材料的電鏡掃描透射分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一 材料的電鏡（掃描 透射）分析掃描電鏡一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)和原理2 掌握掃描電鏡樣品的準(zhǔn)備與制備方法3 了解掃描電鏡圖片的分析與描述方法二 掃描電鏡結(jié)構(gòu)與原理(一) 結(jié)構(gòu)1鏡筒鏡筒包括電子槍、聚光鏡、物鏡及掃描系統(tǒng)。其作用是產(chǎn)生很細(xì)的電子束(直徑約幾個nm)，并且使該電子束在樣品表面掃描，同時激發(fā)出各種信號。2電子信號的收集與處理系統(tǒng)在樣品室中，掃描電子束與樣品發(fā)生相互作用后產(chǎn)生多種信號，其中包括二次電子、背散射電子、X射線、吸收電子、俄歇(Auger)電子等。在上述信號中，最主要的是二次電子，它是被入射電子所激發(fā)出來的樣品原子中的外層電子，產(chǎn)生于樣品表面以下幾nm至幾

2、十nm的區(qū)域，其產(chǎn)生率主要取決于樣品的形貌和成分。通常所說的掃描電鏡像指的就是二次電子像，它是研究樣品表面形貌的最有用的電子信號。檢測二次電子的檢測器(圖15(2)的探頭是一個閃爍體，當(dāng)電子打到閃爍體上時，1就在其中產(chǎn)生光，這種光被光導(dǎo)管傳送到光電倍增管，光信號即被轉(zhuǎn)變成電流信號，再經(jīng)前置放大及視頻放大，電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，最后被送到顯像管的柵極。3電子信號的顯示與記錄系統(tǒng)掃描電鏡的圖象顯示在陰極射線管(顯像管)上，并由照相機(jī)拍照記錄。顯像管有兩個，一個用來觀察，分辨率較低，是長余輝的管子；另一個用來照相記錄，分辨率較高，是短余輝的管子。4真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)掃描電鏡的真空系統(tǒng)由機(jī)械泵與油擴(kuò)

3、散泵組成，其作用是使鏡筒內(nèi)達(dá)到 10(410(5托的真空度。電源系統(tǒng)供給各部件所需的特定的電源。(二) 工作原理從電子槍陰極發(fā)出的直徑20(m30(m的電子束，受到陰陽極之間加速電壓的作用，射向鏡筒，經(jīng)過聚光鏡及物鏡的會聚作用，縮小成直徑約幾毫微米的電子探針。在物鏡上部的掃描線圈的作用下，電子探針在樣品表面作光柵狀掃描并且激發(fā)出多種電子信號。這些電子信號被相應(yīng)的檢測器檢測，經(jīng)過放大、轉(zhuǎn)換，變成電壓信號，最后被送到顯像管的柵極上并且調(diào)制顯像管的亮度。顯像管中的電子束在熒光屏上也作光柵狀掃描，并且這種掃描運(yùn)動與樣品表面的電子束的掃描運(yùn)動嚴(yán)格同步，這樣即獲得襯度與所接收信號強(qiáng)度相對應(yīng)的掃描電子像，這

4、種圖象反映了樣品表面的形貌特征。第二節(jié) 掃描電鏡生物樣品制備技術(shù)大多數(shù)生物樣品都含有水分，而且比較柔軟，因此，在進(jìn)行掃描電鏡觀察前，要對樣品作相應(yīng)的處理。掃描電鏡樣品制備的主要要求是：盡可能使樣品的表面結(jié)構(gòu)保存好，沒有變形和污染，樣品干燥并且有良好導(dǎo)電性能。(三) 樣品的初步處理取材 樣品的清洗 固定 脫水(四) 樣品的干燥空氣干燥法 臨界點(diǎn)干燥法 冷凍干燥法透射電鏡 一、目的要求 1結(jié)合透射電鏡實(shí)物，介紹其基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以加深對透射電鏡的了解。 2學(xué)習(xí)衍射圖譜的分析步驟。 3學(xué)習(xí)操作透射電鏡，獲得的明暗場像 二、透射電鏡的基本結(jié)構(gòu) 透射電子顯微鏡是以波長很短的電子束做照明源，用電磁透鏡

5、聚焦成像的一種具有高分 辨本領(lǐng)，高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。透射電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及電源與控制系 統(tǒng)三部分組成。電子光學(xué)系統(tǒng)是透射電子顯微鏡的核心，而其他兩個系統(tǒng)為電子光學(xué)系統(tǒng)順 利工作提供支持。 三、透射電鏡的工作原理 透射電子顯微鏡是依照阿貝成像原理工作的，即：平行入射波受到有周期性特征物體的 散射作用在物鏡的后焦面上形成衍射譜，各級衍射波通過干涉重新在像平面上形成反映物的 特征的像。因此根據(jù)阿貝成像原理，在電磁透鏡的后焦面上可以獲得晶體的衍射譜，故透射電子顯微鏡可以做物相分析；在物鏡的像面上形成反映樣品特征的形貌像，故透射電鏡可以做組織分析。 單晶鎳的電子衍射花樣實(shí)驗(yàn)二 硅太陽電

6、池材料與技術(shù) 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解硅太陽電池材料的分類2 了解各種硅太陽電池材料的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 目前各種太陽電池材料中，硅是最主要的材料-單晶硅、多晶硅、帶狀硅、非晶硅以及多晶硅薄膜材料的研究狀況并對有關(guān)問題和太陽電池材料的發(fā)展趨勢進(jìn)行了討論。從1954年第一塊單晶硅太陽電池發(fā)展到今天，太陽電池所用材料涉及到很多半導(dǎo)體材料，包括硅、無機(jī)化合物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體甚至一些金屬材料。由于硅原料豐富，它是地球二儲量(約”)僅次于氧的第二大元素。此外，硅的性能穩(wěn)定、無毒，且制備工藝成熟，因此成為A陽電池研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的主體材料.1單晶硅由于單晶硅材料的限制，成本居高不下，單晶硅太陽電池很

7、難得到大規(guī)模應(yīng)用。太陽電池一般使用 高純度(6N)的單晶硅。目前全世界光伙工業(yè)晶體硅太陽電池所用的硅錠的投爐料，都采用半導(dǎo)體工業(yè)的次品硅及其單晶硅的頭尾料，經(jīng)過單晶爐的復(fù)拉，生產(chǎn)出太陽能級的單晶硅生長硅單晶主要有直拉法和懸浮區(qū)熔法。直拉法又稱czoch耐ski 法，簡稱cz法2 非晶硅材料因?yàn)榫哂写蠓冉档统杀镜膬?yōu)勢，非晶硅太陽電池迅速發(fā)展。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)，非晶硅在可見光區(qū)域具有高的光吸收系數(shù)和光電導(dǎo)特性，非晶硅薄膜的沉積溫度低，能耗低，材料消耗少，可使用廉價襯底和柔性襯底，能實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，能量償還時間短，制造安全且不污染環(huán)境，是制造太陽電池的良好材料。但材料無序?qū)е螺d流子的壽命短，擴(kuò)散長度

8、小，并在長期的光照射下，會產(chǎn)生光致衰減效應(yīng)，效率降低，是阻礙非晶硅在太陽電池行業(yè)應(yīng)用的主要問題。非晶硅的制備方法很多，最常見的有輝光放電法，濺射法，真空蒸鍍法3 多晶硅薄膜材料從原理上講幾微米厚度的硅膜就可以吸收絕大部分的能量，因此研制了多晶硅薄膜材料，以降低硅太陽電池的成本。多晶硅薄膜材料同時具有單晶硅材料的高遷移率和非晶硅材料可大面積，低成本制備的優(yōu)點(diǎn)，并且無光致衰退效應(yīng)，能吸收太陽光中波長較長的光輻射，因此多晶硅在大面積微電子學(xué)器件及大面積低成本薄膜太陽電池材料等方面有越來越重要的應(yīng)用價值。多晶硅薄膜材料的制備方法：1)液相外延生長法(2)低壓化學(xué)氣相沉積(3)催化化學(xué)氣柑沉積(4)陜熱

9、化學(xué)氣相沉積法(5)等離子增強(qiáng)化(6)超高真空化學(xué)氣相沉積(7)固相晶化(8)區(qū)熔再結(jié)晶。4結(jié)語 以硅為豐的半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用為解決能源和環(huán)境問題發(fā)揮著日益重要的作用。由于硅電池上藝和材料研究都非常成熟，因此在今后很一段時間，仍是光伏市場的主導(dǎo)材料。其中澆鑄 多晶硅在可預(yù)見的十年甚至更長的時間將主導(dǎo)太陽電池市場；單晶硅也將在高效率太陽電池中 穩(wěn)定保持高的市場分額；非晶硅雖然有低成本的優(yōu)勢，但光致衰退的致命弱點(diǎn)，是影響應(yīng)用的關(guān)鍵因素，但在建筑行業(yè)有良好的發(fā)展前景(如幕墻玻璃等)。多晶硅薄膜既具有成本優(yōu)勢，又無效率衰退現(xiàn)象，是實(shí)現(xiàn)高的性價比太陽電池的最有希望的材料，如果解決襯底問題和大面積均勻沉

10、積等工藝問題，多晶硅薄膜太陽電池最有發(fā)展自前途。 實(shí)驗(yàn)三 電池材料與電動汽車一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解目前可作為電動汽車的電池材料有哪些2 了解新型電池材料-燃料電池的工作原理及市場發(fā)展二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容電動汽車，目前推出的主要是動力型的鋰電。隨著燃油的價格不斷上漲 再加上燃油有很大的污染 清潔能源將稱霸市場，燃料電池是不錯的選擇燃料電池燃料電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置。它不同于常規(guī)意義上的電池。 其主要原理燃料電池等溫地按電化學(xué)方式直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它不經(jīng)過熱機(jī)過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高（4060）；幾乎不產(chǎn)生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常規(guī)發(fā)電廠減少40以上。正

11、是由于這些突出的優(yōu)越性，燃料電池技術(shù)的研究和開發(fā)倍受各國政府與大公司的重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù) 它工作時氧化劑和還原劑可以不斷從外界輸入,同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池,把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,具有能量轉(zhuǎn)化率高,可持續(xù)使用的優(yōu)點(diǎn) 氫氧燃料電池: 負(fù):H2 - 2e- = 2H+ 正:O2 +4H+ + 4e- = 2H2O 全反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2O 直接甲醇燃料電池(DMFC)反應(yīng)式: 負(fù)： CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+ 正： 3/2O2 + 6H+ + 6e = 3 H2O 全反應(yīng)： CH3OH + 3/

12、2O2 = CO2 + 2 H2O 鋁-空氣-水 負(fù):4Al - 12e- = 4Al3+ 正:3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 全反應(yīng):4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3 燃料電池?fù)碛衅渌麆恿ο到y(tǒng)沒有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生電能的過程不產(chǎn)生任何污染物，而且氫作為一種能源，盡管是以水這樣的化合物存在，但是取之不盡，這對于節(jié)約礦物資源并減少二氧化碳排放十分重要。將燃料電池作為輔助動力系統(tǒng)用于電動汽車，這就是燃料電池電動汽車，由于燃料電池產(chǎn)生的是電能，這就決定了他與電動汽車能量系統(tǒng)的耦合方式多為串聯(lián)方式。燃料電池本體由 質(zhì)子交換膜 膜電極 集流板三部分組成 燃料電池的

13、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)效率高 。排氣清潔，對環(huán)境污染小。過載能力強(qiáng)。構(gòu)造簡單，維護(hù)保養(yǎng)方變，容易實(shí)現(xiàn)模塊化。噪聲小，振動少，對機(jī)械加工要求不高缺點(diǎn)價格高。貴金屬催化劑。燃料的限制。目前有上車歷史的燃料電池主要分為三種 燃料電池車工作原理燃料電池車的動力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，輔助動力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成，其中輔助動力系統(tǒng)為燃料電池。在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，燃料電池動力系統(tǒng)不需要工作；電池電量低于60%時，燃料電池動力系統(tǒng)起動，當(dāng)車輛能量需求較大時，燃料電池動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量；當(dāng)車輛能量需求小時，燃料電池動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時

14、，還給蓄電池組進(jìn)行充電。燃料電池的發(fā)展趨勢發(fā)展的第一課題是降低成本，二是選擇材料，三是提高性能實(shí)驗(yàn)四 生物醫(yī)學(xué)信息材料與技術(shù)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解生物醫(yī)用的復(fù)合材料種類和用途2 了解生物醫(yī)用材料的成果二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生物材料是制作各種人工器官的物質(zhì)基礎(chǔ)，它必須滿足各種器官對材料的各項(xiàng)要求，包括強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機(jī)械等性能。由于這些人工器官大多數(shù)是植入體內(nèi)的，所以要求具有耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性、無毒性，還要求與機(jī)體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復(fù)合材料、高分子材料等；目前輕合金材料的應(yīng)用較為廣泛。生物醫(yī)用復(fù)合材料生物醫(yī)用復(fù)合材料(biomedical c

15、omposite materials)是由兩種或兩種以上的不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用材料，它主要用于人體組織的修復(fù)、替換和人工器官的制造1。長期臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)醫(yī)用金屬材料和高分子材料不具生物活性，與組織不易牢固結(jié)合，在生理環(huán)境中或植入體內(nèi)后受生理環(huán)境的影響，導(dǎo)致金屬離子或單體釋放，造成對機(jī)體的不良影響。而生物陶瓷材料雖然具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和相容性、高的強(qiáng)度和耐磨、耐蝕性，但材料的抗彎強(qiáng)度低、脆性大，在生理環(huán)境中的疲勞與破壞強(qiáng)度不高，在沒有補(bǔ)強(qiáng)措施的條件下，它只能應(yīng)用于不承受負(fù)荷或僅承受純壓應(yīng)力負(fù)荷的情況。因此，單一材料不能很好地滿足臨床應(yīng)用的要求。利用不同性質(zhì)的材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用復(fù)合

16、材料，不僅兼具組分材料的性質(zhì)，而且可以得到單組分材料不具備的新性能，為獲得結(jié)構(gòu)和性質(zhì)類似于人體組織的生物醫(yī)學(xué)材料開辟了一條廣闊的途徑，生物醫(yī)用復(fù)合材料必將成為生物醫(yī)用材料研究和發(fā)展中最為活躍的領(lǐng)域。 1.生物醫(yī)用復(fù)合材料組分材料的選擇要求 生物醫(yī)用復(fù)合材料根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，復(fù)合材料的性質(zhì)將取決于組分材料的性質(zhì)、含量和它們之間的界面。常用的基體材料有醫(yī)用高分子、醫(yī)用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸鈣基或其他生物陶瓷、醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金等醫(yī)用金屬材料；增強(qiáng)體材料有碳纖維、不銹鋼和鈦基合金纖維、生物玻璃陶瓷纖維、陶瓷纖維等纖維增強(qiáng)體，另外還有氧化鋯、磷酸鈣

17、基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等顆粒增強(qiáng)體。 植入體內(nèi)的材料在人體復(fù)雜的生理環(huán)境中，長期受物理、化學(xué)、生物電等因素的影響，同時各組織以及器官間普遍存在著許多動態(tài)的相互作用，因此，生物醫(yī)用組分材料必須滿足下面幾項(xiàng)要求：(1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保證材料復(fù)合后不出現(xiàn)有損生物學(xué)性能的現(xiàn)象；(2)具有良好的生物穩(wěn)定性，材料的結(jié)構(gòu)不因體液作用而有變化，同時材料組成不引起生物體的生物反應(yīng)；(3)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能夠承受人體的機(jī)械作用力，所用材料與組織的彈性模量、硬度、耐磨性能相適應(yīng)，增強(qiáng)體材料還必須具有高的剛度、彈性模量和抗沖擊性能；(4)具有良好的滅菌性能，保證生物材料在臨床上的順利應(yīng)用。

18、此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困難而使其應(yīng)用受到限制。 2.生物醫(yī)用復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用 陶瓷基生物醫(yī)用復(fù)合材料 陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類復(fù)合材料。目前生物陶瓷基復(fù)合材料雖沒有多少品種達(dá)到臨床應(yīng)用階段，但它已成為生物陶瓷研究中最為活躍的領(lǐng)域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨結(jié)合性能研究以及材料增強(qiáng)研究等。 Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就開始了臨床應(yīng)用研究，但它與生物硬組織的結(jié)合為一種機(jī)械的鎖合。以高強(qiáng)度氧化物陶瓷為基材，摻入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物

19、陶瓷優(yōu)良力學(xué)性能的基礎(chǔ)上賦予其一定的生物活性和骨結(jié)合能力。將具有不同膨脹系數(shù)的生物玻璃用高溫熔燒或等離子噴涂的方法，在致密Al2O3陶瓷髖關(guān)節(jié)植入物表面進(jìn)行涂層，試樣經(jīng)高溫處理，大量的Al2O3進(jìn)入玻璃層中，有效地增強(qiáng)了生物玻璃與Al2O3陶瓷的界面結(jié)合，復(fù)合材料在緩沖溶液中反應(yīng)數(shù)十分鐘即可有羥基磷灰石的形成。為滿足外科手術(shù)對生物學(xué)性能和力學(xué)性能的要求，人們又開始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷與生物玻璃的復(fù)合研究，以使材料在氣孔率、比表面積、生物活性和機(jī)械強(qiáng)度等方面的綜合性能得以改善。近年來，對羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)復(fù)合材料的研究也日益增多。30% HA與70%TCP在1150

20、燒結(jié)，其平均抗彎強(qiáng)度達(dá)155MPa，優(yōu)于純HA和TCP陶瓷，研究發(fā)現(xiàn)HA-TCP致密復(fù)合材料的斷裂主要為穿晶斷裂，其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。HA-TCP多孔復(fù)合材料植入動物體內(nèi)，其性能起初類似于-TCP，而后具有HA的特性，通過調(diào)整HA與TCP的比例，達(dá)到滿足不同臨床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末與HA制備而成的復(fù)合材料，植入兔骨中8周后取出，骨質(zhì)與復(fù)合材料之間的剪切破壞強(qiáng)度達(dá)27MPa，比純HA陶瓷有明顯的提高。 生物醫(yī)用陶瓷材料 生物醫(yī)用陶瓷材料由于其結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，其力學(xué)可靠性(尤其在濕生理環(huán)境中)較差，生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結(jié)合性能研究，并未能解決材料固有的脆

21、性特征。因此生物陶瓷的增強(qiáng)研究成為另一個研究重點(diǎn)，其增強(qiáng)方式主要有顆粒增強(qiáng)、晶須或纖維增強(qiáng)以及相變增韌和層狀復(fù)合增強(qiáng)等3，57。當(dāng)HA粉末中添加10%50%的ZrO2粉末時，材料經(jīng)13501400熱壓燒結(jié)，其強(qiáng)度和韌性隨燒結(jié)溫度的提高而增加，添加50%TZ-2Y的復(fù)合材料，抗折強(qiáng)度達(dá)400MPa、斷裂韌性為2.83.0MPam1/2。ZrO2增韌-TCP復(fù)合材料，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性也隨ZrO2含量的增加而得到增強(qiáng)。納米SiC增強(qiáng)HA復(fù)合材料比純HA陶瓷的抗彎強(qiáng)度提高1.6倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強(qiáng)度提高1.4倍，與生物硬組織的性能相當(dāng)。晶須和纖維為陶瓷基復(fù)合材料的一種有效增韌補(bǔ)強(qiáng)材料，目前

22、用于補(bǔ)強(qiáng)醫(yī)用復(fù)合材料的主要有：SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纖維或晶須以及C纖維等，SiC晶須增強(qiáng)生物活性玻璃陶瓷材料，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度可達(dá)460MPa、斷裂韌性達(dá)4.3MPam1/2，其韋布爾系數(shù)高。成果簡介（一）新型生物醫(yī)用金屬材料及其骨科植入物 金屬材料具有其他材料不能比擬的高機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的疲勞性能，仍是臨床上應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。新型醫(yī)用合金在設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮的問題包括：（1）首先要求合金中的組成元素?zé)o毒性和無致敏性；（2）要求合金具有高強(qiáng)度、高韌性、低模量和優(yōu)良的冷熱成形性。我們開發(fā)了TiNb、TiNbSn、TiNbZr、TiMoSn、TiMoZrSn等多種生物

23、醫(yī)用金屬材料，它們可以廣泛用于制造新型骨科植入器械、口腔器械、手術(shù)器械等。 （二）新型生物醫(yī)用高分子材料 我們研制出可生物降解PLLA及其與PCL共聚物，系統(tǒng)分析了該材料的形狀記憶特性及其影響因素，探討了形狀記憶特性與微觀結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)系和本質(zhì)，同時對其降解行為進(jìn)行了評價，為開發(fā)在力學(xué)性能、降解性能及形狀記憶特性等方面綜合性能更適宜于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的可生物降解形狀記憶聚合物奠定理論基礎(chǔ)。 我們通過乳液凝膠法制備了殼聚糖海藻酸鈉微膠囊，微膠囊的表面呈多孔褶皺結(jié)構(gòu)。殼聚糖海藻酸鈉微膠囊在堿性條件下有很好的膨脹性，好的膨脹性使囊壁的孔變大，因此微膠囊在pH為7.4的緩沖液中有更好的釋放性能，在12小

24、時內(nèi)釋放量達(dá)到83%以上。此外，殼聚糖海藻酸鈉微膠囊有很好的順磁性，在磁鐵的作用下能夠沿著磁場的方向做定向運(yùn)動。 （三）納米生物醫(yī)學(xué)材料 我們采用共沉淀法、部分還原沉淀法和水浴共沉淀法三種工藝制備了Fe3O4磁性納米顆粒，最終控制顆粒尺寸小于10nm，其磁學(xué)特性呈現(xiàn)超順磁性，符合生物醫(yī)用需要。隨后通過直接摻雜和利用乙醇作分散劑兩種工藝合成Fe3O4納米顆粒/聚氨酯復(fù)合薄膜，同時對其各項(xiàng)性能進(jìn)行表征，證明了此種薄膜適于應(yīng)用為血管支架的涂層。 （四）介入醫(yī)學(xué)材料與器械 血管支架用于有效治療冠心病等心腦血管疾病，在患處重新支撐起狹窄甚至阻塞的冠狀動脈血管，以保證血液的流動通暢。作為支架的材料主要有不

25、銹鋼、TiNi合金、鉭合金、CoCr合金以及多聚物等。最基本的血管支架產(chǎn)品被稱為裸支架，是單一材料加工而成。藥物涂層支架就是將抗血管重塑和抗增殖作用的藥物通過高分子材料涂覆于金屬支架表面，通過藥物局部釋放的方法防止再狹窄的發(fā)生。我們目前可以提供血管支架的花樣設(shè)計(jì)及其應(yīng)力的有限元分析、血管支架的激光切割與后續(xù)電化學(xué)拋光處理、藥物控制釋放涂層支架的制造、表面功能化支架（提高X射線下可視性、具有放射活性）的制造等科研服務(wù)，可協(xié)助企業(yè)申報(bào)血管支架類產(chǎn)品的生產(chǎn)許可、產(chǎn)品的動物實(shí)驗(yàn)、臨床試驗(yàn)及醫(yī)療器械產(chǎn)品的報(bào)批、注冊。 先天性心臟間隔補(bǔ)片是目前治療先天性心房、心室間隔缺損的最先進(jìn)的介入醫(yī)學(xué)器械。我們針對國

26、人心房、心室間隔缺損部位的幾何特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出合適的補(bǔ)片三維結(jié)構(gòu)和幾何特征，完成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的編織處理、端部激光焊接、表面生物膜的成膜方案和涂覆工藝、與輸送裝置之間的微連接等技術(shù)，目前正在尋求合作伙伴推廣使用。 項(xiàng)目成熟情況技術(shù)成熟,可推廣應(yīng)用。 應(yīng)用范圍醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。 實(shí)驗(yàn)五 有機(jī)發(fā)光材料與技術(shù)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解有機(jī)發(fā)光材料的原理2 了解有機(jī)發(fā)光材料的分類二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容歷史背景1963Pope蒽單晶單層1987Tang8-羥基喹啉鋁雙層1988Saito&Tsutsui三層1990Burroughes PPV高分子有機(jī)電致發(fā)光原理有機(jī)電致發(fā)光步驟載流子注入載流子傳輸載流子復(fù)合與激子形成激子遷移激子

27、衰減單層LED器件能級圖有機(jī)分子的能級躍遷過程有機(jī)電致發(fā)光材料較高的熒光量子效率較好的載流子傳輸特性容易真空升華成膜良好的光和熱穩(wěn)定性經(jīng)典材料8-羥基喹啉鋁（綠光532nm）LiB(mq)4(藍(lán)光470nm）聚苯乙烯撐（黃綠）聚噻吩（紅光）聚對苯撐和聚烷基芴（藍(lán)光）有機(jī)空穴傳輸材料較高的空穴遷移率良好的成膜性較小的電子親和能，利于空穴注入較低的電離能，對電子有阻擋作用較高的激發(fā)能量，防止激子的能量傳遞良好的熱穩(wěn)定性經(jīng)典材料三芳胺類有機(jī)分子（TPD、-NPB、m-MTADATA、TPTE）聚乙烯基咔唑（PVK）聚硅烷（PMPS）有機(jī)電子傳輸材料良好的成膜性較高的電子親和能，利于電子注入較高的電子

28、遷移率，易于電子傳輸較大的電離能，對空穴有阻擋作用較高的激發(fā)能量，防止激子的能量轉(zhuǎn)移良好的熱穩(wěn)定性經(jīng)典材料口惡二唑衍生物（PBD）三唑衍生物（TAZ）8-羥基喹啉鋁PPOPHPPOOPH器件結(jié)構(gòu)單層結(jié)構(gòu)器件多層結(jié)構(gòu)器件量子肼結(jié)構(gòu)器件微腔結(jié)構(gòu)器件小結(jié) 展望可以預(yù)期在未來的幾年中，有機(jī)電致發(fā)光的研究將會取得重大的進(jìn)展和實(shí)質(zhì)性的突破，使有機(jī)全色平面顯示成為實(shí)用化的現(xiàn)代平板顯示技術(shù)。實(shí)驗(yàn)六 無機(jī)發(fā)光材料與LED一 實(shí)驗(yàn)原理1 了解無機(jī)發(fā)光材料的制備方法2 了解LED燈的組成及發(fā)展二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無機(jī)發(fā)光材料無機(jī)熒光材料的代表為稀土離子發(fā)光及稀土熒光材料，其優(yōu)點(diǎn)是吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換率高，稀土配合物中心離子的窄

29、帶發(fā)射有利于全色顯示，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。由于稀土離子具有豐富的能級和 4f 電子躍遷特性，使稀土成為發(fā)光寶庫，為高科技領(lǐng)域特別是信息通訊領(lǐng)域提供了性能優(yōu)越的發(fā)光材料。目前, 常見的無機(jī)熒光材料是以堿土金屬的硫化物（如 ZnS、CaS）鋁酸鹽（SrAl2O4, CaAl2O4, BaAl2O4）等作為發(fā)光基質(zhì)，以稀土鑭系元素銪(Eu) 、釤( Sm) 、鉺(Er) 、釹(Nd)等 作為激活劑和助激活劑。制備方法無機(jī)熒光體的傳統(tǒng)制備方法是高溫固相法，但隨著新技術(shù)的快速更新，發(fā)光材料性能指標(biāo)的提高需要克服經(jīng)典合成方法所固有的缺陷，一些新的方法應(yīng)運(yùn)而生，如燃燒法、溶膠凝膠法、水熱沉淀法、微波法等。

30、LED發(fā)光材料一LED發(fā)光管（或稱單燈）發(fā)光二極管的簡稱（Light Emitting Diode）。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。LED工作電壓低（僅1.5V-3V），能主動發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐沖撃、抗振動、夀命長（10 萬小時），所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無其他的顯示方式與led顯示方式匹敵。LED模塊：由若乾晶片構(gòu)成發(fā)光矩陣，用環(huán)氧樹脂封裝於塑料殻

31、內(nèi)，常用的為8X8點(diǎn)陣模塊。LED集束管：為提高亮度，增加視距，將兩只以上至數(shù)十個LED晶粒整合封裝成一個集束管，作為一個像素。這種LED集束管主要用於制作間距較大的戶外屏，又稱為像素筒。LED顯示螢?zāi)?.LED螢?zāi)槐倔w：將LED模塊或集束管按照實(shí)際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示電路，直流穩(wěn)壓電源|穩(wěn)壓器，軟件，框架及外裝飾等，即構(gòu)成一臺LED顯示螢?zāi)弧?.螢?zāi)唤馕龆龋篖ED顯示螢?zāi)粰M向像素點(diǎn)數(shù)乘以縱向像素點(diǎn)數(shù)，即為螢?zāi)唤馕龆取?.單元板：是顯示螢?zāi)坏闹黧w組成單元，由發(fā)光材料及驅(qū)動電路構(gòu)成。室內(nèi)螢?zāi)煌ǔＳ蓡卧鍢?gòu)成。4.模組：戶外顯示螢?zāi)坏淖钚★@示單元。由若乾個發(fā)光二極管按照一定的排列順

32、序，通過焊接、灌膠等工兿封裝在固定的模殻里，便成為一個模組。5.單元箱體：是顯示螢?zāi)坏闹黧w組成單元，由單元板按一定次序組成。戶外屏通常由單元箱體構(gòu)成。二LED的光輻射危害和其它光源一樣，LED的光輻射理論上也能對人體造成危害。傷害主要發(fā)生在人的眼睛和皮膚，如皮膚和眼睛的光化學(xué)危害、眼睛的近紫外危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜無晶狀體光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜熱危害和皮膚熱危害等，而兩者之中更容易受到傷害的是眼睛。此外，LED也能引起眩光危害。眩光就是在視野中由于亮度的分布或范圍不適宜，或在空間或時間上存在著極端的亮度對比，以至引起不舒適和降低物體可見度的視覺條件，眩光是評價照明質(zhì)量的最重要因素之一。

33、但是LED與高強(qiáng)度，高方向性的激光光束不同，在現(xiàn)今的實(shí)際應(yīng)用場合中能夠?qū)θ搜郛a(chǎn)生直接危害的LED光源幾乎沒有（盡管很多標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對LED的安全性要求做了規(guī)定），所以我們要關(guān)心的主要是一些光亮度能夠?qū)е氯搜垩；蟮腖ED光源。我們稱這種危害為?；笪：Γ唧w是指耀眼的光亮使得人眼花繚亂或產(chǎn)生不利的視覺殘留現(xiàn)象的危害，這是我們用于定義介于眩光危害和直接光化學(xué)危害的中間階段而引入的新概念。曾經(jīng)在夜間行駛的司機(jī)可能已經(jīng)注意到LED的交通紅綠燈的亮度看上去很不舒服，而且已經(jīng)有報(bào)告指出一些LED手電筒也能夠可是不幸的是，由于LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，LED應(yīng)用場合的不斷增加，明確LED的安全性問題并不是一件容易的事

34、。至今沒有起草過專門的LED安全性方面的指導(dǎo)性文件。而且在LED到底應(yīng)該被歸類到激光器類還是非相干光源類這一問題上也存在爭議。此外，對于如何測試LED的輸出光的問題也存在不同的觀點(diǎn)。那么處理LED的光安全問題的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到何種程度了呢？導(dǎo)致討厭的?；蠛鸵曈X殘留。三LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)化建議1、盡快建立科學(xué)適用的專門的LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在對于LED光安全性方面問題的處理主要是參考IEC 60825標(biāo)準(zhǔn)，但是LED的寬光譜和擴(kuò)散光束輸出特性與激光存在顯著的不同，這明顯不能夠完全滿足LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。另外，雖然CIE S 009/E:2002現(xiàn)在也對LED的光安全性問題做出了規(guī)定，但是LED的

35、特性也不同于傳統(tǒng)的燈具。因此，為了LED產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，建立專門的針對LED的光安全性標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。2、如何建立專門的LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)過去在建立光安全性標(biāo)準(zhǔn)時，往往以被測光源作為中心，一切以被測光源的特性、需要為中心來考慮光安全性問題。例如，對于激光有IEC 60825，對于傳統(tǒng)照明燈有CIE S 009。而LED是既不同于激光，又不同于傳統(tǒng)照明燈的新興光源，它具有完全新型的特性，所以理論上也應(yīng)該以LED為中心重新考慮一份完全另類的標(biāo)準(zhǔn)。但是這一方面會花費(fèi)大量的人力物；另一方面，由于LED畢竟是一種新興光源，人類對它的認(rèn)識還處于起步階段，認(rèn)識不充分；再一方面，由于LED發(fā)展得極其迅速，標(biāo)

36、準(zhǔn)也很容易“過期”。我認(rèn)為在LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)的建立過程中應(yīng)該改變思路，由實(shí)際的應(yīng)用場合入手。例如照明場合就從實(shí)際照明需要入手，指示場合就考慮實(shí)際指示用途需求。這樣做的好處是：可以充分利用現(xiàn)有資源。因?yàn)長ED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很大程度上表現(xiàn)在代替激光產(chǎn)品和傳統(tǒng)照明產(chǎn)品在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，而這些應(yīng)用場合我們在過去已經(jīng)有了較深入的理解，而且在處理這些問題時我們還能夠參考IEC 60825和CIE S 009/E:2002，例如對于代替照明用途的情況我們可以參考CIE S 009/E:2002，對于代替激光的場合則可以參考IEC 60825。四難點(diǎn)問題由于實(shí)際的應(yīng)用情節(jié)錯綜復(fù)雜，在處理LED光安全性問題中不可

37、避免的存在幾個棘手的問題，例如： 1、極限異常情況的判定關(guān)于LED照射下引起眼睛危害的現(xiàn)實(shí)可能的最壞情節(jié)的分析可能會非常復(fù)雜，例如在某些情況下，最有害的觀察點(diǎn)可能是在離開光源的某個距離處而不是最近處。例如紅綠燈LED陣列。在極其靠近的距離觀察，僅有一個LED的輻射光成像在人眼中，而在較遠(yuǎn)距離觀察則是所有LED成像。另外一個復(fù)雜性來自于在制造商規(guī)定的極限條件之外使用LED。2、表觀光源的確定現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在測試分析LED光安全性時一般都會涉及表觀光源的概念。根據(jù)IEC 60825-1的定義，表觀光源是指在視網(wǎng)膜上形成最小影像的實(shí)或虛發(fā)光體，如圖3所示。但是實(shí)際情況中的很多光源并不如圖3所示的這么簡單，

38、因此對這些復(fù)雜光源確定表觀光源大小就變得十分棘手。 解鈴還須系鈴人，要在未來的關(guān)于LED的光安全性問題的標(biāo)準(zhǔn)化過程中很好地解決這些難題的唯一途徑就是對實(shí)際情況的深入理解。這既包括對人眼、皮膚組織結(jié)構(gòu)的不斷認(rèn)識，同時也包括對光生物化學(xué)機(jī)理的深入認(rèn)識和對實(shí)際應(yīng)用場合的充分考慮。五結(jié)論LED光輻射安全性問題對我們國家既是一個機(jī)遇又是一個挑戰(zhàn)。我國是一個發(fā)展中國家，歷史原因使我們與西方發(fā)達(dá)國家在傳統(tǒng)項(xiàng)目上存在極大差距，新世紀(jì)我們的主要任務(wù)就是要努力縮短這一差距，而LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我們提供了一個很好的契機(jī)。LED與其它傳統(tǒng)光源不同，它是一種全新的光源，LED光輻射安全性問題也是一個新問題，西方發(fā)達(dá)國家

39、和我們一樣都處于一種探索前進(jìn)的開始階段，這從至今沒有出現(xiàn)專門針對LED的光安全性標(biāo)準(zhǔn)可見一斑。如果我們能夠在這一方面有所建樹，有所突破，這對我國在未來國際LED產(chǎn)業(yè)占據(jù)一席之地具有深遠(yuǎn)意義。因此，現(xiàn)階段我們必須加大LED技術(shù)的研究力度；加快推進(jìn)學(xué)科交叉，加強(qiáng)互動交流，深入研究光生物動力學(xué)機(jī)理；積極參與CIE、IEC等國際組織的活動。實(shí)驗(yàn)七高分子材料與碳材料一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解高分子材料的分類與特性及合成加工2 了解碳納米材料的分類及合成方法與應(yīng)用二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容高分子材料定義：macromolecular material，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材

40、料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 歷史：天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1870年，美國人Hyatt用硝化纖維素和樟腦制得的賽璐珞塑料，是有劃時代意義的一種人造高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，真正標(biāo)志著人類應(yīng)用化學(xué)合成方法有

41、目的的合成高分子材料的開始。 1953年，德國科學(xué)家Zieglar和意大利科學(xué)家Natta，發(fā)明了配位聚合催化劑，大幅度地?cái)U(kuò)大了合成高分子材料的原料來源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯這類通用合成高分子材料走人了千家萬戶，確立了合成高分子材料作為當(dāng)代人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志。 現(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。 橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠

42、和合成橡膠兩種。 高分子纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。 塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料；按用途又分為通用塑料和工程塑料。 高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。 高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質(zhì)，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質(zhì)不同

43、，分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。 高分子基復(fù)合材料是以高分子化合物為基體，添加各種增強(qiáng)材料制得的一種復(fù)合材料。它綜合了原有材料的性能特點(diǎn)，并可根據(jù)需要進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。 功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲存等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。 高聚物根據(jù)其機(jī)械性能和使用狀態(tài)可分為上述幾類。但是各類高聚物之間并無嚴(yán)格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工藝，可以制成塑料，也可制成纖維，比如尼龍就是如此

44、。而聚氨酯一類的高聚物，在室溫下既有玻璃態(tài)性質(zhì)，又有很好的彈性，所以很難說它是橡膠還是塑料。按高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類 碳鏈高分子：分子主鏈由C原子組成，如： PP、PE、PVC 雜鏈高聚物：分子主鏈由C、O、N等原子構(gòu)成。如：聚酰胺、聚酯 元素有機(jī)高聚物：分子主鏈不含C原子，僅由一些雜原子組成的高分子。如：硅橡膠 其它分類按高分子主鏈幾何形狀 分類：線型高聚物，支鏈型高聚物，體型高聚物。 按高分子排列情況分類：結(jié)晶高聚物，非晶高聚物。性能介紹高分子材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，對結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性的高 分子材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點(diǎn)，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)

45、異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學(xué)纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。合成加工高分子材料在加工之前，要先進(jìn)行合成，把單體合成為聚合物進(jìn)行造粒，然后才進(jìn)行熔融加工。高分子材料的合成方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。這其中引發(fā)劑起了很重要的作用，偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑都是常用的引發(fā)劑，高分子材料助劑往往對高分子材料性能的改進(jìn)和

46、成本的降低也有很明顯的作用。 加工工藝 高分子材料的加工成型不是單純的物理過程，而是決定高分子材料最終結(jié)構(gòu)和性能的重要環(huán)節(jié)。除膠粘劑、涂料一般無需加工成形而可直接使用外、橡膠、纖維、塑料等通常須用相應(yīng)的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有擠出、注射、壓延、吹塑、模壓或傳遞模塑等。橡膠制品有塑煉、混煉、壓延或擠出等成形工序。纖維有紡絲溶體制備、纖維成形和卷繞、后處理、初生纖維的拉伸和熱定型等。 在成型過程中，聚合物有可能受溫度、壓強(qiáng)、應(yīng)力及作用時間等變化的影響，導(dǎo)致高分子降解、交聯(lián)以及其他化學(xué)反應(yīng)，使聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此加工過程不僅決定高分子材料制品的外觀形狀和

47、質(zhì)量，而且對材料超分子結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)甚至鏈結(jié)構(gòu)有重要影響。碳材料近年來，碳納米技術(shù)的研究相當(dāng)活躍，多種多樣的納米碳結(jié)晶、針狀 、棒狀、桶狀等層出不窮。2000年德國和美國科學(xué)家還制備出由20個碳原子組成的空心籠狀分子。根據(jù)理論推算，包含20個碳原子僅是由正五邊形構(gòu)成的，C60分子是富勒烯式結(jié)構(gòu)分子中最小的一種，考慮到原于間結(jié)合的角度、力度等問題，人們一直認(rèn)為這類分子很不穩(wěn)定，難以存在。德、美科學(xué)家制出了C60籠狀分子為材料學(xué)領(lǐng)域解決了一個重要的研究課題。碳納米材料中納米碳纖維、納米碳管等新型碳材料具有許多優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，被廣泛地應(yīng)用于諸多領(lǐng)域碳納米材料類型(1)碳納米管碳納米管是由碳原子形成的石墨烯片層卷成的無 縫、中空的管體，一般可分為單壁碳納米管、多壁碳納米管和雙壁碳納米管。 (2)碳纖維分為丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維兩種。碳纖維質(zhì)輕于鋁而強(qiáng)力高于鋼，它的比重是鐵的14，強(qiáng)力是鐵的10倍，除了有高