納米結(jié)構(gòu)材料

1．納米功能材料——微觀結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)穩(wěn)定性和原子遷移率

2．納米材料的可靠性

3．納米復(fù)合物材料的力學(xué)性能

4．用于低溫燃料電池的負(fù)載型納米催化劑

5．納米晶太陽(yáng)能電池

6．用于氫氣和能源存儲(chǔ)的納米材料

7．具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的材料及其光學(xué)應(yīng)用

8．納米顆粒在界面組裝形成高度有序的圖案化結(jié)構(gòu)

索引2100433B

《納米結(jié)構(gòu)材料(導(dǎo)讀版)》立足于納米材料及其功能。納米材料包括金屬、陶瓷、聚合物以及復(fù)合材料等?！都{米結(jié)構(gòu)材料(導(dǎo)讀版)》重點(diǎn)介紹了納米材料的功能，特別是短期內(nèi)有應(yīng)用前景的功能，例如催化、能量采集、能源存儲(chǔ)，光學(xué)性質(zhì)以及通過(guò)自組裝實(shí)現(xiàn)的表面功能化。

此外，《納米結(jié)構(gòu)材料(導(dǎo)讀版)》還討論了納米晶態(tài)材料和納米復(fù)合物，其內(nèi)容涵蓋了這類(lèi)新型工程材料的基本性質(zhì)和要求。其中，穩(wěn)定性、可靠性和機(jī)械性能是這類(lèi)材料值得特別關(guān)注的問(wèn)題。

《納米結(jié)構(gòu)材料(導(dǎo)讀版)》比較了合成上述納米材料的各種方法。

納米結(jié)構(gòu)材料由于具有較大的比表面積，其力學(xué)性能顯現(xiàn)出明顯的尺寸相關(guān)性，即納米結(jié)構(gòu)材料的表/界面效應(yīng)。已有表/界面效應(yīng)的理論模型幾乎都引入表/界面彈性常數(shù)，該參量的確定給理論應(yīng)用帶來(lái)一定的困難。本項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容：(1) 建立一種表征納米結(jié)構(gòu)材料表/界面效應(yīng)的新理論；（2）分析不同類(lèi)型納米結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的表面效應(yīng)；（3）分析納米相增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能的界面效應(yīng);(4) 揭示納米結(jié)構(gòu)材料表/界面效應(yīng)引起材料軟化或硬化行為的物理機(jī)制。項(xiàng)目取得的重要結(jié)果包括：（1）給出表面原子與體原子晶格失配、外載荷作用以及表面原子不飽和配位對(duì)表面能密度的影響，建立表面效應(yīng)引起的額外面力與表面能密度的關(guān)系，結(jié)合體平衡方程，提出一種新表面效應(yīng)彈性理論；（2）基于界面自由能密度的概念，建立了界面能密度和界面處應(yīng)力跳變的解析關(guān)系，界面能密度表示為晶格弛豫變形、失配變形和外載應(yīng)變的函數(shù)，避免了界面彈性常數(shù)的引入，提出了一種共格界面效應(yīng)的新彈性理論；（3）基于提出的表面效應(yīng)彈性理論，分析多個(gè)納米結(jié)構(gòu)材料及納米元件中表面效應(yīng)對(duì)其材料力學(xué)性能的影響，包括納米線和納米膜的彈性模量、固有振動(dòng)頻率等物理量的尺寸相關(guān)性，納米顆粒的徑向收縮、納尺度表面接觸問(wèn)題、鋰電池電極的應(yīng)力分析等典型問(wèn)題。（4）基于新的界面效應(yīng)彈性理論，結(jié)合細(xì)觀力學(xué)方法，得到了納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等效體積和剪切模量的封閉解形式，進(jìn)一步預(yù)測(cè)了納米復(fù)合材料彈性性能的尺寸效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料的硬化行為是界面形成過(guò)程中表面弛豫和晶格失配共同作用的結(jié)果；（5）揭示了表/界面性質(zhì)對(duì)納米材料力學(xué)性能影響的物理本質(zhì)，澄清了不同納米結(jié)構(gòu)材料中表/界面效應(yīng)引起軟化和硬化的本質(zhì)。新的表面及界面效應(yīng)理論可為納米結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供更方便可行的理論指導(dǎo)。 2100433B

有序納米結(jié)構(gòu)材料的制作是目前納米材料研究的熱點(diǎn)。本項(xiàng)目提出有序納米結(jié)構(gòu)材料模板調(diào)制自組裝新思路，使用聚離子聚合物，聚離子冠醚，及經(jīng)過(guò)納米加工的有序自組裝單層膜為模板，以期通過(guò)靜電吸引作用，將荷電納米粒子錨定在預(yù)定位置，從而得到有序納米結(jié)構(gòu)材料。本項(xiàng)目可望為有序納米結(jié)構(gòu)材料提供一種簡(jiǎn)單的，常溫常壓操作的模板自組裝技術(shù)。