納米材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2016-03-11
納米材料的視頻教程
002 - COMSOL金屬納米線波導(dǎo)（含講解視頻）
包含的文件截圖（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請(qǐng)?jiān)陔娔X端查看）： ? 詳細(xì)描述（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請(qǐng)?jiān)陔娔X端查看）： ? ????如上圖所示，一根金屬納米線放置在電介質(zhì)襯底上。在論文中，金屬納米線的材料考慮了Au和Ag兩種，電介質(zhì)襯底的材料考慮了TiO2、ITO、SiO2、MgF2四種情況，納米線的直徑D考慮了50nm、100nm、200nm三種情況。
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納米材料的實(shí)例教程
近日，國(guó)家納米科學(xué)中心的宮建茹課題組在國(guó)際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表了抗菌碳納米材料的專題綜述“Antibacterial Carbon-Based Nanomaterials”（Adv. Mater. 2018, 1804838），系統(tǒng)地介紹了該研究方向近年來的重要進(jìn)展。
目前，由于細(xì)菌耐藥性的廣泛出現(xiàn)和迅速傳播，現(xiàn)有的可對(duì)抗耐藥性細(xì)菌的抗生素種類極其有限，新型抗生素的開發(fā)進(jìn)度緩慢，細(xì)菌感染再次被列為影響全球人類健康的重要因素之一。與傳統(tǒng)的抗生素不同，納米材料具有較強(qiáng)的跨膜能力、抑制外排泵的功能和不易誘發(fā)細(xì)菌耐藥性的特點(diǎn)，有望成為一種新型抗生素替代品。其中，碳納米材料具有高效的抗菌活性、良好的生物相容性和環(huán)境友好等特征，展現(xiàn)出巨大的抗菌應(yīng)用潛力。據(jù)此，該綜述系統(tǒng)介紹了碳納米材料的重要理化性質(zhì)，主要抗菌機(jī)制，其理化因素與抗菌機(jī)理的密切關(guān)聯(lián)，以及發(fā)展抗菌碳納米材料的挑戰(zhàn)和前景。
碳納米材料的主要理化性質(zhì)及其抗菌機(jī)制
碳納米材料能夠通過多種機(jī)制實(shí)現(xiàn)抗菌或殺菌作用，其中包括：細(xì)菌細(xì)胞壁/細(xì)胞膜的機(jī)械性損傷、細(xì)菌的氧化應(yīng)激（活性氧依賴和活性氧不依賴兩種）、光熱和光催化效應(yīng)（如利用具有良好光催化性能的氮化碳納米材料，Nano Lett. 2018, 18, 5954）、脂質(zhì)抽提、細(xì)菌代謝抑制、包裹隔離及其協(xié)同作用。此外，這些作用機(jī)制和碳納米材料的理化性質(zhì)密切相關(guān)，如碳納米材料的維度決定了與細(xì)菌的作用方式，進(jìn)而可能影響其主要的抗菌作用機(jī)制。文章討論了零維的富勒烯、納米金剛石、碳點(diǎn)和石墨烯量子點(diǎn)，一維的單壁碳管和多壁碳管，二維的碳化氮、石墨烯及其衍生物的抗菌活性和抗菌機(jī)制。除維度外，碳納米材料的尺寸、形狀、片層數(shù)及表面功能化等方面的理化性質(zhì)也與其抗菌活性息息相關(guān)。例如，石墨烯量子點(diǎn)經(jīng)不同手性氨基酸功能化后表現(xiàn)出明顯不同的抗菌活性。
展開 【引言】
富勒烯是納米碳材料家族中的一員，其具有0D結(jié)構(gòu)，僅由sp2雜化的碳原子組成，是構(gòu)建超分子組裝體和微/納米功能材料的重要模塊。而石墨烯作為納米碳材料中的一員，具有2D層狀結(jié)構(gòu)、超大的比表面積以及較高的載流子遷移率。同樣，其他新型的類石墨烯2D納米材料，如石墨相氮化碳(g-C3N4)、過渡金屬二硫化物(TMDs)、六方氮化硼(h-BN)和黑磷(BP)，也顯示出獨(dú)特的電子、物理、化學(xué)性質(zhì)，然而各向異性的性質(zhì)限制了其應(yīng)用。在與富勒烯進(jìn)行非共價(jià)或共價(jià)復(fù)合時(shí)，2D納米材料的物理/化學(xué)性質(zhì)可以調(diào)控，并且在大多數(shù)情況下能夠顯著提升性能、擴(kuò)展應(yīng)用。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊上峰教授(通訊作者)等詳細(xì)介紹了所有類型的富勒烯和2D納米材料(如石墨烯、g-C3N4、TMDs、h-BN和BP)的復(fù)合材料，包括其制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用，并展望了富勒烯-2D納米材料復(fù)合材料的發(fā)展前景，在Adv. Sci.上發(fā)表了題為“Hybrids of Fullerenes and 2D Nanomaterials”的綜述論文。作者重點(diǎn)闡述了具有獨(dú)特電子、化學(xué)性質(zhì)的富勒烯對(duì)2D納米材料的電子、能帶結(jié)構(gòu)影響。2D納米材料與富勒烯分子(非)共價(jià)連接后，其物理/化學(xué)性質(zhì)可以進(jìn)行調(diào)控，在大多數(shù)情況下性能可以得到提升，作者對(duì)性能提升的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)討論。此外，由于強(qiáng)烈的分子間相互作用，與富勒烯復(fù)合可以誘導(dǎo)2D納米材料新的性質(zhì)，從而擴(kuò)展2D納米材料的功能和應(yīng)用。
展開 材料人現(xiàn)在設(shè)立各種文章專欄，所涉及領(lǐng)域正在慢慢完善，由此也需要更多的專欄作者，期待你們的加入，有意向的小伙伴可直接聯(lián)系cailiaorenVIP。不要再猶豫，下一個(gè)專欄創(chuàng)始人就是你。請(qǐng)記住：縱然你離我千里萬里，我都在材料人等你！
1.前言
納米科技是未來高科技發(fā)展的基礎(chǔ)，納米材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)以及顯微組織關(guān)系是決定其性能以及應(yīng)用的關(guān)鍵因素，能夠用于納米材料表征的儀器分析方法已經(jīng)成為納米科技中必不可少的實(shí)驗(yàn)手段。許多研究人員以及相關(guān)人員對(duì)納米材料還不是很熟悉，尤其是對(duì)如何分析和表征納米材料，獲得納米材料的一些特征信息還存在一定疑惑。
圖1 納米材料常用的表征技術(shù)
從納米材料的表征技術(shù)角度分類的話，見圖1。不過為了讓大家更好的理解這些表征技術(shù)各自發(fā)揮的作用，我們從納米材料的角度來分別介紹，主要從納米材料的組成成分、形貌、粒度、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
2. 組成成分分析
當(dāng)我們合成好納米材料后，我們一般需要知道材料的成分是否是我們想要的，從而進(jìn)行下一步相關(guān)性能的測(cè)試。因此首先確定納米材料的元素組成，判斷材料的純度，是否含雜質(zhì)以及濃度等至關(guān)重要。為達(dá)到此目的，以下表征技術(shù)我們可以選擇。
展開 富勒烯（Fullerene）、 碳納米管（CNT，Carbon Nanotube）、石墨烯（Graphene）都是近年來的熱門碳納米材料，目前共有5位科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。為什么碳納米材料廣泛的受到追捧呢？舉例來說，加入碳纖維的鋼材制成的自行車，重量?jī)H僅是普通自行車的幾分之一，因?yàn)樘荚淤|(zhì)量非常小，同時(shí)碳原子之間，或者碳原子和其他原子之間形成的化學(xué)鍵，又非常強(qiáng)韌。所以混合了碳納米的材料，通常都會(huì)兼具較好的力學(xué)性質(zhì)與較輕的整體重量。
第一性原理廣泛應(yīng)于在物理、化學(xué)以及材料科學(xué)中。材料設(shè)計(jì)，材料預(yù)測(cè)，解釋實(shí)驗(yàn)等都離不開第一性原理計(jì)算，因?yàn)榈谝恍栽韽难Χㄖ@方程開始， 只需要極少的參數(shù)，便可以非常準(zhǔn)確的計(jì)算出材料的大部分材料性能；進(jìn)一步結(jié)合絕熱假設(shè)，也可以用來模擬分子動(dòng)力學(xué)。在碳納米材料的相關(guān)領(lǐng)域，第一性原理計(jì)算更是得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樘荚拥碾娮雨P(guān)聯(lián)非常弱，第一原理計(jì)算往往能夠做出非常準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。
本文將會(huì)介紹一些新型的碳納米材料，它們?cè)谔荚拥慕Y(jié)合方式和排列方式上和大家熟知的富勒烯， 碳納米管以及石墨烯略有不同。而這些細(xì)微的差異反映到最終的材料屬性上卻可以有很大的不同。碳原子排列的一個(gè)小差異，可以轉(zhuǎn)化成材料性質(zhì)的大不同，這也是碳納米材料吸引著很多材料科學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家的地方。
一、雜化與維度
碳原子形成碳納米材料有兩種主要的雜化方式：sp2或者sp3。在sp2雜化模式下，每個(gè)碳原子會(huì)形成三個(gè)平面內(nèi)均勻分布成120度角的三個(gè)分子軌道，以及一個(gè)平面外的p軌道，通稱為pz軌道；最典型的的碳納米材料便是著名的石墨烯。
展開 納米材料及其技術(shù)是隨著科技發(fā)展而形成的新型應(yīng)用技術(shù)。納米材料的研究是從金屬粉末、陶瓷等領(lǐng)域開始的,現(xiàn)已在微電子、冶金、化工、電子、國(guó)防、核技術(shù)、航天、醫(yī)學(xué)和生物工程等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來將納米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活躍,并取得了許多可觀的成果。
一、納米粒子的特性及其對(duì)納米復(fù)合材料的性能影響
1·1納米粒子的特性
納米粒子按成分分可以是金屬,也可以是非金屬,包括無機(jī)物和有機(jī)高分子等;按相結(jié)構(gòu)分可以是單相,也可以是多相;根據(jù)原子排列的對(duì)稱性和有序程度,有晶態(tài)、非晶態(tài)、準(zhǔn)晶態(tài)。由于顆粒尺寸進(jìn)入納米量級(jí)后,其結(jié)構(gòu)與常規(guī)材料相比發(fā)生了很大的變化,使其在催化、光電、磁性、熱、力學(xué)等方面表現(xiàn)出許多奇異的物理和化學(xué)性能,具有許多重要的應(yīng)用價(jià)值。
(1)表面與界面效應(yīng)。納米微粒比表面積大,位于表面的原子占相當(dāng)大的比例,表面能高。由于表面原子缺少鄰近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化學(xué)活性,從而使納米粒子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的表面效應(yīng)。利用納米材料的這種特點(diǎn),能與某些大分子發(fā)生鍵合作用,提高分子間的鍵合力,從而使添加納米材料的復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性大幅度提高。
(2)小尺寸效應(yīng)。當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí),晶體周期性的邊界條件將被破壞,導(dǎo)致其磁性、光吸收、熱、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等發(fā)生變化。如銀的熔點(diǎn)為900℃,而納米銀粉的熔點(diǎn)僅為100℃(一般納米材料的熔點(diǎn)為其原來塊體材料的30%~50%)。應(yīng)用于高分子材料改性,利用納米材料的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng),可使納米復(fù)合材料的延展性提高,摩擦系數(shù)減小,材料表面光潔度大大改善。
(3)量子尺寸效應(yīng)。即納米材料顆粒尺寸小到定值時(shí),費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象。
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納米材料的最新內(nèi)容
5.3 日光雜散光干擾分析
Inverse_Sun仿真還原強(qiáng)光下三類光學(xué)現(xiàn)象：
白色區(qū)域：太陽光照射儀表臺(tái)啞光皮革后，經(jīng)風(fēng)擋反射進(jìn)入人眼視野；
純黑區(qū)域：光線入射波導(dǎo)光柵后無反射，形成視覺暗區(qū)；
U型灰色區(qū)域：HUD外殼反射光經(jīng)風(fēng)擋二次反射形成雜散光，即便采用納米黑材料仍無法完全消除。
這種效應(yīng)賦予了納米材料獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能。
2.4 小尺寸效應(yīng)：
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。這種效應(yīng)使得納米材料在保持原有化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，展現(xiàn)出與宏觀材料截然不同的物理特性。
相比僅觀察宏觀現(xiàn)象，分子動(dòng)力學(xué)（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機(jī)理，直觀體現(xiàn)其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過程。
在一個(gè)案例中，研究人員將一種容易與細(xì)菌毒素結(jié)合的物質(zhì)涂在表面等離子體光子學(xué)納米材料上。這種毒素的存在改變了表面等離子體的頻率，因此改變了反射光的角度，這種效應(yīng)可以非常精確地進(jìn)行測(cè)量，即使是極小的毒素量也能被檢測(cè)到。
表面等離子體光子學(xué)技術(shù)在傳感方面的其他應(yīng)用包括：區(qū)分病毒感染和細(xì)菌感染，以及用于監(jiān)測(cè)充電速率和功率密度的電池內(nèi)部傳感器。
在一個(gè)案例中，研究人員將一種容易與細(xì)菌毒素結(jié)合的物質(zhì)涂在表面等離子體光子學(xué)納米材料上。這種毒素的存在改變了表面等離子體的頻率，因此改變了反射光的角度，這種效應(yīng)可以非常精確地進(jìn)行測(cè)量，即使是極小的毒素量也能被檢測(cè)到。
表面等離子體光子學(xué)技術(shù)在傳感方面的其他應(yīng)用包括：區(qū)分病毒感染和細(xì)菌感染，以及用于監(jiān)測(cè)充電速率和功率密度的電池內(nèi)部傳感器。
微型提升閥以后的發(fā)展趨勢(shì)是什么？2個(gè)月前
材料創(chuàng)新提升性能與壽命
傳統(tǒng)金屬或塑料材質(zhì)在極端工況下易出現(xiàn)磨損、腐蝕等問題，以后微型提升閥將更多采用高性能工程塑料（如PEEK）、陶瓷涂層、甚至復(fù)合納米材料，以增強(qiáng)耐化學(xué)性、耐磨性和溫度適應(yīng)范圍，諾冠持續(xù)投入材料科學(xué)研究，確保產(chǎn)品在高潔凈、高真空或強(qiáng)腐蝕環(huán)境中依然穩(wěn)定運(yùn)行。
3.
展示范圍：
醫(yī)藥化工設(shè)備：
干燥設(shè)備、粉碎設(shè)備、混合設(shè)備、真空設(shè)備、離心機(jī)、反應(yīng)釜、過濾設(shè)備、分離設(shè)備、膜設(shè)備、篩分設(shè)備、精餾設(shè)備、制藥設(shè)備、密封設(shè)備及配件、控制分析及檢測(cè)儀器、節(jié)能環(huán)保設(shè)備、化工包裝與儲(chǔ)運(yùn)等；
醫(yī)藥化工新材料：
有機(jī)氟材料、有機(jī)硅材料、工程塑料、功能高分子材料、納米材料、膜材料、特種纖維、精細(xì)陶瓷材料、感光材料等。
華南檢測(cè)技術(shù)有限公司的客戶涵蓋多個(gè)行業(yè)，包括半導(dǎo)體、電子元件、納米材料、通信、新能源、汽車、航空航天、教育和科研等領(lǐng)域。
上海黑翊材料科技有限公司 — 超黑消光材料領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)者
公司簡(jiǎn)介
上海黑翊材料科技有限公司是一家專注于高性能納米光學(xué)材料研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司以“極致吸收，定義黑度新標(biāo)準(zhǔn)”為使命，致力于為全球高端制造與前沿科技領(lǐng)域提供全球領(lǐng)先的超黑消光材料解決方案。
核心技術(shù)與產(chǎn)品
我們的核心產(chǎn)品是自主研發(fā)的 “超黑消光材料” 。
用于革命性成像的高數(shù)值孔徑顯微鏡3個(gè)月前
無論是揭開細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的奧秘還是深入研究納米材料的復(fù)雜性，高NA顯微鏡使科學(xué)家能夠在微觀世界中推動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)的界限。
