纳米材料的电致形变及力学性能研究
本文关键词:纳米材料的电致形变及力学性能研究 出处:《南京大学》2017年博士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: Pauli斥力 石墨烯 拉伸 表面应力 离子吸附 表面等离子共振
【摘要】:近年来,纳米材料的力学及电学特性受到人们越来越多的关注。该材料力学和电学性能的数值计算,理论模拟和实验检测的研究是材料学领域非常重要的课题之一。由于纳米材料具有尺寸小,结构缺陷和制样困难的问题,现阶段对其特性的研究仍然存在很大难度。本文立足于这一研究背景,致力于运用明场,相差和表面等离子体显微成像技术来研究纳米尺度下的材料微观力学和电学性能。主要内容如下:1.Pauli斥力引起的单层石墨烯拉伸及电力学特性石墨烯独特的二维结构使其具有很多方面的特性,并且吸引了越来越多研究者们的关注。但是压电性能的缺乏使得它在电力学方面的应用受到了限制。由于单层石墨烯在狄拉克点具有零态密度,对石墨烯充电必须克服Pauli排斥力。我们运用光学边缘跟踪的方法对斥力引起的石墨烯边缘拉伸现象进行了测量。Pauli斥力引起石墨烯边缘拉伸这一发现提供了一种电学控制石墨烯维度的方法。光学边缘跟踪法和显微镜成像技术的结合提供了一种研究石墨烯的弹性性质和其它低维度材料的力学特性的简单且直接的方法。2.单纳米线电化学表面应力的测定纳米材料具有较大的表面积-体积比,使其在力学性能和电催化性能上显示了极大的优势。因此,这些材料的电化学表面应力研究有着十分重要的意义。但是到目前为止,对单个纳米材料电化学表面应力的研究存在较大难度。我们将边缘跟踪法和光学显微镜技术相结合,第一次原位测定了单根金纳米线的电化学过程导致的表面应力变化过程。对电压求导后的表面应力曲线的形状与传统电化学方法测得的循环伏安曲线相似。我们认为这些观察到的现象是由金纳米线表面的阴离子吸附和氧化/还原过程引起的。这一工作为研究低维度纳米材料的电化学过程和相应的表面应力变化提供了一种全新的研究手段。3.单纳米粒子碰撞过程的瞬态研究我们运用基于表面等离子体共振技术的光学显微镜对单纳米粒子和基底之间的碰撞过程进行了成像研究。通过理论模拟和实验结果的比较,我们可以得到不同纳米粒子的碰撞动力学过程,从而表征单个纳米材料的特性以及与基底之间的效应。该研究在单分子检测和缺陷表征领域中拥有极大的发展前景。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the mechanical and electrical properties of nanomaterials. The research of theoretical simulation and experimental testing is one of the most important topics in the field of materials science. Due to the small size of nanomaterials, structural defects and difficulties in sample preparation. At present, the study of its characteristics is still very difficult. This paper is based on this research background, committed to the use of open field. Phase contrast and surface plasma microimaging techniques are used to study the micromechanical and electrical properties of nanoscale materials. The main contents are as follows:. 1. The tensile and electrical properties of graphene monolayer induced by Pauli repulsion; graphene has many properties due to its unique two-dimensional structure. It has attracted more and more researchers' attention, but its application in electricity is limited by the lack of piezoelectric properties. Because of the zero state density of graphene monolayer at Dirac point. The Pauli repulsive force must be overcome for graphene charging. We use the method of optical edge tracking to measure the graphene edge stretching phenomenon caused by repulsion force. Pauli repulsion force causes graphene edge stretching. The combination of optical edge tracking and microscopic imaging provides a simple way to study the elastic properties of graphene and the mechanical properties of other low-dimensional materials. And the direct method .2. the single nanowire electrochemical surface stress measurement nanomaterials have a large surface area to volume ratio. Therefore, the study of electrochemical surface stress of these materials is of great significance. But up to now, it is very important to study the electrochemical surface stress of these materials. It is difficult to study the electrochemical surface stress of a single nanomaterial. We combine the edge tracking method with the optical microscope technique. The change of surface stress induced by electrochemical process of a single Jinnanmi wire has been measured in situ for the first time. The shape of the surface stress curve after the voltage derivation is similar to the cyclic voltammetry curve obtained by the traditional electrochemical method. It is considered that these observed phenomena are caused by the anion adsorption and oxidation / reduction process on the surface of the nanowires. This work provides a useful method for studying the electrochemical process and the corresponding surface stress changes of the low-dimensional nanomaterials. Transient study on the collision process of single nanoparticles We used an optical microscope based on surface plasmon resonance (SPR) technique to study the collision process between a single nanoparticles and a substrate. The results of theoretical simulation and experiment are compared. The collision dynamics of different nanoparticles can be obtained. Therefore, the properties of single nanomaterials and the effect between them and the substrate are characterized. This research has great prospects in the field of single molecule detection and defect characterization.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 杜仕国,施冬梅,邓辉;纳米材料的特异效应及其应用[J];自然杂志;2000年02期
2 ;纳米材料 新世纪的黄金材料[J];城市技术监督;2000年10期
3 ;什么是纳米材料[J];中国粉体技术;2000年05期
4 邹超贤;纳米材料的制备及其应用[J];广西化纤通讯;2000年01期
5 吴祖其;纳米材料[J];光源与照明;2000年03期
6 ;纳米材料的特性与应用方向[J];河北陶瓷;2000年04期
7 沈青;纳米材料的性能[J];江苏陶瓷;2000年01期
8 李良训;纳米材料的特性及应用[J];金山油化纤;2000年01期
9 刘冰,任兰亭;21世纪材料发展的方向—纳米材料[J];青岛大学学报(自然科学版);2000年03期
10 刘忆,刘卫华,訾树燕,王彦芳;纳米材料的特殊性能及其应用[J];沈阳工业大学学报;2000年01期
相关会议论文 前10条
1 王少强;邱化玉;;纳米材料在造纸领域中的应用[A];'2006(第十三届)全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年
2 宋云扬;余涛;李艳军;;纳米材料的毒理学安全性研究进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
3 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
4 钟家湘;葛雄章;刘景春;;纳米材料改造传统产业的实践与建议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
5 高善民;孙树声;;纳米材料的应用及科研开发[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
6 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2001年
7 金一和;孙鹏;张颖花;;纳米材料的潜在性危害问题[A];中国毒理学通讯[C];2001年
8 张一方;吕毓松;任德华;陈永康;;纳米材料的二种制备方法及其特征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
9 古宏晨;;纳米材料产业化重大问题及共性问题[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
10 马玉宝;任宪福;;纳米科技与纳米材料[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
相关重要报纸文章 前10条
1 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年
2 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年
3 ;纳米材料七项标准出台[N];世界金属导报;2005年
4 通讯员 韦承金邋记者 冯国梧;纳米材料也可污染环境[N];科技日报;2008年
5 廖联明;纳米材料 利弊皆因个头小[N];健康报;2009年
6 卢水平;院士建议开展纳米材料毒性研究[N];中国化工报;2009年
7 郭良宏 中国科学院生态环境研究中心研究员 江桂斌 中国科学院院士;纳米材料的环境应用与毒性效应[N];中国社会科学报;2010年
8 记者 任雪梅 莫璇;中科院纳米材料产业园落户佛山[N];佛山日报;2011年
9 实习生 高敏;纳米材料:小身材涵盖多领域[N];科技日报;2014年
10 本报记者 李军;纳米材料加速传统行业升级[N];中国化工报;2013年
相关博士学位论文 前10条
1 杨杨;功能化稀土纳米材料的合成及其生物成像应用[D];复旦大学;2014年
2 王艳丽;基于氧化钛和氧化锡纳米材料的制备及其在能量存储中的应用[D];复旦大学;2014年
3 吴勇权;含铕稀土纳米材料的功能化及其生物成像应用研究[D];复旦大学;2014年
4 曹仕秀;二硫化钨(WS_2)纳米材料的水热合成与光吸收性能研究[D];重庆大学;2015年
5 廖蕾;基于功能纳米材料的电化学催化研究[D];复旦大学;2014年
6 胥明;一维氧化物、硫化物纳米材料的制备,功能化与应用[D];复旦大学;2014年
7 李淑焕;纳米材料亲疏水性的实验测定与计算预测[D];山东大学;2015年
8 范艳斌;亚细胞水平靶向的纳米材料的设计、制备与应用[D];复旦大学;2014年
9 丁泓铭;纳米粒子与细胞相互作用的理论模拟研究[D];南京大学;2015年
10 骆凯;基于金和石墨烯纳米材料的生物分子化学发光新方法及其应用[D];西北大学;2015年
相关硕士学位论文 前10条
1 向芸颉;卟啉纳米材料的制备及其应用研究[D];重庆大学;2010年
2 刘武;层状纳米材料/聚合物复合改性沥青的制备与性能[D];华南理工大学;2015年
3 刘小芳;基于纳米材料/聚合膜材料构建的电化学传感器应用于生物小分子多组分的检测[D];西南大学;2015年
4 王小萍;基于金纳米材料构建的电化学传感器及其应用[D];上海师范大学;2015年
5 郭建华;金纳米材料的修饰及其纳米生物界面的研究[D];河北大学;2015年
6 魏杰;普鲁士蓝纳米粒子的光热毒性研究[D];上海师范大学;2015年
7 张华艳;改性TiO_2纳米材料的制备及其光电性能研究[D];河北大学;2015年
8 胡雪连;基于纳米材料的新型荧光传感体系的构筑[D];江南大学;2015年
9 黄樊;氧化钴基催化材料形貌、晶面控制与催化性能研究[D];昆明理工大学;2015年
10 周佳林;新型核壳结构金纳米材料用于肿瘤的近红外光热治疗研究[D];浙江大学;2015年
,本文编号:1423774
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1423774.html