 3.4纳米金属薄膜的制备方法 (11) 4 纳米硅材料和纳米金属材料的应用 4.1 硅纳米材料的应用 4.1.1硅纳米材料在石油工业中的应用

4.1.2 硅纳米材料在锂电池中的应用4.2 金属纳米材料的应用 4.2.1 做为微波吸收剂 4.2.2 微孔材料 4.2.3 高效催化剂 4.2.4 高性能材料 5 展望和总结 致谢

金属-硅复合纳米材料的研究进展 摘要 纳米材料是指尺尺寸在1nm-100nm之间的一类物质，近年来随着社会科技的不断发展，对纳米材料的研究也不断得到加强，特别是硅纳米材料和金属纳米材料的研究更是显示出巨大的潜力。我们知道了纳米硅和纳米金属的基本性能和它们的用途，我们就要找到合适的方法制备纳米材料。硅纳米材料的主要制备方法有气相法、超临界法、溶胶-凝胶法、溶剂热法和微乳液法，而纳米金属的制备方法主要有蒸发-冷凝法、液相法和金属离子源法。在生产过程中可根据需要的纯度等方面考虑采用合适的方法来制备。通过现在我们的应用情况，猜测它们未来的发展方向，为以后的研究指明方向。 关键词：纳米材料；纳米金属；纳米硅；研究；进展

纳米硅

纳米硅指的是直径小于5纳米（10亿（1G）分之一米）的晶体硅颗粒。 编辑本段纳米硅粉 纳米硅粉具有纯度高，粒径小，分布均匀等特点。比表面积大，高表面活性，松装密度低，该产品具有无毒，无味，活性好。纳米硅粉是新一代光电半导体材料，具有较宽的间隙能半导体，也是高功率光源材料。 主要用途： 可与有机物反应，作为有机硅高分子材料的原料 金属硅通过提纯制取多晶硅。 金属表面处理。 替代纳米碳粉或石墨，作为锂电池负极材料，大幅度提高锂电池容量编辑本段纳米硅防水剂 一、性能特点 白色乳液，无毒，无刺激味,不燃烧，PH值12，密度1.15～1.2。用于砖瓦、水泥、石膏、石灰、涂料、石棉、珍珠岩、保温板等基面上具有优异的防水抗渗效果。有防止建筑物风化、冻裂及外墙保洁、防污、防霉、防长青苔之功能；质量可靠，耐久性好，耐酸碱，耐候性优良，对钢筋无锈蚀，且使用安全，施工方便。砂浆抗渗性能≥S14，混凝土抗渗性能≥S18。技术性能符合JC474－1999[砂浆、混凝土防水剂]标准及JC/T902-2002标准 二、使用方法 1、喷涂施工： 使用前先将基面清理干净（特别是油污、青苔），将纳米硅防水剂加8倍清水搅拌均匀，用喷雾器或刷子直接在干燥的基面上施工，纵横至少连续两遍（上一遍没干时施工第二遍），对于1:2.5砂浆的毛面，大约可渗透1mm深，有效寿命可达5~10年，每公斤本剂每遍可施工约40~50m2,施工后24小时内不得受雨淋水浸，4℃以下停止施工。常温下干燥后即有优良的防水效果，一周后效果更佳（冬季固化时间较长）。试验表明：固化后的防水试块高温300℃反复锻烧20次及－18℃反复冷冻20次后，防水效果没有明显变化。稀释液现配现用，当天用完。 2、防水砂浆施工： 清理基层泥沙、杂物、油污等，灰砂比控制在1:2.5～3（425＃硅酸盐水泥、中砂含泥量小于3％）；纳米硅防水剂加水8－15倍（体积比）可直接用于配制防水砂浆，水灰比≤0.5，实际净防水剂用量占水泥的3～5％。

纳米材料综述要点

纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段： 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。

图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成

二氧化硅水热合成纳米硅

Hydrothermal synthesis of nano-silicon from a silica sol and its use in lithium ion batteries Jianwen Liang, Xiaona Li, Yongchun Zhu (?), Cong Guo, and Yitai Qian (?) Hefei National Laboratory for Physical Science at Microscale and Department of Chemistry, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China Received: 11 September 2014 Revised: 31 October 2014 Accepted: 3 November 2014 ? Tsinghua University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 KEYWORDS silicon, hydrothermal synthesis, nanomaterials, silicon sol, energy storage ABSTRACT There have been few reports concerning the hydrothermal synthesis of silicon anode materials. In this manuscript, starting from the very cheap silica sol, we hydrothermally prepared porous silicon nanospheres in an autoclave at 180 °C. As anode materials for lithium-ion batteries (LIBs), the as-prepared nano-silicon anode without any carbon coating delivers a high reversible specific capacity of 2,650 mAh·g–1 at 0.36 A·g–1 and a significant cycling stability of about 950 mAh·g–1 at 3.6 A·g–1 during 500 cycles. 1Introduction Silicon has been considered as a promising anode candidate material for advanced lithium-ion batteries (LIBs) due to its high theoretical capacity (3,579 mAh·g–1) and relatively low discharge potential (<0.5 V versus Li/Li+) [1]. However, Si exhibits serious volume changes (>270%) during lithiation–delithiation, which leads to a rapid reduction in capacity [2, 3]. Similar to other electrode materials, using Si materials with a nano-structure is one of means to relieve this problem [4–9]. Various methods have been developed to produce nano-silicon anode materials in order to improve LIBs performance. One of these methods is chemical vapour deposition (CVD) of silanes, by which silicon nanotubes were prepared. After subsequent SiO2 surface-coating, the Si/SiO2 nanotubes were shown to have long cycle life (6,000 cycles with 88% capacity retention), high specific charge capacity (~2,971/1,780 mAh·g–1 at 0.4 A·g–1, and ~940/600 mAh·g–1 at 24 A·g–1) [10]. Nano-silicon anode materials are also prepared by the typical magnesiothermic reduction reaction [11–16]. For example, magnesiothermic reduction of SiO2 at 650 °C was used to synthesize Si nanotubes, which showed a capacity of about 1,900 mAh·g–1 at 0.4 A·g–1, with a reten-tion of ~50% after 90 cycles after carbon coating [11]. Nano Research 2015, 8(5): 1497–1504 DOI 10.1007/s12274-014-0633-6 Address correspondence to Yitai Qian, ytqian@https://www.wendangku.net/doc/531871717.html,; Yongchun Zhu, ychzhu@https://www.wendangku.net/doc/531871717.html,

纳米材料

绪论 1、纳米科技的提出：源自于费曼大师1959年在美国物理学会年会上的一次演讲。Richard Feynman：世界上首位提出纳米科技构想的科学家。 2、纳米材料 （1）纳米材料的定义：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料（也是以维数划分纳米材料的原因） （2）纳米尺度：1-100 nm范围的几何尺； 纳米的单位:1 nm = 10^-9 m，即千分之一微米(μm)。 （3）纳米结构单元：具有纳米尺度结构特征的物质单元，包括纳米团簇、纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米片等 （4）纳米材料的维度： ○1零维：纳米团簇、纳米颗粒、量子点（三维尺度均为纳米级，没有明显的取向性，近等轴状） ○2一维：纳米线、纳米棒、纳米管（单向延伸、二维尺度为纳米级、第三维尺度不限，、直径大于100 nm，具有纳米结构） ○3二维：纳米片、纳米带、超晶格、纳米薄膜（一维尺度为纳米级，面状分布，，厚度大于100 nm，具有纳米结构） ○4三维：纳米花、四脚针等（包含纳米结构单元，三维尺寸均超过纳米尺度，由不同型低维纳米结构单元复合形成） （5）纳米材料的分类○1具有纳米尺度外形的材料 ○2以纳米结构单元作为主要结构组分所构成的材料 3、久保理论：即金属的超微粒子将出现量子限域效应，显示出与块体金属显著不同的性能；金属纳米粒子，量子限域效应。 4、扫描隧道电子显微镜(STM)：将探针靠近导电材料表面进行扫描，获得表面图像。分辨率达0.1~0.2 nm，可以直接观察和移动原子。 5、原子力显微镜(AFM)：利用针尖和材料原子间的相互微弱作用力来获得材料表面的形貌图像。可用于研究半导体、导体和绝缘体。 AFM三大特点：原子级高分辨率、观察活生命样品和加工样品的力行为成就。6、纳米科技的研究内容：纳米科学、纳米技术与纳米工程 分支学科：纳米力学：研究物体在纳米尺度的力学性质 纳米物理学：研究物质在纳米尺度上的物理现象及表征 纳米化学：研究纳米尺度范围的化学过程及反应 纳米生物学：利用纳米的手段解决生物学问题，在分子水平揭示细胞内外的物质、能量与信息交换机制； 纳米医学：利用纳米科技解决医学问题的边缘交叉学科 纳米材料学：包括纳米材料的成分、结构、性能与使用效能四个方面。 成分：是影响性能的基础 结构：决定材料性能的关键材料 性能：各种物理或化学性质 效能：材料在使用条件下的表现

纳米氧化硅材料调研报告

纳米氧化硅材料 调研报告

纳米氧化硅材料研究 前言 纳米氧化硅（纳米白炭黑）作为国内最早实现规模化生产的纳米材料，具有诸多常规材料所不具备的奇异特性，因而受到了科技界与企业界的广泛关注。纳米氧化硅为具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、表面羟基含量高、紫外线、可见光及红外线反射能力强等特点。特别是随着产品表面处理工艺的完善，纳米颗粒的软团聚程度明显降低，与有机高分子材料的相容性好，极大地拓宽了产品的应用领域。

目录 一、纳米氧化硅的性质 (1) 二、纳米二氧化硅的制备 (2) 三、纳米材料的应用 (6) 四、纳米氧化硅的局限与危害 (11) 五、总结 (12) 六、参考文献 (13)

一、纳米氧化硅的性质 纳米氧化硅的粒径只有几十纳米具有很高的硬度和很好的稳定性，其熔、沸点也很高，具有良好的化学惰性和热力稳定性。 经透射电子显微镜观测，纳米氧化硅的原始颗粒尺寸平均为10nm 左右；经动态激光粒度分析仪检测，纳米氧化硅颗粒粒径集中在10-20nm之间，分布范围很窄；经BET法测试分析，纳米氧化硅的比表面积高达640m2/g（即1克纳米粉体摊开后的表面积近似于1亩地大小），其表面存在大量的不饱和残键及不同键合状态的羟基，因表面欠氧而偏离了稳态的硅氧结构，所以该材料具有高反应活性。 纳米氧化硅的产品为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2／g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。例如： (1)陶瓷领域：可以提高陶瓷制品的韧性、光洁度； (2)人造莫来石：具有高的导热特性和良好的力学性能，是电子工业封装材料的最佳原材料之一； (3)橡胶改性：通过控制SiO?的颗粒尺寸，以制备抗紫外辐射的橡胶、红外反射橡胶、高绝缘性橡胶等； (4)粘结剂：纳米SiO?小颗粒形成网络结构，抑制胶体流动，固化速率快，提高粘结效果，同时增加了胶的密封特性； (5)涂料：利用纳米SiO?透明性和对紫外光的吸收特性； (6)功能纤维添加剂：制造红外屏蔽人造纤维、抗紫外线辐照人造纤维、高介电绝缘性能优越的纤维等； (7)塑料改性：用作塑料的补强剂，使塑料变得很致密，提高了薄膜的透明度、强度和韧性，大大提高防水性能； (8)抗油漆老化添加剂：提高各类油漆的抗老化性能和光洁度； (9)高级研磨介质：制成抛光液用于硅片等电子材料表面研磨或抛光。

纳米材料

《功能金属材料》课程作业 一维氧化锌纳米材料应用与发展前景及课程感悟 班级：0610104 学号：061010418 姓名：刘广通

一、一维ZnO 纳米材料性能 ZnO 纳米材料以形态和尺度划分，包括零维ZnO纳米材料（ZnO 纳米颗粒）、一维ZnO 纳米材料（ZnO 纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维ZnO 纳米材料（ZnO 纳米薄膜）等。按成分划分，包括纯ZnO 纳米材料和掺杂ZnO 纳米材料，如In、Ga、Sn、Mn、Co等各种元素掺杂的n型掺杂纳米材料，P、N、Li等元素掺杂的p型掺杂纳米材料及多元素复合掺杂的掺杂ZnO 纳米材料。 一维ZnO 纳米材料在光学、电输运、光电、压电、力电、场发射、稀磁、光催化、吸波等性能上具有显著特点，在传感、光学、电子、场发射、压电、能源、催化等领域已经显示出良好的应用前景。目前，在一维ZnO 纳米材料研究领域，关注的重点包括一维ZnO 纳米材料的可控及高产率设备、结构与性能调控、纳米器件组装、纳米材料及器件的性能测试与评价、纳米效应及耦合效应、理论计算与模拟、安全服役与损伤等方面。[1] 目前来说，我们都希望电子器件能越小型越好，也就是通过不断缩小器件的尺寸来达到提高速度、减少功耗的目的，这种方法在过去几十年一直被运用而随着我们周围的生活电子产品的不断微型化而发展。所以要利用薄膜生长和光刻技术（电子束光刻、X射线光刻等）制备材料和器件。我们希望纳米线作为基本功能单位来组成电子电路。一维纳米材料的原理器件的研制可以完成这一使命。而ZnO 是一种具有压电和光电特性的半导体材料，它是典型的直接带隙宽禁带半导体，同时它的激子结合能高达60meV。因此ZnO 材料在紫外光电器件方面有巨大的应用潜力。ZnO有很高的导电、导热性能，化学性质非常稳定，作为短波长发光器件具有高的稳定性和较低的价格，有极大的应用价值。而在一维纳米材料中， ZnO 有三个主要的优点：首先，它既是半导体又有压电效应，这是做电动机械耦合传感器和变频器的基础;其次，ZnO 的生物安全性与相容性相对高，可以用在医学方面；最后，ZnO 的种类最丰富，如纳米线，纳米带，纳米螺旋结构等。因而有一系列的一维ZnO 纳米材料的新器件被不断地开发研制，如室温激光器、发光二极管、传感器、晶体管、场发射器等。 二、一维ZnO 纳米材料的应用及发展前景 一维ZnO纳米材料被用于光学器件。因为ZnO是一种宽禁带半导体，而且在室温下具有很高的激子束缚能，因此ZnO被认为是一种优异的蓝光到紫外波段发射的发光材料。在325nm的He-Cd激光激发下，ZnO纳米材料的室温发光谱中存在两个发射峰，分别是380nm左右的近带边的自由激子复合引起的紫外发射峰[2]和540nm左右的氧空位引起的绿光发射峰[3]。ZnO纳米材料的发光效率远高于块体材料，这主要是因为ZnO纳米线的单晶形态和小尺寸效应。小尺寸效应的影响是由于纳米材料非常微小，其尺寸与光波波长、传到电子的得布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等具有物理特征的尺寸相当或更小时，它的周期性边界将被破坏，使它原本所具有的声，光，电，磁，热力学等特性呈现出“另类”的现象。ZnO纳米的发光机制有以下几种：1)带间跃迁发光。即适当的光照射时，半导体的价带电子发生带间跃迁，也就是电子从价带跃迁到导带，而产生光生电子和空穴。而对纳米材料，器能带将会展宽，改变其性能。2）激子辐射复合发光。纳米结构ZnO有宽的禁带隙、大的比表面积、

硅纳米线太阳能电池总结

太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数 目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。 外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)， 太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表 面的一定能量的光子数目之比。 内量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)，太 阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面 的没有被太阳能电池反射回去的，没有透射过太阳能电池的，一定能量的光子数目之比。 硅纳米线太阳能电池 基于硅纳米线太阳能电池的金属箔进行了阐述【foil - 铝箔】。此类设备的 主要优点是讨论，通过光的反射率，电压，电流和外部量子效率数据一个单元的设计，采用薄非晶硅层上沉积形成的纳米线阵列P - N结。一 个有前途的1.6 mA/cm2的电流密度为1.8平方厘米电池获得，并广阔的外部量 子效率测定的最大值为12％，在690纳米。“。2007年美国物理研究所。 近年来，一直存在一个显着的，复活在可再生能源系统的兴趣。太阳能转换 特别感兴趣，因为是丰富的源。今天的绝大多数鈥檚商业太阳能电池模块是基于 晶体硅，但有越来越多的薄膜的兴趣，所谓的第二代太阳能电池，以及第三代高 效率/低成本太阳能电池，一些需要使用的纳米结构的概念。基于纳米线净重的 太阳能电池是一种很有前途的阶级由于几个性能和光伏太阳能设备处理启用的 利益，包括直接路径这样的几何形状所带来的电荷传输纳米结构。【photovoltaic - 光伏】 纳米线和纳米棒，定义中的应用这里有宽高比5:1太阳能电池已试图在几个设备的配置和材料系统。纳米线/棒功能的太阳能电池的最新展示

氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷的研究 作者：王雪董茁卉张磊杨柳范雪孙亚静、陈雅倩、吕海涛、徐志华、张国庆、于希晶。 （吉林化工学院132022） 摘要：氮化硅陶瓷是一种有广阔发展前景的耐高温高强度结构陶瓷。氮化硅陶瓷在高技术陶瓷中占有重要地位，其具有高性能（如强度高、硬度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、耐化学腐蚀和很好的高温稳定性、抗氧化性能等），与其他陶瓷相比，氮化硅陶瓷比重小，热膨胀系数低，抗热冲击性好，断裂韧性高，是一种理想的高温结构材料和高速切削工具陶瓷材料。因此氮化硅陶瓷在航天航空、汽车发动、机械、化工、石油等领域有着广泛的用途，也为新型高温结构材料的发展开创了新局面。目前氮化硅陶瓷制品主要存在的问题是产品韧性低、成本高。今后应改善制粉、成型、和烧结工艺及氮化硅与碳化硅的复合化，研制出性能更佳的氮化硅陶瓷。本文介绍了氮化硅陶瓷的基本性能，综述了氮化硅陶瓷的制备工艺和应用领域，并展望了氮化硅陶瓷的发展前景。 关键词：氮化硅；陶瓷；性能；应用； Abstract: Silicon nitride ceramics is high temperature and high strength structuralceramics has a broad development prospect. Silicon nitride ceramics occupies an important position in the high technology ceramics, it has high performance(such as high strength, high hardness, good thermal shock stability, hightemperature fatigue toughness, high bending strength, wear resistance,chemical corrosion resistance and high temperature stability, good oxidation resistance properties), compared with other ceramics, silicon nitride ceramics the proportion of small, low thermal expansion coefficient, good heat shock resistance, high fracture toughness, is a kind of ideal candidates for high temperature structural materials and high speed cutting tool ceramics.Therefore, silicon nitride ceramics in aerospace, automobile engine, mechanical,chemical, oil and other fields have a wide range of uses, has created a new situation for the development of new high temperature structural materials. Thesilicon nitride ceramic products the main problems is the product of low toughness, high cost. We should improve milling, molding compound, and the sintering process and silicon nitride and silicon carbide, silicon nitride ceramicsdeveloped better performance. This paper introduces the basic properties of silicon nitride ceramics, reviews the preparation technology and application of silicon nitride ceramics, and prospects the future development of silicon nitride ceramics. Keywords:silicon nitride ceramic;performance;application; 引言 自20世纪60年代开始，氮化硅陶瓷作为最优异的非氧化物陶瓷材料之一，被期望能用于燃气轮机上，而逐渐蓬勃地发展了40多年，成为了一个以氮化硅为基的氮陶瓷领域。伴随着氮陶瓷材料的研制和发展，氮化硅陶瓷系统的结晶化学和物理化学，也在这期间开展大力研究，如氮化硅极其固溶体结构的揭示和测定，大量含氮硅酸盐新物相的合成极其与传统硅酸盐物相对应的关系，高温反映进程，高温物相平衡，相图等，并形成一个颇为完整的