南京大学 现代工程与应用科学学院, 固体微结构物理国家重点实验室, 人工微结构科学与技术协同创新中心, 江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室, 南京 210093
以石墨烯为代表的二维材料具有优异的本征性质, 例如高表面积和电导率, 但其宏观块体材料的性质仍不理想。这是由于石墨烯片层堆叠损失了有效的表面; 片层之间联结较弱导致接触电阻和热阻增大。原则上二维材料的三维化设计能避免上述问题, 将纳米尺度的优异性质传递到宏观尺度, 获得高表面积、高导电、贯通孔道和优良机械性能的块体材料。二维材料多孔块体可用于电极、吸附剂和弹性体等。发泡法工艺简单、成本低, 是近年来制备二维材料泡沫体的主要方法。本文系统总结了发泡法的基本原理, 综述了石墨烯、氮化硼等二维材料泡沫体的研究进展, 展望了二维材料泡沫体在能源、环境等方面的应用前景。
二维材料 发泡法 石墨烯 氮化硼 泡沫材料 综述 2D material blowing method graphene boron nitride foam review
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
实验测量了不同厚度的泡沫镍在0.4~2.2 μm波长的法向-半球反射率/透射率，采用蒙特卡罗法对泡沫镍的计算机断层扫描结构进行孔隙尺度辐射传输建模，对比研究了泡沫镍辐射特性随入射光谱和样品厚度的变化，计算得到了泡沫镍辐射特性的孔隙尺度分布特征。结果表明：所建立的泡沫镍孔隙尺度辐射传输模型在计算其光谱辐射特性方面具有正确性。波长增长，吸收率逐渐降低，反射率逐渐升高；样品厚度增加，吸收率逐渐升高并趋于稳定，透射率逐渐降低至0。孔隙尺度辐射特性分布强烈依赖于局部纹理结构，波长1.5 μm时，泡沫孔隙中的平均吸收率是肋筋上的1.5倍，而肋筋上的平均反射率则达到孔隙中平均反射率的3.7倍。
表面光学 辐射 光谱特性 蒙特卡罗法 泡沫材料 孔隙尺度
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为观测和分析铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯(PMP/Cu)低密度泡沫材料中铜颗粒的三维空间分布,采用高分辨X射线断层扫描技术,扫描PMP/Cu泡沫材料样品,对铜颗粒在聚合物泡沫中的分布进行了成像分析。经过图像处理和三维重构,获得铜颗粒在PMP聚合物泡沫中的三维立体分布图。结果分析显示:铜纳米粒子在PMP泡沫中存在团聚现象;不同尺寸的团聚物形态呈现出明显的多样化特征,小颗粒团聚物趋于球形,大颗粒团聚物趋于不规则的短木棒状,与在电子显微镜下直接观测到的结果一致。研究表明,该技术可以在不破坏样品的前提下,实现对有机聚合物泡沫材料中掺杂金属颗粒空间分布情况的直接观测。
三维成像 高分辨X射线断层扫描 泡沫材料 铜颗粒 3D visualization high resolution X-ray computer tomography foam materials copper particles 强激光与粒子束
2014, 26(3): 032007
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
利用物理掺杂的方法，制备了铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料，采用高分辨扫描电子显微镜和透射电子显微镜，分析了泡沫材料的微观结构、成分及微区成分分布。结果表明：与PMP泡沫相比，铜掺杂PMP泡沫的孔洞直径和网络骨架尺寸变大；铜颗粒镶嵌在PMP泡沫的有机骨架上且有团聚现象；泡沫材料中除碳、铜外，还残留有杂质元素氧；铜颗粒被PMP泡沫包裹，与碳网络骨架之间接触紧密。
聚-4-甲基-1-戊烯 泡沫材料 铜掺杂 高分辨电镜 poly-4-methyl-1-pentene foam copper doping high resolution electron microscopy 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3349
