纳米压印技术
纳米压印及其加工技术
摘要：纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法。米压印可望成为一种工业化生产技术, 从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。讲解了纳米压印相关技术种类，技术发展程度，及未来发展方向和应用前景。
关键词：纳米压印；影响因素；产业化发展
7月16日，王旭迪老师在我校格物楼二楼学术报告厅开展一场主题报告，本次报告主题为“纳米压印及其加工技术”。我专业80余人参加了此次报告会。
王老师讲解了纳米压印技术的分类、原理，以及此项技术的发展历程和应用前景。
一、纳米压印的技术方法
纳米压印技术最早由Stephen Y Chou教授在1995年率先提出,这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。纳米压印技术的定义为:不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形,而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。
纳米压印技术是一种目前在国际上引起普遍关注的具有超高分辨率的新纳米光刻方法, 可以在柔性聚合物等薄膜上形成分辨率小于10nm 的大面积三维人工结构。纳米压印分为两步: 压印和图形的转移。将模版与基片进行对准, 基片由硅片和聚合物形成的抗蚀层组成。通常热压印中抗蚀层为传统光刻胶聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA) ,且压印前已经均匀固化在硅片上。然后加压,使模版上的微细图形转移到抗蚀剂上。最后进行脱模分离, 使模版与抗蚀层分离。后续工艺为采用反应离子刻蚀(RIE)将残余层除去。这就完成了整个压印过程。
传统纳米压印技术主要有三种:热塑纳米压印技术、紫外固化压印技术和微接触纳米压印技术。
1.1 热塑纳米压印技术
热塑纳米压印技术主要的工艺流程:制备高精度掩模板,一般采用硬度大和
化学性质稳定的SiC、Si
3N
4
、SiO
2
,利用电子束蚀刻技术或反应离子蚀刻技术来
产生图案；利用旋涂的方式在基板上涂覆光刻胶,常见的是PMMA和PS；加热至光刻胶的玻璃化转换温度(T g)之上50℃～100℃,然后加压(500kPa～1 000kPa)于模板并保持温度和压力一段时间,液态光刻胶填充掩模版图形空隙；降低温度至T g以下后脱模,将图形从模板转移到基片上的光刻胶；采用反应离子刻蚀去除残留光刻胶,就将图形转移到基板上。为了减小空气气泡对转移图案质量的影响,整个工艺过程都要在小于1Pa的真空环境中进行。
1.2 紫外固化纳米压印技术
紫外固化纳米压印技术由德州大学C GWillson教授提出。主要工艺过程：先制备高精度掩模板,而且要求掩模板对紫外光是透明的,一般采用SiO
2
材质作为掩模版；在基板上旋涂一层液态光刻胶,光刻胶的厚度为600nm～700nm,光刻胶要求黏度低,对紫外光敏感；利用较低压力将模板压在光刻胶之上,液态光刻胶填满模板空隙,从模板背面用紫外光照射,紫外光使光刻胶固化；脱模后用反应离子蚀刻方式除去残留光刻胶,将图案从模板转移到基板上。压印过程如图1-1所示。
紫外固化纳米压印技术与热塑压印技术相比不需要加热,可以在常温下进行,避免了热膨胀因素,也缩短了压印的时间；掩模板透明,易于实现层与层之间对准,层与层之间的对准精度可以达到50 nm,适合半导体产业的要求。但紫外固化纳米压印技术设备昂贵,对工艺和环境的要求也非常高；没有加热的过程,光刻胶中的气泡难以排出,会对细微结构造成缺陷。生产中常常采用紫外固化纳米压印技术和步进技术相结合,形成步进式快闪纳米压印技术,工艺过程如图1-2所示。该方法采用小模板分步压印紫外固化的方式,大大提高了在基板上大面积压印转移的能力,降低了掩模板制造成本,也降低了采用大掩模板带来的误差。但此方法对位移定位和驱动精度的要求很高。
图1-1紫外固化纳米压印流程
图 1-2步进式快闪纳米压印技术工艺流程
1.3 微接触压印技术
微接触压印技术有两种实现方法,分别为微接触纳米压印技术和毛细管微模版法。
微接触纳米压印技术由哈佛大学的Whitesides GM等人提出,工艺过程:用光学或电子束光刻技术制得掩模板,用一种高分子材料(一般是PDMS)在掩模版中固化脱模后得到微接触压印所需的模板；将模板浸没到含硫醇的试剂中；再将PDMS模板压在镀金的衬底上10s～20s后移开,硫醇会与金反应生成自组装的单分子层SAM,将图形由模板转移到衬底上。后续处理工艺有两种:一种是湿法蚀刻,
将衬底浸没在氰化物溶液中,氰化物使未被SAM单分子层覆盖的金溶解,这样就实现了图案的转移；另一种是通过金膜上自组装的硫醇单分子层来链接某些有机分子,实现自组装,此方法最小分辨率可以达到35nm,主要用于制造生物传感器和表面性质研究等方面。压印过程如图1-3所示。
图 1-3微接触纳米压印工艺流程
毛细管微模版法由微接触纳米压印技术发展而来,掩模板制作的方式与微接触压印技术相同；模板放置在基板之上,将液态的聚合物(一般为聚甲基丙烯酸)滴在模板旁边,由于虹吸作用,聚合物将填充模板的空腔；聚合物固化后脱模,再经过蚀刻就将图案从模板转移到基板上。工艺过程如图1-4所示。
图 1-4毛细管微模版制法工艺流程
二、影响纳米压印图形精度的因素
2.1 温度
热塑纳米压印技术的温度要控制在适当的范围。如果温度太低, 聚合物的流动性不够, 且可逆流动所占的比例较大,撤模后图形的变形较大；如果温度太高,可能破坏聚合物分子链本身的结构, 使图形区域产生较多缺陷。聚合物的松弛时间和粘度的比率随温度的变化方程为：
log(τ/τ
0)=log(η/η
)=(-C
1
(T-T
))/(C2+(T-T
)) （公式2-1）
式中:τ为聚合物的松弛时间,η为聚合物的粘度,T为绝对温度；τ
0和η
分
别为在参考温度下τ和τ
0的取值；在温度T
= Tg(聚合物的玻璃化转变温度)
时, 常数C
1= 17.44K, C
2
= 51.6K。从这个方程可以看出, 升高温度比增加时间更
有效, 因为聚合物粘度的比率随温度呈指数关系变化。通常加热的最高温度比T
g
高50~100℃,对PMMA体系, 比T
g
高90℃能获得最好的压印效果。在热压印过程中,模版和基片的温度要升至抗蚀层聚合物的玻璃态温度以上,在压力的作用下使聚
合物流动成型, 在压印结束后又降至常温。这就要求模版材料要有较低的热膨胀系数,以避免热膨胀程度的不同而导致图形变形。
2.2 压印时间
如果压印的时间不够, 聚合物填充不完全, 就会严重影响压印图形的精度；如果压印时间过长, 将影响压印的效率。L.J.Heyderman 等推导了聚合物完全转移形成压印图形所需时间的计算公式:
t f =（η
S2/2P）（1/h
f
2-1/h
2）（公式2-2）
其中t
f 为压印时间, η
为聚合物粘度,S为图形化面积, h
f
为压印后聚合物高
度, h
为初始聚合物高度, P为压力当聚合物的种类、厚度、模板的尺寸以及压
力一定时, 压印时间就依赖于聚合物的粘度, 而聚合物的粘度依赖于压印的温度和聚合物的平均分子量。升高温度和减小聚合物的平均分子量都会减小聚合物的粘度, 从而缩短压印时间。在不破坏化学键的情况下, 压印温度越高, 平均分子量越小, 压印时间越短。然而平均分子量太低, 则聚合物很脆, 在撤模时容易损伤模版和基片。对于我们通常用的PMMA, 它的玻璃化转变温度为105℃, 当压印温度从室温升到200℃ , 再降温到105℃以下, 压印时间为5~ 10min。
2.3 压力
传统平板直接加压方式中, 压力分布为模版中心部分大, 靠近模版边缘处小；模版面积越大, 保证压力均匀就越困难。而其对压印图形的主要影响有: 压力不均匀会使模版变形, 导致压印图案变形,图案分布均匀性差；当模版为脆性材料时( 例如硅晶片、玻璃) , 压力不均匀很容易导致破裂。压力的大小也直接影响了压印的速度, 从而影响压印的效率。H.C.Scheer等根据水流体力学推导了热压印的速度计算公式:
v(t)≈P
eff
h3(t)/ηR2（公式2-3）其中v(t) 为压印速度,h(t)为初始聚合物高度,R为模板的半径,η为聚合
物粘度, P
eff
为有效压力,即模板实际和聚合物接触部分面积所承受的压力。如果
在压印过程中施加的外压为P,在聚合物没有完全填充模版的空腔时, P
eff
> P,一
旦模版空腔被全部填充, 则P
eff
= P。从这个方程可以看出,当聚合物的高度和聚
合物的粘度以及模版的尺寸一定时,增加外压,减小接触面积,即增加有效压力可以提高压印速度。
2.4 模版的抗粘性
在撤模中, 当抗蚀层聚合物粘附在模版上时,就会污染模版、损坏压印图形。因而希望模版自身对聚合物有良好的抗粘性, 通常做法为在模版表面旋涂一层均匀的防粘层。为了不影响图案的分辨率,防粘层厚度越薄越好,例如图形特征尺寸在10nm以下的模版其防粘层厚度最好小于2nm。通常防粘层材料有金属(Cr、Ni、Al)、含氟聚合物或长链硅烷。Cr模版本身具有很好的抗粘性, 这是因为其金属表面能低、表面张力小,对聚合物表现为疏水性和化学惰性。
2.5 抗蚀层聚合物
抗蚀层聚合物的材料和特性决定了其对纳米压印图形精度有一定的影响。热压印中抗蚀层的工作机理可简单描述为通过加热使抗蚀层具有流动性,经过加压使抗蚀层填充到模版图案间隙里,再经过冷却使抗蚀层固化便可达到转印图形的目的。总之,纳米压印技术虽然类型不同,但都是利用抗蚀层为图形转印中介,使之经过流动、压印填充、固化这个过程,形成纳米微结构。图2-9为聚合物的填充过程示意图。
图 2-9(a) 理想状态下聚合物的填充过程
图 2-9(b) 高分子的聚合物填充过程
图2-9(a)为理想状态下聚合物的填充过程。假设抗蚀层材料在液态状态下类似为水分子,具有不可压缩性和很好的流动性,且该分子的尺寸远远小于压印图案的最小线宽。在压力作用下液态材料流入模版图案间隙内,而多余的材料则通过残留层流入其它模版图案间隙内或流出压印区域。并且经过冷却,固化图案材料密度一致。然而当前抗蚀层的材料主要为高分聚合物, 其分子尺寸的大小就远远超过压印图案的间隙。因而高分子的聚合物填充过程与理想状态下的填充过程有本质区别。图2-9(b)为高分子聚合物的填充过程。随着升温, 高分子聚合物的分子链发生结构变化, 整个分子链发生流动。压印时, 大尺寸高分子链流动性较差两受到模版挤压, 中部向图案间隙处拱起。流动性较好的小尺寸分子链向图案间隙流动, 造成大尺寸分子链弹性变形间隙部分拱起, 并且填充到大尺寸分子链无法填充到的地方。当热压结束除去外力后,聚合物高分子材料将产生力学松弛现象, 如蠕变、应力松弛、滞后等。这是由于聚合物的部分形变是弹性变形,一旦脱模分离, 则弹性变形就会复原,导致压印图案变形。解决这类问题的关键是优化参数, 在多次实验的基础上摸索压力和温度的参数, 以求达到最好的压印结果。
三、纳米压印技术的产业化发展
产业化是任何一项高新技术发展的必然趋势。纳米压印技术也不例外。为了实现产业化与大批量生产, 首先要解决大面积均匀一致的纳米压印加工。哈佛大学的Martini等人报导了他们在这方面的重要进展。他们利用一种带有一对热碟
和一个数字温控器的商用水压机, 成功地在4英寸的晶片上获得了均匀一致的低于100nm最小尺寸的图形。他们的观察范围是: 温度: 150℃- 200℃；压力: 20bar-120bar, 使用的复制抗蚀剂材料是50k的PMMA,(单层膜技术),获得最好结果的压力和温度条件是50bar和175℃。该小组认为获得大范围均匀压印图形的关键因素之一是使用低分子量的PMMA, 这种材料的粘度小,有利于材料在压制时的流动成形。
纳米图形大批量复制的成功不仅有赖于直接参与复制的聚合物材料, 高品质的高分辩率的印章模具也是一个重要条件。但制作高品质的高密度模具是一个难题。普林斯顿大学的Ｍｕｒｐｈｙ等人在这方面进行了成功的尝试。他们的创造性工作在于:在对二氧化硅底层上的PMMA进行高分辩率的电子束曝光之后, 采用纯的IPA( Isopropylic Alcohol)作显影剂并辅之以超声搅拌, 去除感光区的残渣并使图形边界清晰, 从而得到最好的后续工作(lift- off)的条件,最终获得高品质的高分辩率的二氧化硅模具。为使纳米压印的工序更接近实际工业化生产的需要, 人们还对滚动的压印方式进行了多方面的研究。他们的研究包括:将一个圆柱形的模具在一个平的、固定的基底上滚动和直接将一个平的模具置于基底之上,然后将一个光滑的滚轴滚过模具的顶端。这些方法可达到低100n分辩率的图形转移效果。随着纳米压印技术的日趋成熟,相应的商品化纳米压印加工设备也陆续推出。目前全世界已有五家公司生产纳米压印机,它们是美国的MolecularImprints Inc , Nanonex Corp,奥地利的EV Group、瑞典的Obdcat AB 和德国的 Suss MicroTec。其中瑞典的Obdcat AB已经销售了5台纳米压印机,并宣称已经接受了20-25台的订货。英国的格拉斯各大学和剑桥大学均已购买Obdcat AB的纳米压印机。
纳米压印技术已经从实验室走向工业化生产。在应用方面,纳米压印系统有着广泛的应用领域,如量子磁碟、DNA电泳芯片、生物细胞培养膜、GaAs光检测器、波导起偏器、硅场效应管、纳米机电系统、微波集成电路、亚波长器件、纳米电子器件、纳米集成电路、量子存储器件、光子晶体阵列和OLED平板显示阵列等。纳米压印技术正逐渐成为微纳加工技术的一种重要方式。有人预测, 纳米压印技术不但可以用于大批量生产纳米尺度的数据存储器件, 如光盘, 磁盘之类, 还有可能直接用于超大规模集成电路的生产。这将大大降低集成电路生产的成本。
在数码相机市场，可以使用压印技术来制作高质量的图像传感器微镜头，压印设备可以制作滤波器和光子带隙结构使电视和发光二极管更加明亮。使用压印技术目前是做这些器件最经济的方法，磁盘驱动器制造商正注视着压印技术制作图案媒体，小磁点可以替代今天磁记录材料的一致层，磁盘制造商Komag最近从EV得到压印技术许可，并希望扩大存储能力高于每磁盘160Gb，而EV的Luesebrink相信到2007年存储业就会使用压印开始大量的生产。生物行业是另一个潜在的市场，日本的一些大学正在使用压印光刻技术来制作一种图形表面，其上的细胞不能生长或沿特定方向生长，Waseda大学和一家日本的医疗器械公司正在研究一个细胞排列装置，使用了压印器件来快速分析液体并确定特殊的目标细胞。拥有诸多应用方向且具有低成本、高分辨率和高效益的纳米压印技术必将在今后的生产中发挥更大的作用。
四、结语
此次报告王老师非常详细的讲解了有关纳米压印及其加工技术的相关知识，让我们领略了纳米这一技术行业最新最前沿的知识动态，受益匪浅。同学们带着强烈的好奇心和一系列疑问认真听完了讲座，还与老师交流沟通了一些问题，这些都将是我们所学到的宝贵知识和财富。
纳米流体研究进展_李云翔
doi ：10.3969/j.issn.2095-4468.2013.04.111 纳米流体研究进展 李云翔，解国珍*，安龙，田泽辉 （北京建筑大学，北京 100044） [摘 要] 本文综述了纳米流体的研究进展。1995年美国Argonne 国家实验室的 Choi 等提出将纳米级金属或非金属氧化物颗粒添加到换热工质中制备出新型换热工质“纳米流体”的方法，而且指出纳米流体的稳定性是纳米流体能否进行科学研究和实际应用的关键问题。纳米流体的导热系数、粘度等物性是反映介质流动与换热的关键因素。为使纳米流体成功地应用于工业实际，必须对其传热特性做深入研究。研究发现，目前诸多文献对纳米流体强化沸腾传热存在争议，部分研究成果证明纳米流体能强化传热，而另外的研究成果则认为纳米颗粒的添加非但不能强化传热甚至出现恶化现象。 [关键词] 纳米流体；导热系数；粘度；分散稳定性 Review on Research of Nanofluid LI Yun-xiang, XIE Guo-zhen *, AN Long, TIAN Zei-hui (Beijing University of Civil Engineering and Arthitecture, Beijing 100044, China) [Abstract] The research status of nanofluid was reviewed in the present study. Nanofluid was firstly proposed by Choi et al. of U.S. Argonne National Laboratory in 1995, and it was prepared by adding nanoscale metal or nonmetal oxide into heat transfer fluid. Choi et al. also pointed out that, the stability of nanofluids is the key factor for scientific research and practical application. The thermal conductivity coefficient, viscosity and other physical properties of nano-fluids are the key factors reflecting the flow and heat transfer characteristics. In order to successfully apply nanofluids in industrial practice, the heat transfer chacteristics of nanofluids should be investigated deeply. The existing researches show that, the enhancement effect of nano-fluids is controversial; some research results show that nanofluids may enhance the heat transfer, while some other research results show that there is deterioration effect rather than enhancement effect due to the presence of nano particles. [Keywords] Nanofluid; Thermal conductivity; Viscosity; Dispersivity and stability *解国珍（1954-），男，教授，博士。主要研究方向：制冷与空调设备关键节能新技术研究、CFCs 和HFCs 替代技术研究、纳米微粒对空调制冷系统流体特性影响研究等。联系地址：北京市西城区展览馆路一号北京建筑大学，邮编；100044。 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：51176007）；北京供热、供燃气、通风与空调工程重点实验室资助。 0 前言 20世纪90 年代以来，随着能源、化工、汽车、建筑、微电子、信息等领域的飞速发展，使得传统的传热介质在传热性能等方面受到严重的挑战。研究人员开始探索将纳米材料技术应用于强化传热领域，研究新一代高效传热冷却技术。 1995年美国Argonne 国家实验室的Choi 等[1]提出将纳米级金属或非金属氧化物颗粒添加到换热工质中制备出新型换热工质“纳米流体”。由于金属及其氧化物的导热系数远大于液体，而且由于纳米颗粒的小尺度和强表面效应使得其在液体中能够稳定地分散，所以既使得传热工质的换热性能大大提高，也避免了传统微米级材料添加剂沉降造成管路阻塞等不良后果。 本文对目前国内外有关纳米流体研究的几个主要方向进行了概括，包括：纳米流体稳定性的研究、纳米流体物性的研究、纳米流体传热特性的研究，其中既包括实验方面的研究进展也对纳米流体物性以及传热特性的理论研究进行了系统的总结。一方面，这对纳米流体在工业生产中的应用起到参考和提示的作用；也对分析相关实验现象及数据给出合理的解释具有指导意义，对探寻纳米流体传热的物理机制及建立相关模型给出借鉴。另一方面，通过综合考虑目前的研究进展可看出这个领域存在的缺点和不足，以便于对后续的研究提供一定的指导作用。 1 纳米流体的稳定性 为了制备热物理性优良的纳米流体，首先要研究纳米流体的稳定性。美国Argonne 国家实验室KeblinskI 等人[2]指出纳米流体的稳定性是纳米流体 45
中药制剂纳米技术研究进展
中药制剂纳米技术研究进展 中药学：张生杰 104753091411 摘要:纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂，具有增加药物对血脑屏障或生物膜的穿透性等特点。本文详细介绍了纳米中药的定义、特点，同时介绍了纳米中药制剂技术方面的进展。指出了纳米中药制剂存在的问题，并作了展望。 关键词:纳米技术；中药制剂；中药现代化 1.前言 纳米即十亿分之一米，相当于10个氢原子排成直线的长度。纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体。纳米技术作为高新技术，可广泛应用于材料学、电子学、生物学、医药学、显微学等多个领域，并起着重要的作用。1998年，徐辉碧教授等[2]率先提出了“纳米中药”的概念，进行了卓有成效的探索。纳米中药是指运用纳米技术制造的、粒径小于lOOnm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂。因纳米材料和纳米产品在性质上的奇特性和优越性，将增加药物吸收度，建立新的药物控释系统，改善药物的输送，替代病毒载体，催化药物化学反应和辅助设计药物等研究引入了微型、微观领域，为寻找和开发医药材料、合成理想药物提供了强有力的技术保证。运用纳米技术的药物克服了传统药 物许多缺陷以及无法解决的问题。将纳米技术应用于中药领域是中药现代化发展的重要方向之一。 中药作用的物质基础来自于中药中的活性成分，这些化学成分可能是某单一化合物(即有效成份)，也有可能是所提取的某一有效部位或有效部位群，有些中药甚至以全药入药。对于从中药中提取的单一有效成份如紫杉醇、喜树碱等而言，其纳米化制备类似于合成药，因而其研究在技术上相对较易实现。纳米载药系统在这方面的应用已有一些报道，目前这类药物已有多种制剂进入临床研究阶段。从目前的情况来看，可以大量获得单一有效成份的中药并不多，这就意味着纳米载药系统在这一层次上的应用受到一定限制。中药有效部位为主要活性成份的制剂占有相当比例，这一方面体现了中药多成份、多靶点的特点，同时具有原料较有效成份容易获得，成本相对低廉的特点。因此，以有效部位作为纳米载药系统在中药研究中的切入点无疑具有更现实的意义。对于中药有效部位，由于其组成的多样性其纳米化制备是较复杂的，要研究的问题还很多。利用其结构或性质相近的特点选择适当的辅料和工艺，使其多组分同时实现纳米化，可能是解决问题的途径之一。对于中药(植物、动物和矿物)的全药，由于组成复杂且性质差异较大，实现纳米化的方法除超细粉碎以外有待进一步开发。总之纳米技术应用于中药制剂还处于起步阶段，但前景是很好的。 2．纳米中药的制备 2.1超细粉碎 粉碎是中药材加工最常用的方法之一。随着科学技术的进步，新的粉碎机械不断涌现，粉碎所能达到的粒度越来越小，使中药粉末的粒度由细粉的尺度10μm-1000μm进入到超细粉的尺度0.1μm-10μm。经过超细粉碎的中药材，最直接的效应就是由于表面积增大而导致的药物吸收增加，相应地生物利用度得到提高，服用剂量减小，资源的利用率提高。 但是，超细粉碎在中药研究中的应用还存在一些问题，首先，中药材的超细粉碎虽然
纳米流体传热性能研究进展与问题
纳米流体传热性能研究进展与问题 李新芳，朱冬生 华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室, 广州 510641 E-mail xtulxf@https://www.sodocs.net/doc/7e12684713.html, 摘要：介绍了纳米流体的制备技术，重点阐述了纳米流体传热性能特异性研究进展和存在的问题，同时对今后纳米流体研究的发展方向提出了展望。 关键词：纳米流体；制备；传热性能 1. 引言 随着科学技术的飞速发展和能源问题的日益突出[1,2]，热交换设备的传热负荷和传热强度日益增大，传统的纯液体换热工质已很难满足一些特殊条件下的传热与冷却要求，低传热性能的换热工质已成为研究新一代高效传热冷却技术的主要障碍。提高液体传热性能的一种有效方式是在液体中添加金属、非金属或聚合物固体粒子。由于固体粒子的导热系数比液体大几个数量级，因此，悬浮有固体粒子的液体的导热系数要比纯液体大得许多。自从Maxwell 理论发表以来，许多学者进行了大量关于在液体中添加固体粒子以提高其导热系数的理论和实验研究，并取得了一些成果。然而，这些研究都局限于用毫米或微米级的固体粒子悬浮于液体中，由于这些毫米或微米级粒子在实际应用中容易引起热交换设备磨损及堵塞等不良结果，而大大限制了其在工业实际中的应用。 自20世纪90年代以来，研究人员开始探索将纳米材料技术应用于强化传热领域，研究新一代高效传热冷却技术。1995年，美国Argonne国家实验室的Choi等[3]提出了一个崭新的概念－纳米流体：即将1~100nm的金属或者非金属粒子悬浮在基液中形成的稳定悬浮液，这是纳米技术应用于热能工程这一传统领域的创新性研究。研究表明[4-6]，在液体中添加纳米粒子，可以显著增加液体的导热系数，提高热交换系统的传热性能，显示了纳米流体在强化传热领域具有广阔的应用前景。由于纳米材料的小尺寸效应，其行为接近于液体分子，不会像毫米或微米级粒子易产生磨损或堵塞等不良结果。因此，与在液体中添加毫米或微米级粒子相比，纳米流体更适于实际应用。 总之，由于纳米流体在各类科学研究和工程技术部门能够产生新的变革，加上它的运动方式新颖、能耗小、无污染和使用范围广等特点，因此受到人们极大关注。目前我国和世界上许多国家都在积极的开展这项研究，有关其基础理论和应用等方面的报道越来越多。本文简要介绍了纳米流体的制备，重点论述了纳米流体传热性能特异性研究的进展和存在的问题。 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(No.20050561017)和教育部新世纪优秀人才支持计划(No. NCET-04-0826)项目资助. - 1 -
纳米生物医用材料的进展研究样本
生物医用材料的研究进展 生物医用材料是用来对于生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料, 它是研究人工器官和医疗器械的基础, 己成为材料学科的重要分支, 特别是随着生物技术的莲勃发展和重大突破, 生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。研究动态 迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种 ,医学临床上广泛使用的也有几十种 ,涉及到材料学的各个领域。当前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料, 具体体现在以下几个方面: 1. 提高生物医用材料的组织相容性 途径不外乎有两种, 一是使用天然高分子材料, 例如利用基因工程技术将产生蛛丝的基因导入酵母细菌并使其表示; 二是在材料表面固定有生理功能的物质, 如多肽、酶和细胞生长因子等, 这些物质充当邻近细胞、基质的配基或受体 ,使材料表面形成一个能与生物活体相适应的过渡层。 2. 生物医用材料的可降解化 组织工程领域研究中 ,一般应用生物相容性的可降解聚合物去诱导周围组织的生长或作为植入细胞的粘附、生长、分化的临时支架。其中组织工程材料除了具备一定的机械性能外, 还需具有生物相容性和可降解性。 英国科学家创造了一种可降解淀粉基聚合物支架。以玉米淀粉为基本材料, 分别加入乙烯基乙烯醇和醋酸纤维素 ,再分别对应加入不同比例的发泡剂 (主要为羧酸 ), 注塑成型后就能够获得支撑组织再生的可降解支架。 3. 生物医用材料的生物功能化和生物智能化 利用细胞学和分子生物学方法将蛋白质、细胞生长因子、酶及多肽等固定在现有材料的表面 ,经过表面修饰构建新一代的分子生物材料 ,来引发我们所需的特异生物反应 ,抑制非特异性反应。例如将一种名叫玻璃粘连蛋白 (ＶＮ)的物质固定到钛表面, 发现固定ＶＮ的骨结合界面上有相对多的蛋白存在。4．开发新型医用合金材料
纳米压印技术
摘要 半导体加工几十年里一直采用光学光刻技术实现图形转移,最先进的浸润式光学光刻在45 nm节点已经形成产能,然而,由于光学光刻技术固有的限制,已难以满足半导体产业继续沿着摩尔定律快速发展。在下一代图形转移技术中,电子束直写、X射线曝光和纳米压印技术占有重要地位。其中纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点,是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展,如热塑纳米压印技术、紫外固化纳米压印技术、微接触纳米压印技术等。 关键词:纳米压印；气压辅助压印；激光辅助压印；滚轴式压印 Abtract Transfer of graphics is achived by oplical lithography for several decades in semiconductorprocess. The prodution capacity of 45 nm node has been formed. But now semiconductor industry is difficult to be developed according toMoore law because of the inherent limitations of oplical lithograhy. Nowelectron - beam directwriting, X - ray exposure and nanoimprint technology are the main technologies fornext generation graphics transfer technology. Nanoimprint technology has the advantages of high yield, lowcost and simple process. Introduce the traditional nanoimprint technology and its development, includinghot embossing lithography technology, ultraviloet nanoimprint,micro - contact nanoimprint. Key words:Nanoimprint lithography；Pressure-assisted nanoimprint；Laser-assisted nanoimprint；Roller-type nanoimprint - i -
纳米压印技术
纳米压印技术 李学明 摘要：纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了14年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、mems、生物芯片、生物医学等领域。被誉为十大改变人类的技术之一。 关键词：纳米压印纳米技术微米纳米加工技术 Overview of Nanoimprint Lithography Technology Li Xueming Abstract: Nanoimprint lithography is a low cost and high throughput mass manufacturing technology with sub-10nm resolution, while many other technologies suffer serious drawbacks. It has been 14 years since Stephen Y Chou released this idea in 1995. There are lots of technologies derived from imprint lithography, and are popular in semiconductor manufacturing, mems, biomchip, biomedicine field. Nanoimprint has been high praised as one of the ten emerging technologies that will change the world. 压印这门古老的技术，从几千年前就为我们的生活带来了便利。古代帝王的玉玺、四大发明的活体印刷，甚至是我们的中秋美食月饼，都是压印技术的完美应用。硅器时代，同样是压印技术，也正为微电子行业带来了新的惊喜。 在半导体技术的发展过程中，器件的特征尺寸越来越小，光刻也变得越发复杂，而这也导致了下一代光刻(NGL, next generation lithography）的成本不断增加。要继续追求特征尺寸的缩小，就需要光刻中曝光波长的减小，而涉及到曝光波长的变化，就需要光刻工具的更替，这种更替需要的花费极其昂贵，对于许多公司来说都是望而止步。因此，许多研究机构都在努力寻找可替代的光刻技术。1995年，华裔科学家周郁（Stephen Chou）提出了纳米压印光刻（NIL）的思想。有别于传统的光刻技术，纳米压印将模具上的图形直接转移到衬底上，从而达到量产化的目的。纳米压印光刻技术具有加工原理简单，分辨率高，生产效率高，成本低等优点。 Electron beam光刻虽然有很高的分辨率，但是由于其工艺产率低，不适合大批量生产；X-ray光刻产率高，但是这种光刻的掩膜板和曝光系统非常复杂且昂贵。而纳米压印采用1：1比例的模版生成线宽，不用考虑图形转移受到分辨率限制的问题。鉴于这些优点，纳米压印技术已经被国际半导体技术蓝图机构（ITRS）收录纳入在16nm节点上。MIT的Technology Review于2003年发布的10 EMERGING TECHNOLOGIES THAT WILL CHANGE THE WORLD中，纳米压印也榜上有名。 长期以来，NIL受到了普遍的关注与推动，越来越多的研究机构和商业机构都开始加入这一领域。目前NIL主要的商业机构有：Nanonex Corp，由Stephen Chou于2000年创立，Molecular Imprint Inc（MII），该公司的技术由德克萨斯大学授权，另外还有奥地利的EV Group、德国SUSS MicroTec以及瑞典Obducat。
(完整word版)关于表面活性剂对水基纳米流体特性影响的研究进展
关于表面活性剂对水基纳米流体特性影 响的研究进展 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 在能量传递研究及应用技术方面，纳米流体作为一种新型换热工质已获得关注。目前，关于纳米流体，主要从其制备、稳定性、热物性及传热传质等方面研究。稳定的纳米流体是进行各种研究及应用的基础。由于悬浮于流体中的纳米粒子有热力学不稳定性、动力学稳定性和聚集不稳定性的特点，因此如何保持粒子在液体中均匀、稳定地分散是非常关键的问题。常用的纳米流体分散技术里表面活性剂对纳米流体特性的影响是研究的热点之一。 表面活性剂的分子结构具有不对称性，即亲水性的极性基团和憎水性的非极性基团。根据其在水中能否电离将其分为离子型和非离子型表面活性剂，根据离子型表面活性剂生成的活性基团，又将其分为阴离子和阳离子表面活性剂。纳米流体中表面活性剂的选择主要考虑基液、表面活性剂的种类和浓度。在水基纳米流体中，常见的表面活性剂有阴离子型的十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子
型的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型的辛基苯酚聚氧乙烯醚(OPE)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。表面活性剂对纳米流体特性的影响主要从种类和浓度来考虑。针对已有的研究，总结和分析表面活性剂对纳米流体稳定性和热物性影响的实验研究，并从机理对其进行更深层次的研究。同时针对目前的研究现状，提出了未来相应的研究方向。 1 表面活性剂对流体稳定性的影响 表面活性剂对纳米流体稳定性起着重要作用。已发表的文献中，重点研究其种类和浓度对纳米流体稳定性的影响。由于影响纳米流体稳定性的因素非常多，各因素之间的相互影响不同，实验所得的研究结果存在一些差异。 李金平等提出了水基纳米流体中选择表面活性剂的一些建议，研究了表面活性剂聚乙烯醇(PV A)和SDBS 对Cu、Ag 和TiO2纳米粒子悬浮液分散稳定性的影响，得出PV A、SDBS 及两者的混合能够使Cu、Ag 纳米流体稳定悬浮，而不能使TiO2纳米流体保持1h 以上的稳定悬浮。作者分析认为TiO2纳米流体中粒子吸收光能后，在表面生成的两种化学性质很活泼的自由基抑制了表面活性剂的吸附，即表面活性剂在粒子表面没有发挥作用。PV A 和SDBS 的混
纳米生物材料研究进展
纳米生物材料研究进展 学院：建筑工程学院专业：土木工程 姓名：李春波学号111401140 生物材料又称生物工艺学或生物技术。应用生物学和工程学的原理，对生物材料、生物所特有的功能，定向地组建成具有特定性状的生物新品种的综合性的科学技术。生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品，而今天，就让我带领你走进微小，但不失奇妙的纳米生物材料。 纳米，其实是长度单位，原称毫微米，就是10亿分之一米，即100万分之一毫米。如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。举个例子来说，假设一根头发的直径是0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。也就是说，一纳米大约就是0.000001毫米.纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的发展带动了与纳米相关的很多新兴学科。有纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等。全世界的科学家都知道纳米技术对科技发展的重要性，所以世界各国都不惜重金发展纳米技术，力图抢占纳米科技领域的战略高地。我国于1991年召开纳米科技发展战略研讨会，制定了发展战略对策。十多年来，我国纳米材料和纳米结构研究取得了引人注目的成就。目前，我国在纳米材料学领域取得的成就高过世界上任何一个国家，充分证明了我国在纳米技术领域占有举足轻重的地位。 在过去几年中,生物纳米材料的理论与实验研究已成为人们关注的焦点,特别是核酸与蛋白质的生化、生物物理、生物力学、热力学与电磁学特征及其智能复合材料已成为生命科学与材料科学的交叉前沿。目前,纳米生物芯片材料、仿生材料、纳米马达、纳米复合材料、界面生物材料、纳米传感器与药物传递系统等方面已取得很大进展。 1.纳米生物芯片材料 纳米生物芯片材料是一个正在发展的技术，它首先利用生物智能全数字癫痫定位仪查出致痫病灶，并进行精确定位，运用生物芯片技术进行植入病灶顶部，运用生物芯片调节神经兴奋及异常发作的微小电流，芯片植入后(就是出现发作人体也感应不到，因为电流被芯片吸收，就不会出现电流刺激神经和脑细胞，各种肢体抽搐等异常症状即刻消失)。而治疗系统中另一项需同时进行的血液磁化技术，它是依据生物物理学、生物磁学、生物光学、生物化学的原理，将磁、光、氧有机结合形成磁共振作用，以血液为媒介调节机体代谢实现对机体的治疗，它能感应和影响人体电流分布、电荷微粒的运动、膜系统的通透性和生物高分子的磁矩取向等，清除大脑异常电流，稳定神经细胞膜，提高神经细胞兴奋阈，抑制大脑神经元高频放电和冲动的传播。在脑部形成稳定的生物磁场，使异常放电的神经元电位趋于平衡，调整神经网路电失衡。对神经细胞功能失调有整合作用,对缺氧破损的神经细胞有修复作用,可以增进神经细胞的重新生长,针对性的修复受损的神经细胞，从而产生镇静、解痉作用，激发神经自身保护功能，促使神经
纳米流体研究进展.
纳米流体研究进展 摘要：纳米流体作为一种新型换热工质展现出异常良好的换热性能和良好的稳定性目前，人 们对于纳米流体的研究还不够深入，纳米流体各种特性的机理尚不清楚。进一步开展纳米流 体各种特性的机理研究，有助于加深人们对纳米流体的认知，能够促进纳米流体的工程应用，是非常有意义的工作。本文综述了纳米流体制备、纳米流体的稳定性、传热特性、导热系数 研究进展。并对其在应用上作出了展望。 关键词：纳米流体；稳定新；传热特性；导热系数 1引言： 随着科学技术的飞速发展和能源问题的日益突出，热交换设备的传热负荷和传热强度日益增大，传统的纯液体换热工质已很难满足一些特殊条件下的传热与冷却要求，低传热性能的换热工质已成为研究新一代高效传热冷却技术的主要障碍。随着纳米科学与技术的进步，纳米尺度材料和技术越来越多地进入强化传热工作者的视野。1995年美国Argonne国家实验室的Choi等[1]率先提出了纳米流体的概念。所谓纳米流体，是指以一定的方式在液体介质中添加纳米粒子或纳米管而形成的悬浮液。纳米流体与传统换热介质相比，在增强传热方面有着优良的特性。研究表明：纳米流体能显著提高传统换热介质的导热系数[2]。此外纳米流体在氨水鼓泡吸收实验中也表现出了很好的强化氨气吸收效果。制备导热系数高、换热性能好、传质效果强的纳米流体也必定会促进其在能源、化工、微电子、信息等领域的发展[3]。纳米流体概念的提出给强化传热技术的研究带来了新的希望。开展纳米流体强化传热机理研究，搞清楚影响纳米流体强化传热的主要因素，对于促进纳米流体在传热领域的应用有重要的意义。基于此，本文主要从纳米流体制备、纳米流体的稳定性、传热特性、导热系数等方面的最新进展及存在的问题进行叙述。 2纳米流体的制备 关于纳米流体的制备，己有许多相关综述可以参考，文献中采用的制备方法主要有两步法和一步法[4,5]： 两步法是最为便利、经济的制备方法。纳米粉体工业已经较为成熟，可以通过物理或化学方法制备出金属或非金属的纳米颗粒、纳米管等纳米材料。两步法是指直接将纳米粒子分散到基液中的方法。首先，通过气相沉积法、化学还原法、机械球磨法或其它方法制备出纳米粒子、纳米纤维或纳米管，然后通过超声波振动、添加活性剂或分散剂、改变溶液pH值的方法，使纳米颗粒均匀地分散到基
生物纳米药物的现状和发展
纳米药物的现状和发展 一、背景 纳米药物指以纳米微粒作为载体系统，与药效粒子以一定的方式结合在一起后制成的药物，其粒径可能超过100 nm但通常小于500 nm。自20世纪90年代初期这一概念被首次提出起，它就一直是发达国家研究的热点领域之一。纳米药物的粒径使它具有特殊的表面效应和小尺寸效应等，与常规药物相比，它颗粒小、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强[1]，由此导致的以下优点正是其一直受到青睐和寄予极大期望的原因。 1.改善药物稳定性 一些药物为蛋白质或多肽大分子，口服会被消化系统破坏。传统采用注射等方法给药，而如将维他命12或叶酸修饰过的纳米粒再与药物结合，不仅能避免口服时药物在肠道中发生蛋白水解，还能使药物在体内循环时间增加，从而大大增加了药物的吸收度[1]。 2.提高药物的作用效率 将一般的小分子药物装载在纳米粒子上后，药物的总表面积大大增加,药物的溶出速率随之提高，与给药部位接触面积增大，提高了单位面积药物浓度。同时由于载药纳米粒较好的黏附性及小粒径，药物与吸收部位的接触时间延长，增加了药物在吸收部位上皮组织黏液层中的浓度，并延长了药物的半衰期，因此提高了药物的生物利用度。载药纳米粒子还可以改变膜运转机制，增加药物对生物膜的通透性，药物有可能通过简单扩散或渗透形式进入生物膜 ,使溶解度增加[3] 。 3.靶向作用 靶向作用主要有三类：被动靶向、主动靶向和物理化学靶向。 被动靶向指人体自然将纳米药物驱赶到其需要作用的部位，如载药纳米粒进入体内后作为异物而被巨噬细胞吞噬,到达网状内皮系统(RES) 分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位。 主动靶向指利用抗原、抗体或配体-受体结合使药物到达靶部位。 物理化学靶向使用的方法包括热导向、磁导向、pH导向等。有些靶组织的透过性对热敏感，给药同时结合热疗即可使纳米药物粒子更好地作用于组织[3]。 4.提高控释效果 普通制剂有“峰谷现象”，而纳米药物的特殊结构使得药物可以恒速释放作用于器官或组织，从而使体内药物浓度保持平稳，减少给药次数，提高药效和安全度。一般是通过调节纳米粒子表面的性质，如亲水性、电荷等来调整其在体内服役时间长短
纳米压印技术概述
随着科技的进步和发展，人们从理论和实验研究中发现，当许多材料被加工为具有纳米尺度范围的形状时，会呈现出与大块材料完全不同的性质。这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。而在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中，人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与X射线曝光，聚焦离子束加工，扫描探针刻蚀制技术等。但这些技术的缺点是设备昂贵，产量低，因而产品价格高昂。商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的，可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品，还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。针对这一挑战，美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”(nanoimprint lithography) 的新技术[1]。 纳米材料在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视. 一纳米材料的概述：从分子识别、分子自组装、吸附分子与基底的相互关系、分子操作与分子器件的构筑，并通过具体的例证加以阐述，包括在STM 操作下单分子反应有机小分子在半导体表面的自指导生长; 多肽-半导体表面特异性选择结合.生物分子/无机纳米组装体、光驱动多组分三维结构组装体、DNA 分子机器。 所谓纳米材料指的是具有纳米量级从分1~100 nm 的晶态或非晶态超微粒构成的分子识别走向分子信息处理和自组织作用的
固体物质。 纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点，是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印(含步进—闪光压印)和微接触印刷等。本文首先描述了纳米压印技术的基本原理，然后介绍了传统纳米压印技术的新进展，如气压辅助纳米压印技术、激光辅助压印技术、静电辅助纳米压印技术、超声辅助纳米压印技术和滚轴式纳米压印技术等。最后特别强调了纳米压印的产业化问题。我们希望这篇综述能够引起国内工业界和学术界的关注，并致力于在中国发展纳米压印技术。 这是一种全新的图形转移技术。纳米压印技术的定义为：不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。目前，这项技术最先进的程度已达到5nm 以下的水平[2]。纳米压印技术主要包括热压印(HEL)、紫外压印(UV - NIL)、微接触印刷(μCP)。纳米压印是加工聚合物结构的最常用方法，它采用高分辨率电子束等方法将结构复杂的纳米结构图案制在印章上，然后用预先图案化的印章使聚合物材料变形而在聚合物上形成结构图案。我们首先描述了纳米压印技术的基本原理，然后介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展，最后别强调了纳米压印的产业化问题。 1 纳米压印技术的基本原理 纳米压印的具体工艺由于材料、目标图形和产品用途的不同而不
纳米生物材料的研究进展
纳米生物材料的研究进展 摘要：纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米颗粒具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好扩散和渗透能力、吸附能力和化学活性，以及良好生物降解性等特点。使得纳米生物材料在医学领域得到了广泛的应用。纳米生物材料包括了组织工程与再生医学材料、高性能生物诊断纳米材料、生物相容性界面材料、智能纳米药物基因传递材料。然而，那么纳米生物材料作为人体外来物，必然或多或少地会引起人体的各种不适症状，甚至是对人体存在着毒性。对纳米生物材料安全性进行评价的深入研究已经成为当务之急。 关键词：纳米生物材料特点分类安全性毒性 1. 前言 纳米科技是20世纪80年代末,90年代初发展起来的前沿、交叉新兴学科领域的新技术。所谓“纳米技术”是指量度范围在1-100nm内的物质或结构的制造技术，即纳米级的材料。设计、制造、测量和控制技术。其最终目标是，人们将按照自己的意愿直接操纵单个原子、分子或原子团、分子团(小于10nm)，制造具有特定功能的产品。纳米材料，又称纳米粒，由于其微小的尺寸，是它们具有了一些独特的效应，表现出特殊的光学、热学、力学和磁学等特性。[1] 正是如此，纳米材料不仅在传统材料领域得到广泛的应用和发展，在生物医学领域更是一枝独秀。纳米材料在本世纪很可能成为生物医用材料的核心材料，这是因为生物体的骨骼、牙齿、肌腱等都发现有纳米结构存在；贝壳、甲虫壳、珊瑚等天然材料具有特异的力学性能，据分析，它们是由某种有机粘合剂连接的有序排列的纳米碳酸钙颗粒构成的。从仿生的观点来看，纳米生物医用材料是重要的发展方向。[2]纳米微粒的尺寸一般比生物体内的细胞小得多，这就为生物学研究提供了一个新的研究途径，利用纳米生物技术操纵生物大分子，被认为有可能引发第二次生物学的革命。[3] 2. 纳米生物材料 2.1 纳米生物材料的特点 纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米颗粒具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好扩散和渗透能力、吸附能力和化学活性，以及良好生物降解性等特点。[4] 2.1.1 纳米生物材料的粒径较小
纳米流体储能研究进展
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/7e12684713.html, 纳米流体储能研究进展 作者：贾亚峰尚玉明何向明李建军 来源：《新材料产业》2017年第06期 近年来，能源的不断消耗使能源短缺和环境问题呈现在人们面前，利用储能技术来提高能源利用率是一种有效的缓解方法。其中制冷设备通过相变蓄冷技术采用“移峰填谷”来进行能量高效利用的方式成为了储能领域的热门话题。纳米流体作为一种新型的储能蓄冷材料也备受人们的关注。 1995年，“纳米流体”的概念由美国学者Choi等[1]提出，即在基液中添加特定纳米材料的方式形成的一种具有高导热系数、高换热系数的均匀稳定悬浮液。制备性能稳定、优异的纳米流体是近年来国内外储能领域的研究热点。拥有高导热系数和强换热性能的纳米流体作为一种新型的相变材料，在储能领域中占有一席之地，本文主要介绍纳米流体的分散稳定性和导热机理以及纳米流体在储能领域的优势等，并阐述纳米流体在储能蓄冷领域的应用进展。 一、储能技术及相变储能材料 1.储能技术 储能技术是高效利用能量的途径之一。储能技术常见方法：抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、超级电容器储能、超导磁储能、化学电源储能、相变储能。 相变储能可通过吸收、释放相变材料的相变过程中产生的热量来进行储能和释能。常用在冰蓄冷空调技术、蓄热供暖技术等方面。冰蓄冷可以在低负荷的夜间采用电动制冷机实行，使蓄冷介质结冰蓄能，然后在负荷高的白天融冰，释放出储存的冷量。这种储能方式具有能量密度高，所需装置构造简单、设计灵活、使用方便且易于管理的优点。纳米流体因高导热系数纳米颗粒的添加，在传统换热工质的基础上提高了其导热系数和换热性能[2-6]，使其成为国内外储能材料的研究热点。 2.相变储能材料 相变储能材料[7]主要分为无机相变材料和有机相变材料。 （1）无机相变储能材料 无机相变材料主要包括无机水合盐[8]和金属相变材料。无机水合盐相变材料主要包括硝 酸盐、磷酸盐以及碱金属的卤化物等，有较高潜热，属于低温储热材料。金属类相变材料具有导热系数高、储能密度大、热稳定差等特点，属于中高温储能材料。无机相变材料具有潜热高、热导率高、温度范围宽、成本低等优点，但也存在一些问题：溶剂蒸发造成脱水盐沉积，
纳米生物传感器研究进展及其应用
纳米生物传感器研究进展及其应用
纳米生物传感器的研究进展及其应用 张雯歆 【摘要】：随着纳米技术在生物传感器领域的不断引入，纳米生物传感器在灵敏度的提高，检测限的降低，线性检测范围的拓宽以及响应时间的缩短等方面的性能得到了很好的改善。本文主要对纳米颗粒、纳米纤维、纳米管以及纳米量子生物传感器在酶、免疫以及DNA等生化领域检测方面应用的研究进展进行简单的概述。 【关键词】：纳米材料生物传感器应用 Advances of Research on application of Nano-materials in biosensors 【Abstract】：With the development of nanotechnology , the unique properties of nano-materials realize an objective to improve sensitive sensor with a wide linear range, a highly reproducible response, long-term stability and so on. The application of nano-materials (such as nanoparticle, nanofiber, nanotube) in biosensor fields introduced. The development of this field prospected in the future. 【Keywords】:nano-materials; biosensors; application 纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉，其中，纳米生物传感技术已然引起了研究领域的广泛关注。 生物传感器是一类特殊形式的传感器，由固定化的生物敏感材料作为识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器及信号放大装置构成,具有接受器与转换器的功能,从而能够检测多种生命和化学物质。纳米技术主要是针对尺度为1 nm～100 nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域，因此有着独特的化学性质和物理性质，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，呈现出常规材料不具备的优越性能。纳米技
纳米压印技术
纳米压印及其加工技术 摘要：纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法。米压印可望成为一种工业化生产技术, 从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。讲解了纳米压印相关技术种类，技术发展程度，及未来发展方向和应用前景。 关键词：纳米压印；影响因素；产业化发展 7月16日，王旭迪老师在我校格物楼二楼学术报告厅开展一场主题报告，本次报告主题为“纳米压印及其加工技术”。我专业80余人参加了此次报告会。 王老师讲解了纳米压印技术的分类、原理，以及此项技术的发展历程和应用前景。 一、纳米压印的技术方法 纳米压印技术最早由Stephen Y Chou教授在1995年率先提出,这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。纳米压印技术的定义为:不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形,而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。 纳米压印技术是一种目前在国际上引起普遍关注的具有超高分辨率的新纳米光刻方法, 可以在柔性聚合物等薄膜上形成分辨率小于10nm 的大面积三维人工结构。纳米压印分为两步: 压印和图形的转移。将模版与基片进行对准, 基片由硅片和聚合物形成的抗蚀层组成。通常热压印中抗蚀层为传统光刻胶聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA) ,且压印前已经均匀固化在硅片上。然后加压,使模版上的微细图形转移到抗蚀剂上。最后进行脱模分离, 使模版与抗蚀层分离。后续工艺为采用反应离子刻蚀(RIE)将残余层除去。这就完成了整个压印过程。 传统纳米压印技术主要有三种:热塑纳米压印技术、紫外固化压印技术和微接触纳米压印技术。
1.1 热塑纳米压印技术 热塑纳米压印技术主要的工艺流程:制备高精度掩模板,一般采用硬度大和 化学性质稳定的SiC、Si 3N 4 、SiO 2 ,利用电子束蚀刻技术或反应离子蚀刻技术来 产生图案；利用旋涂的方式在基板上涂覆光刻胶,常见的是PMMA和PS；加热至光刻胶的玻璃化转换温度(T g)之上50℃～100℃,然后加压(500kPa～1 000kPa)于模板并保持温度和压力一段时间,液态光刻胶填充掩模版图形空隙；降低温度至T g以下后脱模,将图形从模板转移到基片上的光刻胶；采用反应离子刻蚀去除残留光刻胶,就将图形转移到基板上。为了减小空气气泡对转移图案质量的影响,整个工艺过程都要在小于1Pa的真空环境中进行。 1.2 紫外固化纳米压印技术 紫外固化纳米压印技术由德州大学C GWillson教授提出。主要工艺过程：先制备高精度掩模板,而且要求掩模板对紫外光是透明的,一般采用SiO 2 材质作为掩模版；在基板上旋涂一层液态光刻胶,光刻胶的厚度为600nm～700nm,光刻胶要求黏度低,对紫外光敏感；利用较低压力将模板压在光刻胶之上,液态光刻胶填满模板空隙,从模板背面用紫外光照射,紫外光使光刻胶固化；脱模后用反应离子蚀刻方式除去残留光刻胶,将图案从模板转移到基板上。压印过程如图1-1所示。 紫外固化纳米压印技术与热塑压印技术相比不需要加热,可以在常温下进行,避免了热膨胀因素,也缩短了压印的时间；掩模板透明,易于实现层与层之间对准,层与层之间的对准精度可以达到50 nm,适合半导体产业的要求。但紫外固化纳米压印技术设备昂贵,对工艺和环境的要求也非常高；没有加热的过程,光刻胶中的气泡难以排出,会对细微结构造成缺陷。生产中常常采用紫外固化纳米压印技术和步进技术相结合,形成步进式快闪纳米压印技术,工艺过程如图1-2所示。该方法采用小模板分步压印紫外固化的方式,大大提高了在基板上大面积压印转移的能力,降低了掩模板制造成本,也降低了采用大掩模板带来的误差。但此方法对位移定位和驱动精度的要求很高。