先进材料制备与加工-课后作业先进材料制备与加工-课后作业.pdf

先进材料制备与加工 课后思考题 材硕 1404 熊志高 Z1405052 1.你认为那种纳米粉体技术是最有发展前途的，为什么？ 答：激光制备纳米粉体的基本方法有激光诱导化学气相沉积法(LICVD)和激光烧 蚀法(LAD)。激光诱导制备纳米粉体并不是仅仅以激光为加热源，而是利用激光 的诱导作用和作用物质对特定激光波长的共振吸收制备出所要求的纳米粉体。 激光是一种受激辐射的特殊光源，加上激光器中谐振腔的作用，使激光具有 很好的相干性和方向性，因而激光的稳定性很好，聚焦度很高，能产生高能量密 度的激光光束。作为加热源的激光由于自身的特殊性，在制备纳米粉体和薄膜具 有以下几个特点[激光是一种受激辐射的特殊光源，加上激光器中谐振腔的作用， 使激光具有很好的相干性和方向性，因而激光的稳定性很好，聚焦度很高，能产 生高能量密度的激光光束。作为加热源的激光由于自身的特殊性，在制备纳米粉 体和薄膜具有以下几个特点： (1)激光光源的输出端可以置于反应容器之外，输出的激光通过反应容器上 的光镜后进入反应室直接与作用物质作用，制备过程操作简便，各种工艺参数易 控制，尤其激光功率大小、功率密度的调节比较简单； (2)反应时间短，加热温度高，致使加热与冷却速度快，这种“冷淬”的效 果会抑制形核不会生长过大，易制备纳米量级的微粒；壁反应避免了由反应壁造 成的污染，可制得高纯纳米粉体； (4)可以制备出高质量的纳米粉体，制备的纳米粉体具有颗粒小、形状规则、 粒径分布范围窄、无严重团聚、无粘结、高纯度、表面光洁等特点； (5)适用范围广。在普通金属、非金属以及氮化物、碳化物、氧化物和复合材 料中已经得到了广泛的应用。 参考文献：王佃刚，陈传忠，边洁.激光在纳米粉体制备中的应用[J].激光技 术.2002(06) 2.选一种先进材料，谈谈其现状及应用。 答：石墨烯的现状： 韩国科学家在制备大尺寸、高质量的石墨烯薄膜方面取得重大突破，发现了 一种制备大尺寸石墨烯薄膜的方法。经过改进之后，这种电极可以???代显示器上 现在所使用的透明电极，价格却比现在通常用氧化铟制成的电极便宜得多。美国 加州大学洛杉矶分校研究人员开发了制造石墨烯和碳纳米管混合材料的新方法， 该混合材料有望作为太阳能薄膜电池和家用电器设备的透明导体，比现在使用的 具有相同功能的其他材料更具柔软性且价格更低。2009年11月日本东北大学与会 津大学通过合作研究发现，石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。研究人员在硅衬底 上制作了石墨烯薄膜，将红外线照射到石墨烯薄膜上，只需很短时间就能放射出 太赫兹光。2008年8月1日，中科院物理研究所王恩哥等采用剥离一再嵌入一扩涨 的方法成功地制备了高质量石墨烯。利用透射电子显微术对石墨烯进行表征并进 行了深入的晶体结构分析。中国科学院数学与系统科学研究院明平兵研究员及合 作者刘芳、李巨的计算结果表明，预测石墨烯的理想强度为110～121GPa，这意 味着石墨烯是目前人类已知的最为牢固的材料[6]。中科院兰州化学物理研究所 的科研人员最近在石墨烯一非晶碳复合薄膜的制备研究方面取得新进展。有关研 究成果发表在近期的Carbon刊物上。初步研究结果表明，非晶碳纳米颗粒的介入 在不牺牲石墨烯薄膜高导电性的前提下极大地改善了膜基结合强度。该薄膜有望 作为一种新型的电极材料，应用于高效高寿命电池、电容器和平板显示器等领域。 石墨烯的应用： （1）可做“太空电梯”缆线石墨烯不仅可用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞 机材料、超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成 为现实。 （2）代替硅生产电子产品。硅让我们迈入了数字化时代，但研究人员仍然渴望 找到一些新材料，让集成电路更小、更快、更便宜。在众多的备选材料中，石墨 烯最引人瞩目。石墨烯值得炫耀的优点有很多，比如超高强度、透光性(因为极 薄)和超强导电性，这让它成为了制造可弯曲显示设备和超高速电子器件的理想 材料。石墨烯如今已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。 （3）光子传感器。石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，用 于检测光纤中携带的信息。 （4）纳米电子器件。石墨烯是纳米电路的理想材料，也是验证量子效应的理想 材料。 （5）优良的太阳能电池。因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具 有更优良的透光性。 （6）美国伦斯勒理工学院的研究者最近发表的三项新研究成果表明石墨烯应该 用于制造风力涡轮机和飞机机翼的增强复合材料。石墨烯可用作吸附剂、催化剂 载体、热传输媒体，可制成具有精细结构的电子元件，应用于电池／电