納米氧化鋅是一種面向21世紀的新型高功能精細無機產(chǎn)品，其粒徑介于1~100納米，又稱為超微細氧化鋅。由于顆粒尺寸的細微化，比表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。因而，納米氧化鋅在磁、光、電、化學(xué)、物理學(xué)、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。本文將對本公司生產(chǎn)的納米氧化鋅從制備方法、性能表征、表面改性以及目前所開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域方面進行較為詳細的介紹。

一、納米氧化鋅的制備

氧化鋅的制備方法分為三類：即直接法（亦稱美國法）、間接法（亦稱法國法）和濕化學(xué)法。目前許多市售氧化鋅多為直接法或間接法產(chǎn)品，粒度為微米級，比表面積較小，這些性質(zhì)大大制約了它們的應(yīng)用領(lǐng)域及其在制品中的性能。我公司采用濕化學(xué)法（NPP-法）制備納米級超細活性氧化鋅，可用各種含鋅物料為原料，采用酸浸浸出鋅，經(jīng)過多次凈化除去原料中的雜質(zhì)，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙解獲得納米氧化鋅。與以往的制備納米級超細氧化鋅工藝技術(shù)相比，該新工藝具有以下技術(shù)方面的創(chuàng)新之處：

1.平衡條件下反應(yīng)動力學(xué)原理與強化的傳熱技術(shù)結(jié)合，迅速完成堿式碳酸鋅的焙解。

2.通過工藝參數(shù)的調(diào)整，可以制備不同純度、粒度及顏色的各種型號的納米氧化鋅產(chǎn)品。

3.本工藝可以利用多種含鋅物料為原料，將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。

納米氧化鋅是一種面向21世紀的新型高功能精細無機產(chǎn)品，其粒徑介于1~100納米，又稱為超微細氧化鋅。由于顆粒尺寸的細微化，比表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。因而，納米氧化鋅在磁、光、電、化學(xué)、物理學(xué)、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。本文將對本公司生產(chǎn)的納米氧化鋅從制備方法、性能表征、表面改性以及目前所開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域方面進行較為詳細的介紹。

一、納米氧化鋅的制備

氧化鋅的制備方法分為三類：即直接法（亦稱美國法）、間接法（亦稱法國法）和濕化學(xué)法。目前許多市售氧化鋅多為直接法或間接法產(chǎn)品，粒度為微米級，比表面積較小，這些性質(zhì)大大制約了它們的應(yīng)用領(lǐng)域及其在制品中的性能。我公司采用濕化學(xué)法（NPP-法）制備納米級超細活性氧化鋅，可用各種含鋅物料為原料，采用酸浸浸出鋅，經(jīng)過多次凈化除去原料中的雜質(zhì)，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙解獲得納米氧化鋅。與以往的制備納米級超細氧化鋅工藝技術(shù)相比，該新工藝具有以下技術(shù)方面的創(chuàng)新之處：

1.平衡條件下反應(yīng)動力學(xué)原理與強化的傳熱技術(shù)結(jié)合，迅速完成堿式碳酸鋅的焙解。

2.通過工藝參數(shù)的調(diào)整，可以制備不同純度、粒度及顏色的各種型號的納米氧化鋅產(chǎn)品。

3.本工藝可以利用多種含鋅物料為原料，將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。

納米氧化鋅是一種面向21世紀的新型高功能精細無機產(chǎn)品，其粒徑介于1~100納米，又稱為超微細氧化鋅。由于顆粒尺寸的細微化，比表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。因而，納米氧化鋅在磁、光、電、化學(xué)、物、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域展示出廣闊的前景。本文將對本公司生產(chǎn)的納米氧化鋅從制備、性能表征、表面改性以及所開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域方面進行較為詳細的介紹。

一、納米氧化鋅的制備

氧化鋅的制備方法分為三類：即直接法（亦稱美國法）、間接法（亦稱法國法）和濕化學(xué)法。目前許多市售氧化鋅多為直接法或間接法產(chǎn)品，粒度為微米級，比表面積較小，這些性質(zhì)大大制約了它們的應(yīng)用領(lǐng)域及其在制品中的性能。我公司采用濕化學(xué)法（NPP-法）制備納米級超細活性氧化鋅，可用各種含鋅物料為原料，采用酸浸浸出鋅，經(jīng)過多次凈化除去原料中的雜質(zhì)，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙解獲得納米氧化鋅。與以往的制備納米級超細氧化鋅工藝技術(shù)相比，該新工藝具有以下技術(shù)方面的創(chuàng)新之處：

1.平衡條件下反應(yīng)動力學(xué)原理與強化的傳熱技術(shù)結(jié)合，迅速完成堿式碳酸鋅的焙解。

2.通過工藝參數(shù)的調(diào)整，可以制備不同純度、粒度及顏色的各種型號的納米氧化鋅產(chǎn)品。

3.本工藝可以利用多種含鋅物料為原料，將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。

論文關(guān)鍵詞：納米導(dǎo)線激光器；紫外納米激光器；量子阱激光器；微腔激光器；新型納米激光器

論文摘要：納米光電子技術(shù)是一門新興的技術(shù)，近年來越來越受到世界各國的重視，而隨著該技術(shù)產(chǎn)生的納米光電子器件更是成為了人們關(guān)注的焦點。主要介紹了納米光電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀。

1納米導(dǎo)線激光器

2001年，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員在只及人的頭發(fā)絲千分之一的納米光導(dǎo)線上制造出世界最小的激光器-納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外激光，經(jīng)過調(diào)整后還能發(fā)射從藍色到深紫外的激光。研究人員使用一種稱為取向附生的標準技術(shù)，用純氧化鋅晶體制造了這種激光器。他們先是"培養(yǎng)"納米導(dǎo)線，即在金層上形成直徑為20nm～150nm，長度為10000nm的純氧化鋅導(dǎo)線。然后，當(dāng)研究人員在溫室下用另一種激光將納米導(dǎo)線中的純氧化鋅晶體激活時，純氧化鋅晶體會發(fā)射波長只有17nm的激光。這種納米激光器最終有可能被用于鑒別化學(xué)物質(zhì)，提高計算機磁盤和光子計算機的信息存儲量。

2紫外納米激光器

繼微型激光器、微碟激光器、微環(huán)激光器、量子雪崩激光器問世后，美國加利福尼亞伯克利大學(xué)的化學(xué)家楊佩東及其同事制成了室溫納米激光器。這種氧化鋅納米激光器在光激勵下能發(fā)射線寬小于0.3nm、波長為385nm的激光，被認為是世界上最小的激光器，也是采用納米技術(shù)制造的首批實際器件之一。在開發(fā)的初始階段，研究人員就預(yù)言這種ZnO納米激光器容易制作、亮度高、體積小，性能等同甚至優(yōu)于GaN藍光激光器。由于能制作高密度納米線陣列，所以，ZnO納米激光器可以進入許多今天的GaAs器件不可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域。為了生長這種激光器，ZnO納米線要用催化外延晶體生長的氣相輸運法合成。首先，在藍寶石襯底上涂敷一層1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一個氧化鋁舟上，將材料和襯底在氨氣流中加熱到880℃~905℃，產(chǎn)生Zn蒸汽，再將Zn蒸汽輸運到襯底上，在2min~10min的生長過程內(nèi)生成截面積為六邊形的2μm~10μm的納米線。研究人員發(fā)現(xiàn)，ZnO納米線形成天然的激光腔，其直徑為20nm~150nm，其大部分（95％）直徑在70nm~100nm。為了研究納米線的受激發(fā)射，研究人員用Nd:YAG激光器（266nm波長，3ns脈寬）的四次諧波輸出在溫室下對樣品進行光泵浦。在發(fā)射光譜演變期間，光隨泵浦功率的增大而激射，當(dāng)激射超過ZnO納米線的閾值（約為40kW／cm）時，發(fā)射光譜中會出現(xiàn)最高點，這些最高點的線寬小于0.3nm，比閾值以下自發(fā)射頂點的線寬小1/50以上。這些窄的線寬及發(fā)射強度的迅速提高使研究人員得出結(jié)論：受激發(fā)射的確發(fā)生在這些納米線中。因此，這種納米線陣列可以作為天然的諧振腔，進而成為理想的微型激光光源。研究人員相信，這種短波長納米激光器可應(yīng)用在光計算、信息存儲和納米分析儀等領(lǐng)域中。

摘要：隨著科技和經(jīng)濟的進步發(fā)展，半導(dǎo)體器件在我們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，而在半導(dǎo)體器件中有機半導(dǎo)體應(yīng)用最為廣泛。本文即將探索和解說有機半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，揭開其神秘的面紗。該文主要從有機半導(dǎo)體同無機半導(dǎo)體的發(fā)展歷程及其其概念導(dǎo)入，其次在分析有機半導(dǎo)體的優(yōu)劣點，解說有機半導(dǎo)體的場效應(yīng)現(xiàn)象，最后以納米ZnO線(棒)的試驗解說其電學(xué)性質(zhì)

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體有機半導(dǎo)體電學(xué)性能

一、從有機半導(dǎo)體到無機半導(dǎo)體的探索

1.1有機半導(dǎo)體的概念及其研究歷程

什么叫有機半導(dǎo)體呢?眾所周知，半導(dǎo)體材料是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料，這類材料具有獨特的功能特性。以硅、鍺、砷化嫁、氮化嫁等為代表的半導(dǎo)體材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子元件、高密度信息存儲、光電器件等領(lǐng)域。隨著人們對物質(zhì)世界認識的逐步深入，一批具有半導(dǎo)體特性的有機功能材料被開發(fā)出來了，并且正嘗試應(yīng)用于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的領(lǐng)域。

在1574年，人們就開始了半導(dǎo)體器件的研究。然而，一直到1947年朗訊(Lueent)科技公司所屬貝爾實驗室的一個研究小組發(fā)明了雙極晶體管后，半導(dǎo)體器件物理的研究才有了根本性的突破，從此拉開了人類社會步入電子時代的序幕。在發(fā)明晶體管之后，隨著硅平面工藝的進步和集成電路的發(fā)明，從小規(guī)模、中規(guī)模集成電路到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展，出現(xiàn)了今天這樣的以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的電子信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，所以晶體管及其相關(guān)的半導(dǎo)體器件成了當(dāng)今全球市場份額最大的電子工業(yè)基礎(chǔ)。，半導(dǎo)體在當(dāng)今社會擁著卓越的地位，而無機半導(dǎo)體又是是半導(dǎo)體家族的重中之重。

1納米導(dǎo)線激光器

2001年，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員在只及人的頭發(fā)絲千分之一的納米光導(dǎo)線上制造出世界最小的激光器-納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外激光，經(jīng)過調(diào)整后還能發(fā)射從藍色到深紫外的激光。研究人員使用一種稱為取向附生的標準技術(shù)，用純氧化鋅晶體制造了這種激光器。他們先是"培養(yǎng)"納米導(dǎo)線，即在金層上形成直徑為20nm～150nm，長度為10000nm的純氧化鋅導(dǎo)線。然后，當(dāng)研究人員在溫室下用另一種激光將納米導(dǎo)線中的純氧化鋅晶體激活時，純氧化鋅晶體會發(fā)射波長只有17nm的激光。這種納米激光器最終有可能被用于鑒別化學(xué)物質(zhì)，提高計算機磁盤和光子計算機的信息存儲量。

2紫外納米激光器

繼微型激光器、微碟激光器、微環(huán)激光器、量子雪崩激光器問世后，美國加利福尼亞伯克利大學(xué)的化學(xué)家楊佩東及其同事制成了室溫納米激光器。這種氧化鋅納米激光器在光激勵下能發(fā)射線寬小于0.3nm、波長為385nm的激光，被認為是世界上最小的激光器，也是采用納米技術(shù)制造的首批實際器件之一。在開發(fā)的初始階段，研究人員就預(yù)言這種ZnO納米激光器容易制作、亮度高、體積小，性能等同甚至優(yōu)于GaN藍光激光器。由于能制作高密度納米線陣列，所以，ZnO納米激光器可以進入許多今天的GaAs器件不可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域。為了生長這種激光器，ZnO納米線要用催化外延晶體生長的氣相輸運法合成。首先，在藍寶石襯底上涂敷一層1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一個氧化鋁舟上，將材料和襯底在氨氣流中加熱到880℃~905℃，產(chǎn)生Zn蒸汽，再將Zn蒸汽輸運到襯底上，在2min~10min的生長過程內(nèi)生成截面積為六邊形的2μm~10μm的納米線。研究人員發(fā)現(xiàn)，ZnO納米線形成天然的激光腔，其直徑為20nm~150nm，其大部分（95％）直徑在70nm~100nm。為了研究納米線的受激發(fā)射，研究人員用Nd:YAG激光器（266nm波長，3ns脈寬）的四次諧波輸出在溫室下對樣品進行光泵浦。在發(fā)射光譜演變期間，光隨泵浦功率的增大而激射，當(dāng)激射超過ZnO納米線的閾值（約為40kW／cm）時，發(fā)射光譜中會出現(xiàn)最高點，這些最高點的線寬小于0.3nm，比閾值以下自發(fā)射頂點的線寬小1/50以上。這些窄的線寬及發(fā)射強度的迅速提高使研究人員得出結(jié)論：受激發(fā)射的確發(fā)生在這些納米線中。因此，這種納米線陣列可以作為天然的諧振腔，進而成為理想的微型激光光源。研究人員相信，這種短波長納米激光器可應(yīng)用在光計算、信息存儲和納米分析儀等領(lǐng)域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蝕刻在半導(dǎo)體片上的線路寬度將達到100nm以下，在電路中移動的將只有少數(shù)幾個電子，一個電子的增加和減少都會給電路的運行造成很大影響。為了解決這一問題，量子阱激光器就誕生了。在量子力學(xué)中，把能夠?qū)﹄娮拥倪\動產(chǎn)生約束并使其量子化的勢場稱之成為量子阱。而利用這種量子約束在半導(dǎo)體激光器的有源層中形成量子能級，使能級之間的電子躍遷支配激光器的受激輻射，這就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有兩種類型：量子線激光器和量子點激光器。

本文作者：張榮良史愛波金云學(xué)工作單位：江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

以江蘇某鐵塔廠產(chǎn)的熱鍍鋅渣為原料,其化學(xué)成分(質(zhì)量比)如表1所示。動力學(xué)實驗所用的氧化氣體用高純N2和高純O2按不同體積比例混合制得,其中4197%O2+95103%N2混合氣體的效果相當(dāng)于系統(tǒng)壓力23975Pa,4155%O2+95145%N2相當(dāng)于系統(tǒng)壓力21975Pa,4114%O2+95186%N2相當(dāng)于系統(tǒng)壓力19975Pa。熱重實驗在瑞士Mettler公司生產(chǎn)的TGA/DSC1型熱重/差示掃描量熱分析儀上進行;產(chǎn)物形貌和粒度用日本電子株式會社生產(chǎn)的JSM-7001F型熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)進行分析;產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)用島津XRD-6000X射線衍射(XRD)儀分析;產(chǎn)物中雜質(zhì)含量的測定用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(IRISAdvantage)和原子吸收光譜儀(SpectrAA220FS)。112實驗方法每次取樣品80mg左右,裝入剛玉坩堝內(nèi),輕輕敲動,盡量做到裝填厚度均勻。放入樣品后,將TGA/DSC1熱分析儀升溫到一定溫度,通入按比例配備好的氮氧混合氣體,混合氣體流量控制在50ml/min。保溫時間設(shè)定為50min。為了消除試樣量對TG曲線的影響,用A表示Zn氧化為ZnO的氧化率。Zn氧化為ZnO的氧化率可根據(jù)保溫時間內(nèi)試樣的增重率和Zn氧化為ZnO的氧化率的關(guān)系來確定。

鋅的氧化與產(chǎn)物的表征圖1表示鋅蒸氣在不同條件下的A-t曲線,圖2是對應(yīng)條件下SEM觀察到的產(chǎn)物形貌。從圖1可以看出,在保溫反應(yīng)初期,任何溫度下,隨著系統(tǒng)壓力的升高,鋅蒸氣的氧化率也隨之上升;隨著保溫時間的延長,A最大可達到019以上。而在相同的反應(yīng)溫度下,由于氧化氣氛不同,A、B、Q線出現(xiàn)了不同的規(guī)律,其中A、B線都具有一般氣)))固反應(yīng)動力學(xué)的特征,反應(yīng)遵守拋物線規(guī)律。經(jīng)SEM掃描表明,A線所得的產(chǎn)物主要為顆粒狀或無定形,B線的產(chǎn)物主要為四針狀或單針狀,分別如圖2(a)和圖2(b)所示。由圖1(a)和(b)中可以看出,當(dāng)反應(yīng)進行到某一程度時,A2、B2線的A首次超過A1、B1線,究其原因是由于在900e時,金屬Zn的蒸氣壓力很大,使金屬熔體表面致密的氧化層破裂,導(dǎo)致鋅蒸氣從反應(yīng)器中溢出,引起氧化率的降低。而在850e時,鋅蒸氣的蒸氣壓力還不至于使熔體表面的氧化層完全或大部分破裂,所以隨著反應(yīng)的進行,被氧化層包裹的未氧化的金屬Zn逐步被氧化,A逐漸升高。由此可以看出,真空限氧法制備納米氧化鋅時,并非溫度越高越好。對于A3、B3線而言,反應(yīng)溫度為800e時,金屬Zn的蒸氣壓力對致密的氧化層基本沒有作用,大部分的鋅被包裹著得不到反應(yīng),所以反應(yīng)的氧化率只有約017。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后,將表面的氧化層戳破后,證實了上述的推斷是正確的。對于圖1(c)來說,A-t的關(guān)系曲線一直處于上升趨勢。反應(yīng)剛開始時,氧化速度很快,A-t呈直線變化,反應(yīng)遵守直線規(guī)律。當(dāng)氧化率達到某一程度時,反應(yīng)速度開始降低。其原因是:一方面是金屬熔體表面開始形成致密的氧化層,阻礙了金屬Zn的大量蒸發(fā);另一方面是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的氧氣含量較少,造成氧氣含量相對于金屬Zn的氧化反應(yīng)顯得不足,反應(yīng)過程受阻。對產(chǎn)物進行SEM掃描發(fā)現(xiàn),產(chǎn)物形狀主要為短小的四針狀或單針狀,如圖2(c)所示。將上述反應(yīng)得到的產(chǎn)物進行XRD分析,如圖3所示。,表明產(chǎn)物結(jié)晶完整,晶體為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),無其它雜質(zhì)相,表明產(chǎn)物的純度很高。進一步分析原料中所含雜質(zhì)在產(chǎn)物中的含量,結(jié)果見表2,表明產(chǎn)物的純度\99198%,雜質(zhì)的含量很低。212反應(yīng)機理的推斷由圖1(c)可看出,鋅蒸氣與氧氣反應(yīng),當(dāng)二者的分壓都保持不變時,A-t的關(guān)系曲線是按直線變化的,此時的反應(yīng)速度取決于金屬Zn的蒸發(fā)速度。A曲線和B曲線的情況則比較復(fù)雜,需進一步分析以確定氧化反應(yīng)的機理,為此以900e時的數(shù)據(jù)為例進行分析。由熱分析動力學(xué)可知,當(dāng)某一反應(yīng)遵循一種動力學(xué)規(guī)律時,所有的實驗數(shù)據(jù)連接后應(yīng)是一條直線?，F(xiàn)用雙對數(shù)lnln法對A1線所對應(yīng)的數(shù)據(jù)作圖發(fā)現(xiàn),實驗數(shù)據(jù)連線后不是一條直線,如圖4所示。由圖4可以推斷,鋅蒸氣的氧化反應(yīng)過程具有不同的動力學(xué)規(guī)律,在轉(zhuǎn)折點前后,分別由不同的動圖4lnln分析圖Fig14Diagramoflnlnanalysis力學(xué)規(guī)律控制。分別對AB和BC兩個直線段作線性回歸,得到各自的斜率為1107和0157,對照各種動力學(xué)規(guī)律的斜率[17],可斷定AB段受R3模式(收縮球狀模型)控制。因為斜率為0157的動力學(xué)函數(shù)有兩個(D2、D4)但AB段是受R3控制的,所以可以推斷BC只能是受D4(三維擴散模型)支配,而不是由二維擴散模型D2控制。參照上述分析方法,對其他的A線和B線進行研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)果都一樣,即金屬Zn在氧化前期受R3控制,后期由D4支配。213氧化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的計算由圖4可得反應(yīng)過程的動力學(xué)規(guī)律的轉(zhuǎn)變時間。由于AB直線段受R3模型控制,而BC段是由D4模型支配,則其動力學(xué)微分方程dAdt=3k1(1-A)2/3(R3)dAdt=32k[(1-A)1/3-1]-1(D4)(1)對式(1)積分得1-(1-A)1/3=k1t(R3)1-2A/3-(1-A)2/3=kt(D4)(2)分別作1-(1-A)1/3和t、1-2A/3-(1-A)2/3和t的關(guān)系圖,從直線斜率即可求得氧化前期的反應(yīng)速度常數(shù)k1和k2。所得結(jié)果列于表3。即可分別求得活化能E和頻率因子A。將所得結(jié)果列于表4。

(1)以熱鍍鋅渣為原料,以空氣為氧源,采用真空限氧法制備的納米氧化鋅結(jié)晶完整,晶體為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),純度\99198%。(2)當(dāng)氧化反應(yīng)遵守拋物線規(guī)律時,納米氧化鋅的形貌主要為顆粒狀、無定形、四針狀或單針狀;當(dāng)氧化反應(yīng)遵守直線規(guī)律時,產(chǎn)物主要為短小的四針狀或單針狀。(3)在鋅氧化反應(yīng)前期和后期分別受收縮球狀模型R3和三維擴散模型D4控制,表觀活化能分別為10113~12211kJ/mol和11112~14314kJ/mol。

1電子信息智能紡織品導(dǎo)電材料的種類

依據(jù)導(dǎo)電體不同對復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的分類見圖1。圖1依據(jù)導(dǎo)電體不同對復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的分類用于制備電子信息智能紡織品的導(dǎo)電高分子材料稱為導(dǎo)電聚合物，其具有明顯的聚合物特征，且若在兩端加上一定電壓，有明顯的電流通過。依據(jù)材料的組成，可以將導(dǎo)電高分子材料分為復(fù)合型和本征型兩大類［3］。前者是指將導(dǎo)電體加入到基體中構(gòu)成的復(fù)合材料，后者是指基體本身具有導(dǎo)電功能的復(fù)合材料。本文主要討論前者，按其導(dǎo)電體的不同，將導(dǎo)電材料分為4種:金屬氧化物導(dǎo)電體，碳系導(dǎo)電體，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子，金屬系導(dǎo)電體。1．1金屬氧化物導(dǎo)電體在聚合物中添加金屬氧化物可制備導(dǎo)電復(fù)合材料。一般采用的導(dǎo)電體是氧化釩、氧化鈦、氧化鋅、氧化錫等粉末物質(zhì)，目前最廣泛使用的是氧化鋅晶須(ZnOw)。1．2碳系導(dǎo)電體碳系導(dǎo)電體包括炭黑、石墨、碳纖維和碳納米管。炭黑是一種天然的半導(dǎo)體材料，能夠大幅度調(diào)整復(fù)合材料的電阻率(1～108Ω•cm)，如采用高溫氣相氧化和石墨化對炭黑進行處理，可以提高炭黑的比表面積和一定量炭黑吸收鄰苯二甲酸二丁酯的體積值，降低表面基團特別是含氧基團的含量，改善復(fù)合材料的導(dǎo)電性［3］。石墨是自然界發(fā)現(xiàn)的最硬的材料，具有很好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能，利用石墨制備的復(fù)合材料，如尼龍/石墨、聚苯胺/石墨復(fù)合材料均具備良好的導(dǎo)電能力。碳纖維的導(dǎo)電性能介于炭黑和石墨之間，其體積電阻率約為1200×10－6～300×10－6Ω•cm。在復(fù)合材料中，碳纖維可使其形成的導(dǎo)電滲濾通道的臨界體積分數(shù)很低，達到很高的導(dǎo)電性能所需的填充量很小［4］。碳納米管是一種新型的導(dǎo)電體，在納米纖維含量為0．5%～10%、碳納米管質(zhì)量分數(shù)為0．1%～0．5%時，復(fù)合材料具有很高的導(dǎo)電性能。1．3結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子使用較多的是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等導(dǎo)電物質(zhì)，這些高聚物不需要加入其他導(dǎo)電性物質(zhì)而依靠本身結(jié)構(gòu)即具有導(dǎo)電性。1．4金屬系導(dǎo)電體金屬系導(dǎo)電體包括純金屬粉末和金屬纖維?，F(xiàn)階段應(yīng)用最廣的金屬粉末是鐵粉和銅粉。一般情況下，金屬粉末的體積分數(shù)達到50%，會使導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率達到要求。將金屬纖維填充到聚合物基體中，可制成導(dǎo)電性能優(yōu)異的導(dǎo)電復(fù)合材料，其體積電阻率1．0×10－3～106Ω•cm。目前應(yīng)用較多的金屬纖維有銅纖維、不銹鋼纖維和鐵纖維等［5］。

2電子信息智能紡織品導(dǎo)電材料的制備

近年來，研究人員在電子信息智能紡織品導(dǎo)電材料的制備方面做了大量研究，筆者通過分析歸納將不同導(dǎo)電材料的制備方法分為4類，如圖2所示。2．1混入法2．1．1編織法將導(dǎo)電紗線整合在織物結(jié)構(gòu)中LiuY．［6］等人設(shè)計出一種應(yīng)用在智能紡織品上的柔性可伸縮的磷酸鐵鋰電池，將LiFePO4作為陰極，Li4Ti5O12作為陽極，固體聚氧化乙烯電解質(zhì)作為分離層鋪在陰極和陽極之間，然后將這3層放置在液體聚合物溶液中，在50℃下使溶液蒸發(fā)，最后3層合并在一起成為一個電池條。由于該種材料具有熱塑性，故此條狀電池可以被切斷或者拉伸，并混入織物中。據(jù)報道，單個的電池條只能提供約0．3V的電壓，若將8個聚合物電池條與棉布材料編織在一起(見圖3)，用銅和鋁作為導(dǎo)電線把它們串聯(lián)起來，可以支持1個3V的發(fā)光二極管(LED)持續(xù)發(fā)光數(shù)小時(見圖4)。圖3電池條織入棉織物形成的導(dǎo)電線程圖48個聚合物電池條供1個3伏LED燈發(fā)光KinkeldeiT．［7］等人提出一種紡織品一體化的電子鼻系統(tǒng)織物(見圖5)，將4種非導(dǎo)電聚合物分別在四種相應(yīng)的溶劑中溶解，同時加入炭黑作為導(dǎo)電的填料，利用超聲波震蕩使顆粒分散均勻，從而制成4種不同聚合物復(fù)合材料的氣體傳感器。當(dāng)氣體傳感器吸收有機溶劑后膨脹，聚合物內(nèi)部的炭黑填料顆粒之間的距離會增加，使傳感器的電阻發(fā)生變化。據(jù)報道，若使用柔性聚合物基板作為氣體傳感器的載體，將柔性聚合物基板形成的薄膜條(見圖6)作為襯緯織入織物，在經(jīng)向織入導(dǎo)電絲與柔性薄膜條接觸，檢測接觸點的電阻變化，可以識別不同的溶劑蒸汽并對其進行分類。圖5被織入織物的電子鼻系統(tǒng)圖6基于柔性聚合物基材制成的薄膜條ZyssetC．［8］等人選用柔性塑料基板作為電子元件的載體，將它們切成條狀編織進紡織品。通過織入導(dǎo)線，在導(dǎo)線、條狀柔性塑料基板以及接觸點之間形成相互連接而成的總線拓撲型的編織網(wǎng)絡(luò)(見圖7)。據(jù)報道，導(dǎo)線和柔性塑料基板之間的接觸點可承受20N的剪切應(yīng)力，若將溫度傳感器集成到條狀塑料基板上，織物的抗彎剛度將提高30%。圖7帶有導(dǎo)條和導(dǎo)線的機織物照片2．1．2改變紗線結(jié)構(gòu)設(shè)置導(dǎo)電層和不導(dǎo)電層Gu，J．F．［9］等人開發(fā)出一種高靈活度的、基于導(dǎo)電聚合物而制備的具有高電容性能的纖維。通過在兩個低密度聚乙烯的絕緣片之間添加一種導(dǎo)電聚合物，從而創(chuàng)建一個簡單的卷狀電容器，然后把它們卷成一個圓柱體，放進高密度聚乙烯。通過加熱，經(jīng)小孔噴出紡絲，形成一個直徑小于1mm的纖維。據(jù)報道，該電容纖維(見圖8)容納電荷的能力相當(dāng)于同軸電纜的1000倍。圖8中心具有兩個電極的圓柱形電容器纖維GuoL．［10］等人設(shè)計了一種基于針織物的傳感器，將不銹鋼纖維作為導(dǎo)電紗線的外包紗線，將聚酰胺/萊卡的混合紗線作為芯紗，制作具有導(dǎo)電性能的包芯紗，然后制成針織物并測量其導(dǎo)電性能。據(jù)報道，以聚酰胺/萊卡混合紗線作為芯紗制成的針織物，其導(dǎo)電性能相對于以聚酰胺單一纖維作為芯紗制成的針織物有所提高。BaeJ．［11］等人提出一種用于操作電容式觸摸屏面板的導(dǎo)電織物，將鍍銀的尼龍絲作為芯絲，將50/50棉/羊毛混紡紗作為外包纖維，利用傳統(tǒng)的環(huán)錠細紗機制造導(dǎo)電紗線(見圖9)。據(jù)報道，使用該種導(dǎo)電紗線可以織成具有導(dǎo)電性能的緯編針織物，采用該種緯編針織物制作的手套?？捎糜谠跇O端寒冷的氣候下操作電容式觸控面板的屏幕。圖9導(dǎo)電的環(huán)錠紡包芯紗的橫截面2．2化學(xué)鍍法張碧田［12］等人選用尼龍織物作為待鍍織物，經(jīng)表面粗化、膠體鈀溶液活化及解膠處理后，進行化學(xué)鍍鎳。據(jù)報道，鍍層中磷含量較低，有利于改善鍍鎳織物的導(dǎo)電性能，提高其電磁屏蔽的效果。甘雪萍［13］等人將滌綸作為基布在一定濃度的NaOH溶液中浸泡去油，然后在含有強氧化性的酸性KMnO4溶液中進行粗化處理，經(jīng)SnCl2和HCl的敏化處理以及PdCl2和HCl的活化處理后，再進行化學(xué)鍍銅和化學(xué)鍍鎳。據(jù)報道，織物的表面比電阻隨著鍍銅量的增加而顯著減小，鎳磷合金鍍層質(zhì)量的增加只能使織物表面電阻略有下降，見圖10。纖維表面隨著銅的不斷沉積而變得光滑，但是鍍銅時間達到15min時，纖維表面開始出現(xiàn)一些圓形的瘤子，并且經(jīng)過化學(xué)鍍鎳處理后不能被鎳層覆蓋。圖10織物化學(xué)鍍銅、鎳后的SEM照片2．3聚合法2．3．1氣相沉積聚合法楊楠［14］設(shè)計出一套制備聚吡咯導(dǎo)電織物的方案，以緯平針織物作為基布，經(jīng)過NaOH溶液的去油處理后，將試樣經(jīng)過一定濃度的對甲苯磺酸水溶液進行摻雜劑摻雜處理，再將試樣經(jīng)過一定濃度的FeCl3•6H2O乙醇溶液進行氧化劑摻雜處理，最后讓吡咯蒸汽緩慢均勻地沉積在處理過的織物試樣上，得到聚吡咯導(dǎo)電織物。2．3．2現(xiàn)場吸附聚合法狄劍鋒［15］等人選定以錦綸/氨綸長絲共同編織的經(jīng)編針織物作為基質(zhì)，制備聚苯胺/錦綸/氨綸復(fù)合導(dǎo)電織物。首先將錦綸/氨綸織物試樣浸入苯胺單體溶液進行單體吸附處理，然后將處理后的織物置于氧化劑過硫酸銨和鹽酸反應(yīng)液中，制得墨綠色的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電織物，再用鹽酸、丙酮、去離子水分別洗滌至溶液為無色，烘干后即得到聚苯胺/錦綸/氨綸復(fù)合導(dǎo)電織物。2．3．3液相化學(xué)吸附聚合法胡沛然［16］等人以棉織物為模板，通過簡單的“浸漬－干燥”過程，制備得到規(guī)則的氧化銦錫導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，再將其與聚二甲基硅氧烷樹脂復(fù)合，得到復(fù)合柔性導(dǎo)電材料。據(jù)報道，氧化銦錫導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)/聚二甲基硅氧烷柔性導(dǎo)電復(fù)合材料彎曲后的電阻率從20Ω•cm增長到80Ω•cm，僅增加了3倍，在彎曲同樣的角度后，氧化銦錫納米顆粒/聚二甲基硅氧烷柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率從20Ω•cm快速上升到超過1000Ω•cm，增長了近50倍，導(dǎo)電性能下降非常明顯，因此得出，氧化銦錫導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的使用能夠在彎曲狀態(tài)下有效地保持材料穩(wěn)定的電學(xué)性能。2．3．4電化學(xué)聚合法Kim［17］等人采用電化學(xué)聚合法對錦綸/氨綸混紡織物進行聚合，在不同的聚合條件、伸長率和重復(fù)拉伸次數(shù)下測量織物的導(dǎo)電性能。據(jù)報道，織物伸長率在40%時，其導(dǎo)電靈敏度達到最大，如果再增加則伸長率變化不明顯。導(dǎo)電織物的導(dǎo)電率會隨著拉力的增加而稍微下降。2．4納米涂層整理LimZ．H．［18］等人提出一種氧化鋅納米棒導(dǎo)電紡織品，讓氧化鋅納米棒在普通的棉織物纖維上均勻生長，最后得到高結(jié)晶度的納米棒導(dǎo)電織物。經(jīng)過機械性能測試可知，納米棒織物有較強的抗壓和耐水洗性能，在室溫下，該導(dǎo)電織物可用于氣體和光學(xué)傳感器，用來檢測氫氣和紫外線。ZhangW．［19］等人用單壁碳納米管制備導(dǎo)電紗線，使用聚乙烯亞胺對棉紗進行預(yù)處理，用以提高碳納米管的親和力，然后將基于碳納米管制備得到的導(dǎo)電紗線作為化學(xué)電阻，通過檢測其電阻變化，可以在室溫下檢測氨氣的濃度，制成氨氣傳感器，見圖11。

3結(jié)語

微電子和納米技術(shù)的快速發(fā)展為電子信息智能紡織品領(lǐng)域帶來了更多的機會，使電子信息智能紡織品的開發(fā)有了更廣闊的空間。導(dǎo)電紗線的織入及縫入、包芯紗導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分的設(shè)計、納米涂層整理技術(shù)以及傳感器和電池技術(shù)的探索，將會成為未來的研究方向。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

的鎢產(chǎn)業(yè)目前有規(guī)模以上企業(yè)5家，即鎢業(yè)有限公司、鎢業(yè)有限公司、礦業(yè)有限公司、鎢礦、鎢業(yè)有限公司。主要產(chǎn)品仍為鎢精礦和APT。2011年預(yù)計完成工業(yè)增加值3.8億元，主營業(yè)務(wù)收入15億元，利稅1.4億元。另外，還有從事鎢的貿(mào)易企業(yè)5戶。

二、發(fā)展目標

力爭到2016年實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入50億元，工業(yè)增加值達到12.5億元，利稅總額4億元，三項指標年均增長25%以上。

三、發(fā)展定位

以現(xiàn)有鎢企業(yè)為基礎(chǔ)，加大——黃沙地區(qū)鎢礦資源勘查力度，積極推動建立國家、省、市、縣和企業(yè)聯(lián)動的鎢儲備體系，加快企業(yè)重組，重點發(fā)展多種晶形（單晶、復(fù)晶、球型等）和超細APT、超細粒、碳化鎢粉、納米和超粗級鎢粉等產(chǎn)品；在控制鎢精礦生產(chǎn)總量和鎢冶煉產(chǎn)品能力的基礎(chǔ)上，以發(fā)展硬質(zhì)合金及刀鉆具為核心，重點發(fā)展超細和納米硬質(zhì)合金、功能梯度硬質(zhì)合金、硬面材料、特種鎢絲、鎢基復(fù)合材料、鎢基高相對密度合金、高純異型鎢材、添加稀土的鎢系列材料及其他特大特異型鎢制品。

摘要：以魔芋葡甘聚糖、鈦酸鉀晶須、納米氧化鋅為原料制得抗菌劑，與經(jīng)過預(yù)處理的聚酯干切片、分散劑、色母粒混合，經(jīng)熔融紡絲、分絲鋪網(wǎng)、針刺加固，最終得到有色抗菌聚酯長絲非織造布。詳細介紹了該非織造布的生產(chǎn)流程及工藝，并對其抗菌性能和力學(xué)性能進行了測試。結(jié)果表明，該工藝流程短、原料適應(yīng)性強、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單同時造價便宜，市場前景廣闊。

關(guān)鍵詞：聚酯長絲非織造布；紡黏針刺非織造布；抗撕裂；抗菌性能

胎基布作為防水卷材的主要胎基材料，在建筑行業(yè)應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的胎基布用非織造布對抗菌性并無要求，但是隨著社會的進步，應(yīng)用于衛(wèi)生領(lǐng)域的建材鋪裝也開始關(guān)注相關(guān)施工材料的抗菌要求。由于在人類生存環(huán)境中，霉菌、真菌和細菌等微生物無處不在。盡管不同工藝生產(chǎn)出的非織造布在改善環(huán)境衛(wèi)生、防止細菌和病毒交叉感染等方面取得了良好的效果，但是也為微生物提供了最佳的營養(yǎng)源和繁衍條件。在適宜的條件下，微生物將在非織造布上繁殖和積累，從而產(chǎn)生難聞的氣味、色斑和不雅的外觀，而且有時還會影響產(chǎn)品的功能。正是由于這些微生物的存在及其所引發(fā)的不良后果，給非織造布工業(yè)帶來了嚴重的影響。聚酯非織造布傳統(tǒng)抗菌處理一般采用后整理技術(shù)，即通過在織物表面涂層或浸漬方式，使材料表面形成抗菌層。但其加工過程中存在三廢現(xiàn)象，且非織造布的耐洗性及抗菌效果持久性較差。磁控濺射的方法近年來也被采用，但相對處理成本較高。魔芋葡甘聚糖不僅天然安全，其表面具有大量活潑羥基，其制成的抗菌劑可以賦予非織造布良好的抗菌性能，而且整個過程符合綠色環(huán)保的要求，不會在后道加工過程中產(chǎn)生三廢，可以降低產(chǎn)品對大自然的危害，且聚酯材質(zhì)可以多次循環(huán)使用，一定程度上也保障了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。目前各項基礎(chǔ)民生工程的建設(shè)對制造產(chǎn)品的要求也在提高，越來越注重環(huán)保和健康，胎基布用高強抗菌聚酯長絲非織造布的研發(fā)，降低了產(chǎn)品對大自然的危害，保障了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，同時提高了產(chǎn)品的附加值，增強了企業(yè)競爭力，為公司的可持續(xù)發(fā)展鋪平了道路。

1工藝探討

1.1抗菌劑制備

魔芋葡甘聚糖天然安全，其表面具有大量活潑羥基，能溶解在乙醇水溶液中。在硅烷偶聯(lián)劑KH550的作用下，其與鈦酸鉀晶須、納米氧化鋅的結(jié)合程度極高，分子間基團的相互作用力強，不僅可以減小納米氧化鋅團聚程度，而且可以相互結(jié)合形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[1]。將100kg質(zhì)量分數(shù)為50％的乙醇溶液加熱至66℃，加入3.5kg魔芋葡甘聚糖攪拌均勻，然后加入0.5kg硅烷偶聯(lián)劑KH550攪拌40min，攪拌速度為3000r/min，回流加熱至140℃，加入12kg鈦酸鉀晶須、2kg納米氧化鋅劇烈攪拌6min，攪拌速度為9500r/min，靜置，過濾，75℃干燥，研磨，過篩得到抗菌劑。