金屬納米顆粒
關注創建者：匿名 創建時間：2022-02-08
金屬納米顆粒的視頻教程
COMSOL光學與RF系列視頻
該系列視頻后續會繼續添加金屬納米顆粒散射、彎曲光纖、光學共性變換、隱身衣、SPP、表面等離子體、光力等教學視頻，隨著后期視頻的增加，會相應的合理提高出售價格。已經購買的后續更新均可免費看，滿意好評后可以私信我贈送視頻對應的源文件。，歡迎大家入COMSOL交流群交流學習，群號273071890
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002 - COMSOL金屬納米線波導（含講解視頻）
包含的文件截圖（手機端可能無法顯示圖片，請在電腦端查看）： ? 詳細描述（手機端可能無法顯示圖片，請在電腦端查看）： ? ????如上圖所示，一根金屬納米線放置在電介質襯底上。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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012 - FDTD金屬納米球陣列的吸收截面（含講解視頻）
012 - FDTD金屬納米球陣列的吸收截面（含講解，66元） ? 基本介紹： ·? 主要內容：對于20×20個納米金球構成的陣列，球直徑為20 nm，球與球之間的間距為20 nm（即排列周期為40 nm）。
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金屬納米顆粒的實例教程
金屬納米顆粒的尺寸效應對負載型金屬納米材料的催化活性和選擇性有重要影響。從幾何結構上看，隨著金屬顆粒尺寸的減小，低配位原子逐步暴露且比例漸漸升高，顯著改變催化材料活性中心的結構和比例。從電子結構上看，金屬顆粒的電子能級也因量子尺寸效應發生顯著改變，極大地影響催化材料和反應物之間的軌道雜化和電荷轉移。由于金屬納米催化顆粒的幾何結構和電子結構隨其尺寸同步改變，使得人們無法有效區分兩種結構效應對催化反應活性、選擇性的貢獻以及對尺寸的依賴關系。如何揭示金屬催化劑尺寸效應的內在本質，打破幾何結構效應和電子結構效應與顆粒尺寸的強關聯性，進而優化設計性能更好的催化劑，是目前多相催化領域的一大挑戰。
針對這一問題，中國科學技術大學教授路軍嶺課題組和李微雪課題組展開實驗和理論合作研究，首次揭示了金屬納米催化劑中幾何效應和電子效應各自對催化反應隨尺寸變化的調變規律，創造性地提出一種拆分剝離金屬顆粒幾何效應和電子效應的策略——金屬納米顆粒的“氧化物選擇性包裹”。在具有重要應用背景的Pd催化苯甲醇選擇性氧化到苯甲醛反應中，實現了高活性和高選擇性轉化。相關研究結果以Disentangling the size-dependent geometric and electronic effects of palladium nanocatalysts beyond selectivity 為題，發表在國際期刊《科學進展》上（Science Advances,2019, 5, eaat6413）。
論文鏈接：
http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaat6413
醛類化合物是合成精細化學品的關鍵中間體。醇選擇性氧化制醛是重要的基本化工過程。
展開 參考文獻是 南京大學 碩士畢業論文《金屬納米顆粒有序陣列中Fano共振的產生條件》-靳悅榮。
本文不討論fano共振，僅僅介紹文中涉及到的三種情況下的納米顆粒，這三種情況幾乎囊括了大部分關于納米顆粒的仿真情況。
情況一：有限數目的納米顆粒處于無限大的均勻介質中。比如納米顆粒位于無限大的水中，或者無限大的空氣中。
下圖是論文中橢圓金顆粒位于無窮大空氣中，求其消光譜，下面是論文圖VS我的復現結果
情況二：有限數目的納米顆粒位于兩個半無限大的介質的分界面上，比如納米顆粒放在玻璃基板上，納米顆粒上方是空氣，下方是玻璃，一束光照射到納米顆粒上，求其散射光譜，消光截面等等。
下面是論文圖VS我的復現結果。圖中 藍色虛線 表示一個金顆粒位于無窮大的介質板上，上方是空氣，下方是介質板，求其消光光譜。
情況三：無限數目的納米顆粒是周期性排布在介質基板上的，也就是超表面結構。求其反射光譜，透射光譜，吸收光譜。
展開 氣溶膠噴射過程可以沉積一系列用于3D打印電子應用的功能材料，包括金屬納米顆粒墨水、碳納米管(CNTs)、石墨烯、介電材料和導電聚合物。噴霧打印機已經證明了能夠達到10μm的打印分辨率。噴霧打印技術也是非接觸式的，能夠減少制造污染和損害。
4. 電液動力(EHD)噴射
△電液動力(EHD)噴射打印示意圖
在電液動力(EHD)噴墨打印中，使用電場在產生流體流動的過程中產生電流體。這通常需要高壓來克服小噴嘴中的高毛細壓力，但當噴嘴的直徑太小時，這在技術上可能是不可行的。因此，為了克服這個問題，EHD噴墨打印技術通過施加電場而不是將從導電噴嘴提取墨水。EHD噴射打印技術可以產生非常精細的線條和亞微米范圍內的微小液滴，噴嘴的內徑可以小到100nm。EHD噴射技術可以沉積用于3D打印電子應用的有機和無機材料。
3D打印電子功能材料
大量的功能材料被用于制造3D打印電子設備，每種類型的材料都有其獨特的功能和用途。一般來說，3D打印電子產品的功能材料可分為介電油墨、金屬納米顆粒油墨、導電聚合物、金屬有機分解(MOD)油墨、碳納米材料油墨和半導體油墨。
●介電油墨：介電油墨是一種電絕緣材料。它們在3D打印電子產品的許多方面起到重要作用，包括電路保護、多層電路絕緣以及制造電容器和晶體管。
●金屬納米顆粒油墨：金屬納米顆粒油墨是導電金屬納米顆粒在液體介質中的懸浮液。由于其良好的導電性，它們被廣泛用于3D打印電子應用中的導電跡線和圖案的制造。典型的金屬納米顆粒油墨包括三個主要成分：金屬納米顆粒、有機添加劑和穩定劑，以及液體介質。
●導電聚合物：導電聚合物可分為本征導電聚合物和外在導電聚合物。
●金屬有機分解(MOD)油墨：金屬有機分解(MOD)油墨也稱為金屬有機油墨、前驅體類型油墨或不含納米材料的油墨。
展開 論文題為“Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning in Air Using MOFs” （《空氣環境下基于MOF的納米金屬激光冶煉及圖案化》），被選為當期雜志封面，博士后江浩慶為論文的第一作者。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00355
金屬納米晶粒是制備光電子器件的重要原料。但金屬納米晶粒活性高、極易被氧化，制備過程往往需要溶液、真空或惰性氣氛保護，因此制造工藝復雜，難以大規模應用。化學與分子科學學院鄧鶴翔教授與工業科學研究院程佳瑞教授團隊合作，采用金屬有機框架材料（Metal-organic Framework, MOF）作為原料，利用激光成功制備了顆粒大小均一的金屬納米晶粒。通過程序控制激光的開閉和光斑的移動實現了圖案的制備，僅數十秒即可打印出由金屬納米晶粒構成的晶圓級別大小的芯片，整個過程完全在空氣中進行，所需激光功率不到5瓦，非常適合規模化生產。
激光照射金屬有機框架材料（MOF）產生金屬納米晶粒及芯片打印
MOF由金屬與含碳有機配體構筑。目前大部分研究集中在MOF中有機成分上，而結構中豐富的金屬離子尚未充分利用。此項工作提出了激光納米金屬冶煉及圖案化方法（Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning, 簡稱nano-LaMP）：以MOF為原料實現了空氣環境下的金屬納米顆粒制備和同步圖案打印。在反應過程中，MOF晶體內有序排列的金屬離子和有機配體分別作為金屬源和還原劑。納秒脈沖激光器則負責將能量精準地投送到指定位置，為金屬還原提供能量。
展開 【引言】
納米尺度金屬晶粒細化可以大大提高其強度和硬度。但引入的高密度晶界（GBs）為晶粒粗化提供了強大的驅動力同時也影響材料的性能。納米級金屬顆粒融化溫度隨顆粒直徑的減小而顯著下降。對于金屬中的納米尺寸晶粒，晶粒粗化開始的不穩定溫度顯著降低。固有的熱不穩定性是納米成形材料的“致命弱點”，阻礙了高溫下的技術應用和納米顆粒金屬的加工復雜化，以進一步改善結構和提高性能。通常采用合金化，降低納米晶的晶界能。合金化雖然在一定程度上有所增益，但是仍然難以避免金屬力學性能的降低。通過溶質偏析降低GB能量可能會降低粗化的熱力學驅動力，從而也會穩定納米晶粒。但是可能影響并惡化納米成形材料的機械，物理或化學性質。在沒有合金化的情況下，穩定純金屬中的納米顆粒結構在技術上是具有挑戰性的。
【成果簡介】
近日，中科院沈陽金屬研究所盧柯研究員和李秀艷研究員團隊（共同通訊作者）在science發表了題為“Enhanced thermal stability of nanograined metals below a critical grain size”的文章。研究團隊使用純度為99.97％，表面為粗晶的不含氧的Cu棒，在液氮溫度下使用表面機械研磨處理（SMGT）以產生梯度納米表面層。形成平均尺寸為?40±2 nm和長徑比為1.7的隨機取向晶粒。TEM測量發現橫向晶粒尺寸隨著深度增加而逐漸增加，橫截面晶粒平均尺寸為70 nm左右；150 μm處，橫截面晶粒平均尺寸為200nm左右。觀察到變形的晶粒結構粘附在150-500μm深度跨度的無變形核心上。在純Cu或Ni中，GB向低能態的自發結構演變，導致納米晶粒顯著的熱穩定性，其表觀不穩定溫度甚至高于粗晶粒。研究表明：低溫下由塑性變形產生的純銅或鎳中的納米級晶粒在臨界晶粒尺寸以下顯示出顯著的熱穩定性。
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金屬納米顆粒的最新內容
為了進一步突破碳氫基礎液體的導熱極限，引入高導熱的金屬氧化物納米顆粒制備成納米流體（Nanofluids），成為了熱管理介質的前沿攻關方向。
DGTD 求解器
考慮使用米氏散射 （DGTD）獲得金屬納米顆粒的高精度結果。DGTD 求解器中有限元網格的性質可以實現更好的收斂，并且不易出現階梯和熱點問題。
下圖顯示了更高精度 FDTD 仿真的橫截面。FDTD 與理論結果之間的一致性顯然要好得多。此外，較小的網格會產生更高分辨率的場輪廓，從而更好地解析金屬界面附近的場。
本案例模擬了一帶有納米顆粒的板狀結構在一側收縮和兩側同時收縮過程中的卷曲變形過程，模擬結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
DGTD 求解器
考慮使用米氏散射 （DGTD）獲得金屬納米顆粒的高精度結果。DGTD 求解器中有限元網格的性質可以實現更好的收斂，并且不易出現階梯和熱點問題。
下圖顯示了更高精度 FDTD 仿真的橫截面。FDTD 與理論結果之間的一致性顯然要好得多。此外，較小的網格會產生更高分辨率的場輪廓，從而更好地解析金屬界面附近的場。
由于MOFs與氫化物形成金屬納米顆粒的協同作用，預計氫氣物理吸附的等容熱將增加，氫氣化學吸附和解吸的溫度將降低。Kudiiarov等針對MOFs材料在儲氫領域進行了多方對比，預期由MOF和氫化物形成金屬納米顆粒組成的混合材料有望達到DOE目標。
混合可以通過結合合成纖維和合成纖維、合成纖維和天然纖維、天然纖維和天然纖維以及在增強聚合物復合材料中加入納米填料（如納米粘土、碳納米管、石墨片和金屬氧化物納米顆粒）來實現。
復合材料加工：
聚合物復合材料有許多加工技術。這些方法包括溶劑鑄造、熔融復合、壓縮成型、注射成型、擠壓成型等。
SPM包括有機聚合物、金屬鹽、金屬納米顆粒和無機材料，可以在SA基體中形成多相摻雜、包覆、多組分、組合和梯度的微觀結構(見圖11)。每種微觀結構都有其特點，具體闡述如下。
圖11.SA-TIMs的顯微結構圖。
此外，SPM的自組裝為自底向上創建SATM的結構化保溫網絡提供了巨大的機會。
通過將PLLA與金屬納米顆粒結合，可以保持導電材料的導電性。然而，柔性膜較低的強度限制了其耐久性和功能。
此外，柔性織物的透氣性也是決定設備舒適性和可用性的關鍵因素，但金屬復合材料很難同時實現高強度和高透氣性。傳統的纖維膜增強處理方法包括物理方法和化學方法。熱壓和熱輥壓等物理方法需要設備支持，價格昂貴，并且由于強大的外力會嚴重破壞纖維結構，缺乏靈活性。
近年來，金屬納米顆粒因具有優異的導電性和散熱性能、低鍵合溫度和高重熔溫度及高機械強度等優勢，受到了電子封裝界廣泛關
注
．雖然納米銅焊料導電導熱性能好、成本低，但是納米銅極易氧化，這無疑增大了制備和儲存的成本；同時，氧化后的納米銅往往需要更高的燒結溫度，不利于保護芯片．
在基于超表面的表面等離激元計算中，由于結構單元具有亞波長尺寸，而產生一些不同于射線光學的新奇性質。本篇以基于金薄膜的復雜納米孔結構為例，計算了結構在被x偏振方向的高斯光束照射后于不同平面觀測到的光場局域效果。
一、結構建模
首先是建立結構模型，結構為上方大孔，下方小孔的嵌套結構，基底為氧化硅。依次在基底上方、小孔上方、大孔上方以及縱向截面放置監視器。將高斯光波長設置為400nm，放置在結構上方
