关键词： 丹皮酚   小舟形藻   微结构   附着  

摘要： 传统的防污方法对周围环境和生产带来了很多危害,不利于生态系统的可持续发展。探索新型的环境友好型防污方法迫在眉睫,将会对生产和生活具有重大意义。新型的防污方法包括在涂料中添加天然防污产物、合成具有防污性能的新材料以及利用仿生技术在低表面能表面构筑微结构等。本课题主要研究天然产物丹皮酚和四种微结构硅胶板对小舟形藻的抑制作用,并探索可能的防污机理。本实验先探索丹皮酚对小舟形藻附着和生长的抑制作用,以硫酸铜为对照药品。丹皮酚对小舟形藻的附着抑制测试中,丹皮酚浓度设置为11个浓度,分别为:0、1、10、20、30、40、50、60、120、240和300 mg/L。硫酸铜浓度设置为11个浓度,分别为0、10、50、100、120、240、300、400、500、600和800 mg/L。72 h后测试不同浓度的两种物质对小舟形藻的附着抑制率。结果发现随着丹皮酚和硫酸铜浓度的增大,它们对硅藻附着的抑制率也增大。当丹皮酚的浓度为40.0mg/L时,对硅藻的附着抑制率已超过50%;当硫酸铜浓度为100.0 mg/L时,对硅藻的附着抑制率已超过50%。丹皮酚相比硫酸铜,能够更有效地抑制小舟形藻的附着。在丹皮酚对小舟形藻的生长抑制测试中,分别测试小舟形藻在丹皮酚(0、50、100、200、400和600 mg/L)和硫酸铜(0、10、50、100、200和300 mg/L)作用下,在24 h、48 h、72 h和96 h时的生长浓度和叶绿素a含量,并求出EC50。结果发现不同浓度药物对小舟形藻分别产生了不同程度的抑制。药物浓度越大,抑制效果越明显。在丹皮酚作用下,小舟形藻的EC50为180.708 mg/L;在硫酸铜作用下,小舟形藻的EC50为121.91 mg/L。在高浓度的丹皮酚(400-600 mg/L)和高浓度的硫酸铜(200-300 mg/L)作用下,96 h时小舟形藻所含的叶绿素a含量与0 h相比,存在极显著性差异(P<0.01)。则丹皮酚相比硫酸铜对小舟形藻的生长毒害作用更小,属于无毒或者低毒型新型防污剂。因此,丹皮酚不仅能够有效抑制小舟形藻的附着,而且对小舟形藻的毒性更小。添加在涂料中使用,属于环境友好型防污方法。随后,本实验利用两种手段研究丹皮酚对小舟形藻细胞活性的影响。利用LSCM观察经丹皮酚浸泡过的小舟形藻时发现其荧光活性变弱,则丹皮酚使小舟形藻的细胞活性变弱。AC-SECM测试时,硅藻在200μg m L-1的丹皮酚中分别浸泡20 h,25 h和35 h。测试时得出良好的逼近曲线:探头无穷远时,反馈电流信号接近溶液本体强度;当探头无限接近基底时,探头的反馈电流信号变化显著。测试显示硅藻膜的交流阻抗值高于玻璃基底的交流阻抗值。在交流信号的频率为60000Hz和32957 Hz时,丹皮酚处理过的硅藻的相位角值随着丹皮酚处理时间的增加而不断减小,即表明其活性变弱。丹皮酚对硅藻附着的抑制作用可能和丹皮酚是钙拮抗剂有关系。此外,本课题还研究了四种微结构硅胶板在动静状态下,对小舟形藻附着抑制作用。静态条件下,四种微结构对在其表面附着2h后的小舟形藻的附着抑制率范围为11%-13%。动态条件下,在流道式冲刷装置中冲刷5 min。设置5 m3/h、10 m3/h、15 m3/h、20 m3/h和25 m3/h五个流量下,测试四种微结构对小舟形藻的脱除率。随着流量的增加,四种微结构对小舟形藻的脱除率也增加,从10%增加到75%。综合来看,微结构H3和H2的防污效果稍优于H1和H2。四种微结构能够抑制硅藻的附着,主要受到硅藻的几何尺寸以及微结构的几何尺寸之间关系、外界水流作用的影响。

关键词： 亚纳米精度   离子束抛光   纳米微结构   超光滑表面   全频段误差   表面/亚表面损伤   组合抛光工艺  

摘要： 随着装备性能需求的不断提升,现代光学系统对光学零件面形精度和表面质量的要求几乎接近于物理极限,亚纳米精度表面制造将成为国家未来在光刻技术、同步辐射、空间光学等一系列科学领域的重大需求,代表了纳米精度制造技术的发展前沿。传统光学加工方法在加工精度和加工效率等方面已经无法满足需求,由此出现了许多新型的确定性光学加工技术。其中,基于物理溅射效应的离子束抛光技术以其原子分子量级的材料去除能力得到了国内外学者的广泛关注,被认为是目前最具有亚纳米精度制造潜力的加工技术。然而,在以亚纳米精度为目标的光学制造中,离子溅射与材料的相互作用机理、原子分子量级材料去除的稳定性与可控性、超光滑表面生成机理以及全频段误差一致收敛等关键问题尚待深入研究。因此,开展亚纳米精度光学表面制造的基础研究,系统解决相关的基础理论和关键技术问题,是稳定实现亚纳米精度光学制造的前提,对于推动制造技术的发展具有重要的科学意义,符合国家相关科技领域发展的现实需求。本论文围绕亚纳米精度制造和超光滑表面生成等要求,利用离子束抛光技术,研究亚纳米精度表面生成的方法和规律,揭示制造过程伴生的纳米新现象和新机理,实现全频段误差一致收敛的加工目标,形成自主研发的制造装备、理论和工艺。具体的研究内容包括以下几个方面:(1)研究了离子溅射的数学模型及其作用机理。研究了离子溅射理论和微观表面塑形行为,从本质上揭示了离子溅射对宏/微尺度误差的作用机理;探讨了离子溅射的表面/亚表面低损伤加工特性,研究了材料特性对离子溅射的影响规律;建立了离子束抛光过程中材料去除的多参数模型,实现了亚纳米量级材料的稳定性可控去除,为亚纳米精度制造奠定了理论基础。(2)探索了光学表面亚纳米面形精度的生成理论。研究了误差收敛与离子束抛光工具和工艺条件的映射关系,掌握了亚纳米面形精度生成的条件和规律。通过对抛光工具修形能力、加工系统性能、组合制造工艺技术和面形误差去除方式的优化,实现了光学表面的亚纳米面形精度加工。(3)建立了面向曲面光学零件加工的精确修形理论。研究了曲面零件的亚纳米面形精度制造规律,揭示了抛光过程去除函数的高动态特性,建立了工件几何形状和溅射参数变化条件下的去除函数非线性模型,在此基础上提出了误差精确去除的修形理论,提升了制造过程的准确性和可控性。(4)研究了亚纳米精度制造伴生微结构的产生机理和可调控性。基于离子溅射理论和表面扩散原理,建立了纳米微结构生成的数学模型,揭示了离子溅射诱导微结构生成的机理。通过研究工艺参数、外界污染和材料特性等因素对微结构生成的影响,掌握了微观形貌的演变规律和可调控性原理,为实现光学表面的超光滑加工奠定了基础。(5)探索了超光滑表面的生成规律和加工方法。通过对微观形貌演变理论的研究,掌握了超光滑表面生成的原理和规律,解析了微区材料特性对进一步提升光学表面质量的重要影响,形成了超光滑加工的关键性理论。针对离子溅射容易产生微结构的微晶材料,提出了材料添加和去除结合的光学加工新方法,建立了相关的理论模型和加工工艺,有效地解决了此类特殊材料的超光滑加工难题。(6)研究了全频段误差一致收敛到亚纳米量级精度的组合加工工艺。提出了磁流变抛光、光顺抛光和离子束抛光的组合加工工艺,研究了相关抛光技术在不同频段误差收敛中的互补性关系,利用自主研发的制造装备、理论和工艺实现了典型光学零件的亚纳米精度制造,为国家相关科技项目的顺利实施提供有力的制造技术支撑。

关键词： γ-Fe2O3/NiO核壳结构磁性复合纳米颗粒   磁特性   交换偏置   矫顽力  

摘要： NiO具有反铁磁性,其奈尔温度为523 K;NiO还是一种半导体,其禁带宽度大约在4eV左右。这使得其在光伏、电子器件、磁性材料等产业均有重要应用。在研究NiO纳米颗粒的磁学特性的过程中,发现了不同于块体NiO矫顽力增大、自旋玻璃冻结以及不寻常的磁滞现象。另外铁磁金属氧化物γ-Fe203在与反铁磁氧化物NiO形成复合纳米颗粒时,会形成界面耦合效应,因此会对复合纳米材料的磁学性能产生很大的影响。本文通过用水热方法合成出一种花状Y-Fe203/Ni0核壳结构磁性复合纳米颗粒,它的表面由许多NiO纳米片组装而成。通过调节各项指数(镍源的浓度,反应时间、温度及煅烧温度等)可有效控制纳米花的形貌。通过XRD和XPS,可确定NiO是fcc结构,Ni的价态为+2价。SEM看出γ-Fe203/Ni0核壳结构磁性复合纳米颗粒是由纳米级的次级晶粒组成的微米球。TEM和SAED可以清楚地观察到晶体的晶面条纹和界面。SQUID结果得出低温5K下,γ-Fe203/Ni0核壳结构磁性复合纳米颗粒的矫顽力可达到276 Oe,交换偏置达28.950e左右。交换偏置随着Ni质量分数的减少而从10.43 Oe增加到28.950e。

关键词： 氧化锌   氧化硅  

ISBN: (纸本)9787118104950

摘要： 本书系统地研究了氧化锌和氧化硅纳米材料的晶体结构、表面形貌和光发射等性质。全书共包括10章: 第1章为绪论; 第2章详细地介绍了纳米材料的发光理论研究; 第3至8章全面系统地研究了采用射频磁控溅射制备的铝、镁和钛掺杂氧化锌纳米薄膜的结构特征和光学性质; 第9章全面系统地研究了采用磁控共溅射制备的锗镶嵌氧化硅、硅镶嵌氧化硅和碳镶嵌氧化硅纳米薄膜的光学性质; 第10章为部分主要结论。

关键词： 输运   拓扑绝缘体   弱反局域化   退耦合   体相调控两表面模型  

摘要： 本文工作采用气固法成功制备了Bi2Te3和Bi2Se3的三角形和六边形的纳米薄片和Bi2Te3-Bi2Se3的异质结构。纳米薄片的横向长度可达20 μm以上,最薄厚度可达6nm;异质结构仍为三角形和六边形,Bi2Se3内嵌在Bi2Te3纳米薄片中。采用同样的思路,利用Bi2Te3和Bi2Se3的混合源,产物将会变成三元的拓扑绝缘体材料BTS。作者利用电磁感应炉把熔点为1857.0℃的Cr蒸发出来,作为Cr源,用以生长含Cr的BTS薄膜。作者制作了四电极纳米结构器件并进行了低温输运测量。测量结果证实拓扑绝缘体纳米薄片中的弱反局域化效应。作者利用HLN公式去拟合弱反局域化的数据可以得到代表着通道数的α和相位相干长度。α随温度的升高而增加,这意味着退耦合现象的发生。Bi2Se3中的输运可以用表面体相散射弛豫时间τSB相位相干时间τφ之间的竞争机制来解释,而BTS中的结果要用体相调控两表面模型来解释。

关键词： 热电材料   笼合物   正电子湮没   微结构   热电性能  

摘要： 热电转换是一种绿色环保的能量转换技术,能有效地将工业余热实现再利用,是目前能源研究和开发的热点之一。热电材料由于在热电转换方面的潜在应用前景而受到越来越多的研究人员的广泛关注。如何提高热电材料的转换效率己成为目前该领域的研究重点。锗基笼合物因同时具有较低的热导率和较高的热导率更是成为该领域的热点材料。通过电子态密度分析可知,化学通式为A8B46的笼式化合物中,每个填充原子A作为施主提供两个电子,而框架B作为受主则将前者提供的电子全部填充到框架上,因此总的电价表现出平衡态,故化合物应表现出本征半导体的特征。通过掺杂可以使笼合物的结构变得更加复杂,且这种复杂的结构能增强声子散射而使其具有较小的热导率,从而使其具有较高的热电优值。本论文通过掺杂和取代框架原子或填充原子改变其微结构,利用正电子湮没技术手段、X射线衍射以及热电性能测量,系统研究笼合物的微观缺陷及其对热电性能的影响。1、采用高温熔融结合放电等离子烧结制备了单相的Ⅲ型笼合物Ba6Ge25。X射线衍射测量显示笼合物Ba6Ge25在200-250 K温度范围内出现额外的衍射峰,表明可能发生了结构相变。正电子湮没测量也显示200-250K有相变发生。利用第一性原理计算了正电子在Ba6Ge25中的自由态和缺陷态的湮没特性,发现在200-250 K发生的相变是由Ge-Ge键的断裂和Ba原子的移动到Ge原子的断裂处共同作用的结果。这种结构变化增强了其结构的无序度,改变了电子密度分布并导致晶格结构的重组。对该样品的比热容、电阻率和磁化率随温度变化的测量也均显示在相同的温度区域表现出异常转变。这充分表明填充原子Ba对笼合物Ba6Ge25的热学、电学及磁学特性起着重要的作用。2、利用高温熔融的固相反应法制备出笼合物Ba8Cu6Ge40,再用放电等离子烧结法烧结成密度大于97%致密的片状待测样品。X射线衍射测量结果显示,制备的Ba8Cu6Ge40在烧结前后均为良好的单相。在温度为20-300K范围内对其进行了正电子湮没测量,结果发现正电子寿命和多普勒展宽参数S随着温度的升高而连续增大,且整个过程中二者均没有突变现象产生,说明在整个升温过程中并没有结构相变发生,正电子湮没参数的增大可能是晶格热膨胀的影响。电阻率、磁化率和比热容的结果在整个测量温度范围内也没有表现出异常转变,这就更进一步表明笼合物Ba8Cu6Ge40在低温下没有发生相变,表现出与化合物Ba6Ge25不同的性质。3、以Yb作为掺杂元素,采用熔融法并结合放电等离子烧结合成了Yb/Ba双原子复合填充的n型YbxBa8-xGa16Ge30 （x=0,0.1,0.3,0.5,0.7）笼合物,研究了双原子复合填充及Yb掺杂量x对其结构及热电传输特性的影响规律。x射线衍射结果表明所有的YbxBa8-xGa16Ge30都是很好的单相多晶材料,且Yb元素在此类化合物中的固溶度大于0.7。随着Yb掺杂量x的增加,电导率表现出下降的变化趋势;在整个测试温度范围内,电导率随温度继续升高而单调减小,表现出典型半导体特性。正电子寿命平均值和强度12均随Yb掺杂量x的增加先增大后减小,在x=0.5达到最大值,表明缺陷浓度随着随Yb掺杂量x先增多（x≤0.5）后减少（x＞0.5）。 Yb/Ba双原子复合填充会对晶格热导率造成影响,随着Yb掺杂量x从0增加到0.5,晶格热导率出现上升趋势,而当掺杂量大于0.5后,晶格热导率开始下降。

关键词： 嵌段共聚物   超支化共聚物   接枝共聚物   拓扑结构   纳米结构   自组装   反应诱致微相分离   热固性树脂   水凝胶  

摘要： 本文通过开环聚合反应(ROP)、可逆加成-断裂-链转移自由基聚合反应(RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)、开环易位聚合(ROMP)等聚合方法,结合点击化学(Click)、酯化反应、还原反应、取代反应、缩聚反应等化学方法设计合成了一系列的AB两嵌段、ABA三嵌段、超支化、接枝状等具有不同拓扑结构的两亲性聚合物,并将其用于热固性树脂等交联材料的改性,制备了一系列的具有纳米结构热固性树脂和凝胶材料。通过调控两亲性共聚物含量、分子量、拓扑结构等有效地调节了材料的纳米结构形态;并运用小角X射线散射(SAXS)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究了材料的纳米结构形态及其形成机理。用动态力学分析(DMTA)、导热仪、阻抗分析仪、接触角分析仪、凝胶行为测试等研究了纳米材料的性能,并对材料的结构和性能之间的相互关系进行了较为深入的研究,并取得了以下研究成果。1.通过缩聚反应和ROP聚合成功合成了含?-共轭链段的两亲性嵌段共聚物聚己内酯-b-聚3-己基噻吩-b-聚己内酯(PCL-b-P3HT-b-PCL),并将其引入到热固性环氧树脂中,成功将?-共轭聚3-己基噻吩以纳米球(柱)分散在热固性树脂的基体中,制备了具有纳米结构的热固性环氧树脂。研究发现:PCL-b-P3HT-b-PCL在环氧树脂中是遵循自组装的机理形成纳米结构;介电性能测试表明,在10307 Hz的外加电场中,随着PCL-b-P3HT-b-PCL含量的增加,热固性环氧树脂的介电常数(ε)提高而介电损耗(tanδ)几乎不变,纳米结构的热固性树脂材料的导热率系数随着嵌段含量的增加而增大。2.通过RAFT聚合和ATRP聚合成功合成了不同拓扑结构的嵌段共聚物聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯(P4VP-b-PS)、聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶(P4VP-b-PS-b-P4VP)、聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯(PS-b-P4VP-b-PS)和聚苯乙烯-b-(聚4-乙烯基吡啶)2[PS-b-(P4VP)2],分别将其混入热固性酚醛树脂中,成功制得了具有球状和蠕虫状纳米微相结构的热固性酚醛树脂。并以纳米结构的热固性酚醛树脂为前驱体成功的制备了不同形态结构的多孔碳材料。研究发现通过调控嵌段共聚物的构造成功调控酚醛树脂的纳米结构,进而调控多孔碳的纳米结构。3.运用ROP和ATRP等反应相结合的方法,合成了含聚己内酯和聚苯乙烯链段的AB2型大分子单体[alkynyl-PCL-b-(PS-N3)2],再通过大分子单体自身进行Click化学反应,合成了超支化聚合物h-P[PCL-b-(PS)2]。并将其加到环氧树脂之中成功制备了纳米结构的热固性环氧树脂,研究发现,h-P[PCL-b-(PS)2]遵循反应诱致微相分离机理在热固性环氧树脂中形成纳米结构。4.结合RAFT和ROMP等化学合成方法成功合成了无规的接枝聚合物聚(聚氧化乙烯-r-聚苯乙烯)[P(NB-PS-r-NB-PEO)]。对P(NB-PS-r-NB-PEO)在水溶液中的自组装行为进行了研究,发现组装体尺寸大于一般的线性嵌段共聚物的组装体尺寸,进一步将P(NB-PS-r-NB-PEO)混入热固性环氧树脂,遵循反应诱致微相分离机理成功制备了具有球形(或蠕虫)纳米结构的热固性环氧树脂。通过ATRP聚合方式,合成了接枝聚合物聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)-g-聚甲基丙烯酸甲酯[P(VDF-CTFE)-g-PMMA],并将其混入热固性环氧树脂中制备了具有“球状”纳米结构的树脂材料,研究发现随着接枝聚合物含量的增加,纳米结构热固性环氧树脂的表面疏水性能较纯环氧树脂有大幅提高,但受接枝聚合物含量变化的影响较小,另外随着[P(VDF-CTFE)-g-PMMA]含量的增加,纳米结构环氧树脂的介电常数得以提高而介电损耗基本不变。5.通过RAFT聚合方法设计合成了具有纳米结构的聚N-异丙基丙烯酰胺-b-聚对苯乙烯磺酸钠(PNIPAM-b-PSSNa)和聚N-异丙基丙烯酰胺-g-聚对苯乙烯磺酸钠(PNIPAM-g-PSSNa)交联网络水凝胶。将亲水性的聚电解质PSSNa引入到PNIPAM的交联网络中,能形成以PSSNa为分散相的具有纳米形态结构的凝胶网络,研究发现凝胶的体积相转变温度(VPTT)和溶胀比随着PSSNa链段含量的增加而提高,去溶胀和再溶胀测试结果表明经PSSNa改性过的PNIPAM的交联网络具有更快速的温度响应性。

关键词： 高速微切削   微型车刀   微孔   微沟槽   刀具磨损   有限元分析  

摘要： 高速金属切削时,微型车刀的前、后刀面要与切屑及材料表面之间产生强烈的摩擦,引起车刀磨损,降低工件加工质量。大量研究表明,微结构具有改善摩擦副之间的摩擦性能、减小表面粘结磨损、增强表面润滑及提升承载力等作用。这为在微型车刀前刀面置入微结构提供了新的研究方向。本文基于仿生学原理,通过建立了蜣螂、鲨鱼体表微结构仿生数学模型,分析了微孔、微沟槽的减摩抗磨机理。运用三维设计软件在微型车刀前刀面上设计出五种微孔结构、三种微沟槽结构。运用有限元仿真分析软件,进行了上述微结构的静力学及金属车削动态仿真分析。对比刀尖Mises应力分布、主切削力、刀具最高温度和刀具磨损量四个参数仿真结果,确定最终的微型车刀表面的微孔、微沟槽设计。此外,通过改变微孔直径大小,用Deform-3D分析出刀具表面的最优孔径参数。最后,通过高速纵切微车削试验,对比仿真结果,验证了刀具表面微结构设计的真实性、可靠性。研究结果表明:刀具表面微孔设计中,直径为0.11mm的4个微孔为最优解,主切削力与无织构刀具相比降低28.5%。微沟槽结构中,平行于切削刃的微沟槽较佳,主切削力降低26%。两种微结构都对提高刀具的抗磨性及使用寿命的作用。仿真与切削实验结构表明,微孔比微沟槽结构抗磨效果更好。

关键词： 电磁波吸收   复合吸波材料   微结构   电磁屏蔽机制   晶格缺陷  

摘要： 近年来，民用、商业、军事等领域关键电子设备的工作频率提高到X波段（8.2～12.4GHz），相关电磁波吸收材料日益受到关注。介电型吸波材料是当前研究的焦点。常规介电型吸波材料难以实现X波段全频电磁波反射系数小于-10dB的要求。此外，吸收为主导的电磁屏蔽材料及其轻量化设计是吸波材料领域的另一大难题，常规电磁屏蔽材料难以实现比屏蔽效能大于100dB·cm3/g的要求。因此，迫切需要针对X波段发展新型吸波材料以满足对电磁波宽频、强吸收的要求。　　传统介电型吸波材料的微结构可归纳为吸波剂B相分散在透波基体A相中构成的两相材料。本论文从吸波剂的微结构设计角度出发，引入中等损耗材料C相，优选设计了以下几种由B、C相组成的异质结构复合材料作为吸波剂，构成A/B/C型吸波材料：介电损耗型吸波剂，如ZnO/ZnAl2O4复相陶瓷;介电/电导复合损耗型吸波剂，如碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）、石墨烯与ZnO、氧化铁（γ-Fe2O3）组成的复相陶瓷;电导损耗型吸波剂，如CNTs修饰石墨烯。通过研究材料的成分、微结构对电磁性能的影响，揭示异质界面的电磁波吸收机理，实现对电磁参数的可控设计，达到了X波段全频电磁波反射系数小于-10dB的目标。主要研究内容和结果如下：　　（1）以多孔ZrSiO4为A相、以Al掺杂ZnO（Al-ZnO）为B相构成A/B型复相陶瓷，研究了ZrSiO4/Al-ZnO复相陶瓷的吸波性能。阐述了Al掺杂对材料晶体形貌、载流子浓度、极化能力和介电损耗的影响。随着掺杂浓度的增大，ZnO颗粒形貌从球形颗粒转变为花状。当Al掺杂过量时则会在材料内形成ZnAl2O4相，降低介电常数和介电损耗。　　（2）以石蜡为A相、ZnO为B相、ZnAl2O4为C相构成A/B/C型吸波材料，研究了其电磁性能。阐述了亚微米ZnO颗粒结合中等损耗相ZnAl2O4纳米晶所形成的异质结构对材料电磁性能的影响，揭示了异质界面对载流子浓度、迁移率、界面极化和介电性能影响的机理。ZnO-ZnAl2O4异质结构增强了材料的界面极化能力和介电损耗，材料最小反射系数达到-25dB，有效吸收带宽覆盖整个X波段。　　（3）以SiO2为A相、CNTs为B相、ZnO为C相构成介电/电导复合损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。揭示了材料在热处理过程中CNTs微结构以及ZnO晶格缺陷的演化规律。材料的载流子浓度随氧空位增加而增大，导致了材料界面极化和介电损耗能力显著增强，材料最小反射系数达到-70dB（相当于99.99999％的电磁波能量被吸收）。　　（4）以石蜡为A相、还原氧化石墨烯（RGO）为B相、γ-Fe2O3纳米颗粒团簇为C相构成复杂纳米界面介电/电导复合损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。揭示了纳米颗粒团簇界面极化和RGO电导损耗对电磁波吸收性能影响的机理。材料最小反射系数达到-59.7dB。　　（5）以硅树脂为A相、RGO为B相、原位生长的CNTs为C相构成电导损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。CNTs通过C-C共价键结合原位生长在RGO表面。揭示了CNTs/RGO异质界面对极化损耗和吸波性能影响的机理。所制备材料的最小反射系数达到-55dB，有效吸收带宽为3.5GHz。　　（6）以硅树脂为A相、石墨烯泡沫（G）为B相、原位生长CNTs为C相构成具有仿生海绵结构的材料。研究了其吸波和屏蔽性能。阐述了非晶态CNTs均匀生在在石墨烯表面构成的三维多孔结构对电磁性能的影响。揭示了非晶态CNTs的缺陷、CNTs与G之间界面的缺陷对载流子传输以及界面对电磁波吸收性能影响的机制。CNTs/G复合材料综合了低密度和强电磁波吸收的性能特点。CNTs/G复合材料的电磁屏蔽机制以吸收为主，比屏蔽效能达到当前已知的最高值371dB·cm3/g。

关键词： 低能离子束刻蚀   粗糙度   透射率   纳米结构  

摘要： 纳米材料有着诸多的优良特性,随着科技的发展,各国对于纳米材料的研究更加深入,纳米材料的发展也更加迅猛。所以本文的核心技术就是可以有效的形成物体表面纳米结构的低能离子束刻蚀技术。本文的刻蚀对象为蓝宝石晶体,对蓝宝石晶体的研究是因为其光学、化学、机械等等各个方面的广泛应用,现如今更是军用光电设备中不可或缺的材料。本文采用微波回旋共振离子源,通过改变刻蚀的入射能量、入射角度、刻蚀时间以及离子束束流这些因素刻蚀蓝宝石样片。针对刻蚀后的蓝宝石样片,用Taylor Sure CCI2000非接触式表面测量仪测量表面粗糙度、分光光度计测量透射率以及用德国Bruker公司生产的Multimode8原子力显微镜测量表面纳米结构。对测量后的三方面数据进行比对、分析,得出结论如下：1)当刻蚀时间、离子束流以及刻蚀角度固定的情况下,刻蚀后的蓝宝石表面透射率会随着入射能量的增加而变大,但入射能量的改变对样品表面纳米结构影响很小。2)当入射能量、离子束流以及刻蚀角度固定的情况下,改变刻蚀时间60min为120min,刻蚀后的蓝宝石粗糙度及表面透射率都有增加,样品表面结构更加有序。3)当刻蚀时间不变、刻蚀角度不变时,离子束流由35mA增加到45mA,刻蚀后的蓝宝石表面粗糙度以及表面透过率都有所增加。4)当固定参数下刻蚀后的蓝宝石的表面粗糙度大时,测得的表面纳米结构图也更为清晰、有序,相反当表面粗糙度较小时,表面纳米结构相对平滑。