新型功能材料制备原理与工艺PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 新型功能材料概述 1

1.2 新型功能材料的应用 2

1.3 新型功能材料的发展前景 3

第2章 超细粉体制备原理与工艺 5

2.1 机械粉磨法 5

2.1.1 普通机械粉磨法及其原理 5

2.1.2 其他机械粉磨法 5

2.2 固相法 8

2.2.1 固相反应法 8

2.2.2 固相热分解法 10

2.2.3 固态置换法 10

2.2.4 自蔓延高温合成法 11

2.2.5 机械合金化法 13

2.3 气相法 14

2.3.1 气相化学反应法 14

2.3.2 激光诱导化学气相沉积法 17

2.3.3 等离子体法 19

2.3.4 化学蒸发凝聚法 21

2.3.5 物理气相沉积法 22

2.4 液相法 24

2.4.1 沉淀法 24

2.4.2 溶胶-凝胶法 29

2.4.3 微乳液法 37

2.4.4 水热法 40

2.4.5 低温燃烧合成法 45

2.5 溶剂蒸发法 47

2.5.1 酒精干燥法 48

2.5.2 冷冻干燥法 49

2.5.3 热煤油干燥法 50

2.5.4 喷雾干燥法 50

2.5.5 喷雾热分解法 51

2.5.6 喷雾反应法 52

2.6 凝胶固相反应法 55

第3章 功能陶瓷制备原理与工艺 56

3.1 功能陶瓷设计的基本框架 56

3.2 原料粉体的处理 57

3.2.1 粉体颗粒尺寸和比表面测定 57

3.2.2 粉体混磨 58

3.3 成形 58

3.3.1 粉体成形的添加剂 58

3.3.2 模压成形 60

3.3.3 等静压成形 62

3.3.4 可塑成形 68

3.3.5 胶态成形 71

3.3.6 原位凝固胶态成形 81

3.4 坯体的干燥 91

3.4.1 干燥目的 92

3.4.2 干燥机理 92

3.4.3 干燥法 95

3.4.4 干燥参数的确定 97

3.4.5 坯体干燥与烧结的收缩率 98

3.5 烧结 99

3.5.1 烧结法 99

3.5.2 烧结的影响因素 105

3.6 陶瓷显微结构的变化 106

3.7 烧结后材料的加工处理及几何检测 109

3.7.1 加工处理 109

3.7.2 几何检测 109

第4章 功能薄膜制备原理与工艺 111

4.1 功能薄膜所用基片及其处理方法 111

4.1.1 基片的类型 111

4.1.2 基片的清洗 117

4.1.3 基片的表面处理 118

4.2 真空蒸镀法成膜 122

4.2.1 蒸发过程 123

4.2.2 蒸发源 124

4.2.3 化合物的蒸镀法 127

4.3 溅射法成膜 128

4.3.1 溅射法的基本原理 129

4.3.2 二极辉光放电型溅射成膜 131

4.3.3 二极磁控溅射成膜 133

4.3.4 三极或四极等离子体溅射成膜 135

4.3.5 离子束溅射成膜 135

4.4 分子束外延生长法成膜 136

4.4.1 分子束外延生长法的特点 137

4.4.2 分子束外延法的装置 137

4.4.3 分子束外延生长法制备Ⅲ-ⅤA族半导体薄膜 138

4.4.4 分子束外延生长法制备Ⅲ-ⅤA族以外元素半导体薄膜 139

4.5 薄膜的生长过程及分类 141

4.5.1 核生长型 142

4.5.2 层生长型 143

4.5.3 层核生长型 143

4.6 液相外延法成膜 145

4.6.1 倾浸法 145

4.6.2 滑浸法 145

4.6.3 顶浸法 146

4.7 影响薄膜结构的因素 147

4.7.1 蒸发速率的影响 147

4.7.2 衬底温度的影响 147

4.7.3 蒸发原子入射方向的影响 148

4.7.4 真空度的影响 149

4.8 化学气相沉积法成膜 149

4.8.1 CVD反应原理 150

4.8.2 影响CVD薄膜的主要参数 152

4.8.3 CVD设备 154

4.8.4 等离子体强化CVD法 156

4.8.5 有机金属化学气相沉积法成膜 158

4.9 溶胶-凝胶法成膜 162

4.9.1 制膜工艺 162

4.9.2 溶胶-凝胶法成膜的应用前景 165

4.10 脉冲激光沉积法成膜 166

4.10.1 基本原理及相关物理过程 166

4.10.2 特点与优势 167

4.10.3 影响膜质量的主要因素及其分析 168

4.11 离化团簇束法成膜 170

4.11.1 基本原理 170

4.11.2 薄膜生长机理 171

4.11.3 ICB法的应用 173

4.12 朗格缪尔-布洛吉特法成膜 174

4.13 薄膜材料的设计 179

第5章 新型碳材料制备原理与工艺 181

5.1 碳纳米管的制备工艺 181

5.1.1 石墨电弧法 182

5.1.2 激光蒸发法 183

5.1.3 化学气相沉积法 184

5.1.4 其他方法 186

5.1.5 碳纳米管阵列的制备工艺 187

5.1.6 碳纳米管宏观体的制备工艺 190

5.1.7 特殊形状螺旋碳纳米管的制备工艺 193

5.1.8 掺杂碳纳米管的制备工艺 195

5.2 石墨烯的制备工艺 196

5.2.1 石墨烯制备工艺概述 196

5.2.2 微机械剥离工艺 197

5.2.3 超声剥离工艺 198

5.2.4 静电沉积剥离工艺 201

5.2.5 超临界二氧化碳剥离工艺 202

5.2.6 热淬火剥离工艺 202

5.2.7 切割碳纳米管工艺 202

5.2.8 外延法制备石墨烯 203

5.2.9 化学气相沉积法 204

5.2.10 氧化石墨烯制备工艺 205

5.2.11 石墨烯转移工艺 206

5.2.12 氟化石墨烯制备工艺 208

5.2.13 三维结构石墨烯制备工艺 213

5.2.14 石墨烯-碳纳米管复合材料制备工艺 219

5.2.15 石墨烯纤维制备工艺 220

5.3 碳纳米球的制备工艺 222

5.3.1 溶剂（水）热法 223

5.3.2 气相沉积法 224

5.3.3 聚合物热解法 231

5.3.4 电弧放电法 233

5.3.5 激光烧蚀法与等离子体法 235

5.3.6 冲击压缩法 237

5.3.7 超临界流体法 237

5.3.8 介孔微球法制备工艺 238

5.3.9 碳化过程 238

第6章 单分散功能微球制备原理与工艺 241

6.1 单分散SiO2微球的制备工艺 241

6.1.1 Stober法 242

6.1.2 播种法 245

6.1.3 SiO2微球的表面修饰 246

6.2 单分散聚苯乙烯微球的制备工艺 247

6.2.1 无皂乳液聚合法 248

6.2.2 分散聚合法 249

6.3 单分散PMMA微球的制备工艺 250

6.3.1 无皂乳液聚合法 251

6.3.2 悬浮聚合法 252

6.3.3 分散聚合法 252

6.3.4 沉淀聚合法 253

6.4 核壳结构微球的制备工艺 253

6.4.1 SiO2/有机物核壳结构微球的制备工艺 254

6.4.2 SiO2/无机物核壳结构微球的制备工艺 256

6.4.3 SiO2/金属微粒核壳结构微球的制备工艺 257

6.5 椭球的制备工艺 259

6.5.1 直接合成法 259

6.5.2 机械拉伸法 260

6.5.3 Stober法 261

6.5.4 微流体法 265

6.6 空心微球的制备工艺 265

6.6.1 硬模板法 266

6.6.2 软模板法 266

6.6.3 牺牲模板法 267

第7章 一维功能材料制备原理与工艺 268

7.1 纳米管的制备工艺 268

7.1.1 化学气相沉积法 268

7.1.2 水热法 271

7.1.3 溶剂热法 273

7.1.4 阳极氧化法 276

7.1.5 溶胶-凝胶法 278

7.1.6 模板法 281

7.1.7 其他方法简介 284

7.2 纳米线的制备工艺 286

7.2.1 化学气相沉积法 286

7.2.2 溶剂热法和水热法 287

7.2.3 模板法 289

7.2.4 溶胶-凝胶法 291

7.2.5 激光烧蚀法 293

7.2.6 静电纺丝法 295

7.3 纳米棒和纳米带的制备工艺 296

7.3.1 化学气相沉积法 296

7.3.2 溶剂热法和水热法 298

7.3.3 溶胶-凝胶法 300

7.3.4 热蒸发法 303

第8章 多孔材料制备原理与工艺 307

8.1 多孔材料概述 307

8.2 有序介孔材料概述 307

8.2.1 介孔材料的形成机理 308

8.2.2 介孔材料的分类 311

8.2.3 介孔材料的应用 315

8.3 金属有机骨架 319

8.3.1 MOFs材料概述 319

8.3.2 MOFs材料的分类 319

8.3.3 MOFs的合成法 322

8.4 三维有序大孔材料及半导体三维有序大孔材料的制备工艺 331

8.4.1 三维有序大孔材料制备工艺 331

8.4.2 半导体3DOM的制备工艺 334

第9章 光子晶体的制备原理与工艺 340

9.1 物理法 341

9.1.1 光刻技术 341

9.1.2 全息光刻法（激光全息干涉法） 342

9.1.3 电子束扫描法 346

9.1.4 飞秒激光双光子聚合法 347

9.1.5 纳米压印技术 348

9.2 自组装法 348

9.2.1 重力沉降自组装法 349

9.2.2 离心和过滤沉降自组装法 350

9.2.3 电泳沉积自组装法 350

9.2.4 静电力自组装法 351

9.2.5 模板定向自组装法 351

9.2.6 垂直沉积自组装法 353

9.2.7 恒温减压垂直沉积自组装法 356

9.2.8 环形垂直沉积自组装法 358

9.2.9 提拉自组装法 358

9.2.10 旋涂和喷涂自组装法 362

9.2.11 水平自组装法 364

参考文献 366

名词索引 404