等離子納米技術(shù)
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等離子納米技術(shù)范文第1篇
2納米材料的合成與制備方法
2.1物理制備方法
2.1.1機械法
機械法有機械球磨法、機械粉碎法以及超重力技術(shù)。機械球磨法無需從外部供給熱能,通過球磨讓物質(zhì)使材料之間發(fā)生界面反應,使大晶粒變?yōu)樾【Я?得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級的Fe-18Cr-9W合金粉末。機械粉碎法是利用各種超微粉機械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉,尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術(shù)利用超重力旋轉(zhuǎn)床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相當于重力加速度上百倍的離心加速度,使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大的加強,從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料,應用超重力技術(shù)制備粒徑20nm—80nm、粒度分布均勻的ZnO納米顆粒。
2.1.2氣相法
氣相法包括蒸發(fā)冷凝法、溶液蒸發(fā)法、深度塑性變形法等。蒸發(fā)冷凝法是在真空或惰性氣體中通過電阻加熱、高頻感應、等離子體、激光、電子束、電弧感應等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達到過飽和狀態(tài),然后在氣體介質(zhì)中冷凝形成高純度的納米材料。Takaki等在惰性氣體保護下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm—50nm范圍內(nèi)可控。魏勝用蒸發(fā)冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發(fā)法是將溶劑制成小滴后進行快速蒸發(fā),使組分偏析最小,一般可通過噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準靜態(tài)壓力的作用下,材料極大程度地發(fā)生塑性變形,而使尺寸細化到納米量級。有文獻報道,Φ82mm的Ge在6GPa準靜壓力作用后,再經(jīng)850℃熱處理,納米結(jié)構(gòu)開始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900℃時,晶粒尺寸迅速增大至400nm。
2.1.3磁控濺射法與等離子體法
濺射技術(shù)是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,交換能量或動量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無相變,化合物的成分不易發(fā)生變化。目前,濺射技術(shù)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應磁控濺射等技術(shù)。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應性氣氛中通過直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發(fā),蒸汽達到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產(chǎn)物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。
以上介紹了幾種常用的納米材料物理制備方法,這些制備方法基本不涉及復雜的化學反應,因此,在控制合成不同形貌結(jié)構(gòu)的納米材料時具有一定的局限性。
2.2化學制備方法
2.2.1溶膠—凝膠法
溶膠—凝膠法的化學過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過水解反應生成活性單體,活性單體進行聚合,開始成為溶膠,進而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含N聚合物組成)在溶液中與H2S反應,生成的ZnS顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。MarcusJones等以CdO為原料,通過加入Zn(CH3)2和S[Si(CH3)3]2制得了ZnS包裹的CdSe量子點,顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產(chǎn)率(quantumyield,QY)為13.8%。
2.2.2離子液法
離子液作為一種特殊的有機溶劑,具有獨特的物理化學性質(zhì),如粘度較大、離子傳導性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等。即使在較高的溫度下,離子液仍具有低揮發(fā)性,不易造成環(huán)境污染,是一類綠色溶劑。因此,離子液是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的一種良好介質(zhì)。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺為原料,在室溫下于離子液介質(zhì)中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm—5μm的Bi2S3納米花。他們認為溶液的pH值、反應溫度、反應時間等條件對納米花的形貌和晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響。他們證實,這些納米花由直徑60nm—80nm的納米線構(gòu)成,隨老化時間的增加,這些納米線會從母花上坍塌,最終形成單根的納米線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅(qū)原料,以離子液為反應介質(zhì),合成了單晶Bi2S3納米棒。
2.2.3溶劑熱法
溶劑熱法是指在密閉反應器(如高壓釜)中,通過對各種溶劑組成相應的反應體系加熱,使反應體系形成一個高溫高壓的環(huán)境,從而進行實現(xiàn)納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。Lou等采用單源前驅(qū)體Bi[S2P(OC8H17)2]3作反應物,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系Bi2S3納米棒,且該方法適于大規(guī)模生產(chǎn)。Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物為原料,甘油和水為溶劑,采用溶劑熱法在高壓釜中160℃反應24-72h制得了長達數(shù)毫米的Bi2S3納米帶。
2.2.4微乳法
微乳液制備納米粒子是近年發(fā)展起來的新興的研究領(lǐng)域,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優(yōu)點。1943年Hoar等人首次報道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合,可自發(fā)地形成一種熱力學穩(wěn)定體系,體系中的分散相由80nm-800nm的球形或圓柱形顆粒組成,并將這種體系定名微乳液。自那以后,微乳理論的應用研究得到了迅速發(fā)展。1982年,Boutonnet等人應用微乳法,制備出Pt、Pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料,由于它獨特的工藝性能和較為簡單的實驗裝置,在實際應用中受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。
等離子納米技術(shù)范文第2篇
1物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
1.1磁場效應在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
在地球上，所有的生物都在磁場的環(huán)境中生長，在生物體內(nèi)，存在著磁性物質(zhì)，如金屬礦物質(zhì)。不管是動物還是植物，其體內(nèi)都存在著磁性物質(zhì)，如外界磁場發(fā)生變化時，生物體內(nèi)的磁物質(zhì)會出現(xiàn)磁化現(xiàn)象，從而出現(xiàn)磁性勢能與極性變化。在磁場影響下所產(chǎn)生的變化，會直接或間接的對生物造成影響，并形成磁生物效應。通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，磁場效應對生物的影響存在著多個方面，如增強植物礦質(zhì)代謝，對植物酶系統(tǒng)造成較大影響，提高植物ATP能量等。一般情況下，對植物施工磁場效應，可以提高植物光合作用，推動其生長代謝，提高葉綠素，植物綜合生物效率獲得較大提升，最終提高作業(yè)產(chǎn)量及質(zhì)量。
1.2電場效應在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
在地球空間環(huán)境中不僅僅含有磁場，還包含著電場。電場存在著不穩(wěn)定性，受天氣變化影響較大。電場對植物生長的狀態(tài)存在著很大影響，在農(nóng)作物產(chǎn)量長期的進化過程中，其對電場產(chǎn)生了適應性。如選擇植物，并應用電場屏蔽技術(shù)后發(fā)現(xiàn)植物的光合速率明顯降低，其生長狀態(tài)遠遠不如雷區(qū)植物好，究其原因，電場對植物的生長存在著較大影響。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)電場存在著能量效應，并對植物物質(zhì)交換的速率存在著較大影響。在電場效應下，植物蛋白構(gòu)象出現(xiàn)變化，能夠提高酶活性，并激活鈣素，提高氣孔開度，促進植物碳同化。在電場作用下的水分解，可以提高水的電解過程，從而促進植物光合作用。此外，在農(nóng)業(yè)應用中，電場還存在著殺菌效應，可以有效應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各種病蟲害的防治。應用電場效應，可以在大棚蔬菜種植中，于植物蔬菜等上方，架設電場網(wǎng)，形成電場效應。在病蟲害防治中，應用電功能水，可以有效殺滅各種細菌及病毒。電功能水在病蟲害防治領(lǐng)域?qū)儆诋斍皣H上先進技術(shù)，應用前景十分廣闊。
1.3納米能量效應在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
納米屬于一種物質(zhì)尺度衡量單位，1g納米材料所具備的表面積相當于一個普通足球場面積。在物質(zhì)達到納米級尺寸之后，其表面積十分大，且存在著較多的不穩(wěn)定電子。納米能量效應的存在，為物質(zhì)反應發(fā)揮著很大催化作用。納米材料所具備的活性，讓納米材料能夠與其他物質(zhì)進行較大能量的反應。納米技術(shù)的應用較多，如進行鹽堿地改良等。
1.4聲波效應在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
按照波粒兩象性原理，聲波存在著粒子與能量屬性，聲波可以如磁場或電場一樣發(fā)揮作用，提高植物代謝及活性。聲波作用的研究較早，如美國科學家為正在生長中的西紅柿播放音樂，最終獲得超大番茄。通過實踐，提出聲波應用的聲波諧共振理論。利用儀器，可以獲得植物自發(fā)聲的存在，這種自發(fā)聲具備特殊的聲波，應用聲波共振技術(shù)，模擬出與植物自發(fā)生場共振，可以提高生物光合效率，提高植物產(chǎn)量。聲波效應理論的研究發(fā)展較晚，但未來應用的空間較大。
1.5等離子處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)新科技中的應用
等離子體屬于物質(zhì)存在狀態(tài)的一個種類，是物理學獨立分支。物質(zhì)狀態(tài)主要分為固體、液體、氣體，隨著研究的深入，提出等離子狀態(tài)。將等離子處理技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其起源來自于航天應用領(lǐng)域。在航天領(lǐng)域，通過衛(wèi)星搭載種子并返回地面進行種植，發(fā)現(xiàn)其生長活力較強，并存在著一些變異現(xiàn)象。這種變化，主要是因太空中存在著較強的等離子。種子在磁場、射線及等離子體的綜合作用下，打開了植物中存在的潛在基因，從而提高植物產(chǎn)量，提高作物產(chǎn)量。當前，航天育種技術(shù)發(fā)展十分迅速，但太空作物生產(chǎn)成本較高，在普及上存在著較大困難，為此，需要研究出地面空間站模擬技術(shù)，將等離子體等應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
2物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)新科技應用中的前景
物理技術(shù)，如磁場效應、電場效應、納米能量效應、聲波效應、等離子處理技術(shù)等，在作物中發(fā)揮著不同效用。通過物理技術(shù)的應用，可以提高作業(yè)光合作用的速度，從而推動作物生長，抑制病蟲害，減少化學產(chǎn)品的應用，從而在提高作物產(chǎn)量及質(zhì)量的同時，提高作物生長的生態(tài)性，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當前，物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用前景十分廣闊，但仍存在著研究速度較為緩慢，缺乏實際應用的研究，為此，需要加大研究力度，推動物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應用。
3結(jié)語
隨著人們生活水平的不斷提高，人們對食品的安全性重視程度越來越高，在選擇農(nóng)產(chǎn)品時，更加傾向于選擇無公害及綠色產(chǎn)品。物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用，可以推動傳統(tǒng)化學農(nóng)業(yè)逐漸向現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，在提高農(nóng)作物生產(chǎn)產(chǎn)量及質(zhì)量的同時，減少化肥及農(nóng)藥等的應用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)化。當前，磁場效應、電場效應、納米能量效應、聲波效應、等離子處理技術(shù)等物理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應用研究發(fā)展十分迅速，其應用前景十分廣闊。相信隨著物理技術(shù)的進一步發(fā)展，將會引起農(nóng)業(yè)技術(shù)的變革，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大效益。
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等離子納米技術(shù)范文第3篇
最近在法國戛納舉行了國際紡織品涂層及壓層會議。來自9個主要紡織國的100名代表參會，集中討論了如何應對產(chǎn)業(yè)變革和挑戰(zhàn)，怎樣對已有技術(shù)和工藝進行升級，如從濕整工藝轉(zhuǎn)變?yōu)楦烧母咝芟到y(tǒng)。
紡織行業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型
紡織涂層、印染和層壓是該行業(yè)對環(huán)境影響最大，最受消費者關(guān)注，最消耗資源的領(lǐng)域。因此，紡織涂層產(chǎn)業(yè)只有不斷改造自身，充分考慮可持續(xù)和環(huán)境問題，才能更好地滿足消費者需求，也能將更多關(guān)注放在供應鏈上，因此西方不斷出現(xiàn)創(chuàng)新和新型的商業(yè)模式。作為產(chǎn)業(yè)鏈，也只有更好地審時度勢，順應顧客需求。
例如，考慮到環(huán)境問題，包括潛在的市場壓力和禁用PU的可能性，世界上一些公司將注意力由溶劑型轉(zhuǎn)移到水性體系上來。采用新型的配方，完全不同于DMF，它與之前的體系相比有了改善。這對操作工人更安全，污染更少。這種正向思維的創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)取得進步和環(huán)保，具有非同尋常的意義。
聚亞安酯是但也只是其中一項重要的內(nèi)容，紡織涂層產(chǎn)業(yè)仍需大量的聚合物。美國紡織工業(yè)協(xié)會負責人為此曾提出，實際上紡織業(yè)涂層已覆蓋我們生活的方方面面。在某種程度上紡織產(chǎn)業(yè)的市場和應用是相互聯(lián)系的。據(jù)最近研究表明，88%的涂層面料中用到聚合物。聚氯乙烯（PVC）是最常見之一，它被用于超過40%的涂層產(chǎn)品中。其他種類的涂層聚合物有PU，如許多的橡膠化合物和硅，這些都有特殊的用途。PVC即使在極端環(huán)境壓力下其性能依然存在且作用明顯。
PVC價格便宜，用途廣泛，許多用途為人所知，為人所需。它是許多行業(yè)的標準和首選。瑞典帕斯托公司以創(chuàng)新方式改進增塑劑，即利用特殊的改變來確保PVC的可用性。這種創(chuàng)新的市場究竟有多大呢？業(yè)內(nèi)認為，近期的研究將此規(guī)劃確定為225億美元的市場，且年均復合增長率為3.8%。他們將涂層以金字塔狀，分為三個不同的層次。頂級公司在各個領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位;中層生產(chǎn)商是最大的細分市場和行業(yè)的中堅;而處于金字塔底端的公司被認為稍低層次，主要由“底層供給商”組成。
而他們面臨的世界市場，只有成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)型才能生存下來。因此它們必須基于市場和需求來改革和變化，構(gòu)思并使新觀念商業(yè)化地融入到新產(chǎn)品和市場。而處于中間地位的公司，也就是最大的市場中堅，它們生產(chǎn)合格的抑或是創(chuàng)新的產(chǎn)品。不能轉(zhuǎn)型或轉(zhuǎn)型失敗的底層公司將危在旦夕，他們只能通過并購整合浴火重生，否則在劫難逃。
轉(zhuǎn)型的規(guī)格和原則
最初的一些會涉及許多環(huán)境方面的擔憂和工作的完成度，這些主要是歐洲標準的制定者制定規(guī)則來確保在生產(chǎn)中限制或者消除對環(huán)境有害的物質(zhì)。歐洲化學品管理局（EUHA）是歐盟負責化學品注冊、評估、許可和限制的管理技術(shù)科學和行政方面的部門（REACH認證）。它已確證，DMF用于聚氨酯織物涂層的水溶性溶劑是一種需要引起高度重視的物質(zhì)。比利時一家稱為維泰（Vetex）的公司對這一問題和用于檢測DMF廣泛用途的程序進行了論述。盡管如此，歐盟的許多監(jiān)管區(qū)域?qū)W洲所有公司進行有效的監(jiān)管，但這一系列的規(guī)章對進口貨也產(chǎn)生著影響。但因復雜的程序而進度緩慢，也使制造商備受指責。毫無疑問，轉(zhuǎn)型使PU涂層與DMF漸行漸遠。
國際紡織環(huán)保組織（Okeo-tex）的標準和其他審核標準都提出轉(zhuǎn)型的引導。但要徹底消除陳舊過時的東西，困難重重卻必須做，歐盟國家均須遵守轉(zhuǎn)型后的規(guī)則，否則誰也無法在充滿競爭的全球市場中存活下來。為此，歐洲公司為了搶占市場制高點，已將轉(zhuǎn)型看作生死存亡的關(guān)鍵。
數(shù)碼涂層優(yōu)于傳統(tǒng)涂層
在生產(chǎn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型期，紡織涂層應有什么樣的影響？比利時根特大學紡織學院針對數(shù)碼涂層技術(shù)的報告指出，高度發(fā)達的噴墨過程的本質(zhì)的演變不僅僅是用來裝飾織物和打印圖形，實際上是將涂料印在紡織品上。這看似簡單卻醞釀變革的領(lǐng)域包含了豐富的轉(zhuǎn)型內(nèi)容。
由于其可塑和可更改性，數(shù)碼技術(shù)系統(tǒng)展現(xiàn)出巨大而廣泛的用途。既然所有的工作已順理成章準備就緒，那么數(shù)碼的力量就可讓紡織生產(chǎn)運作標準以20～75平方米/小時的中擋速度提高到170～450平方米/小時的高擋速度，即每小時生產(chǎn)4000平方米的數(shù)碼印染速度。為實現(xiàn)這一目標，西方研究者和生產(chǎn)商正致力于關(guān)鍵問題如：噴嘴，油墨，更廣泛的機器和織物，以便在提高生產(chǎn)和專門的應用技術(shù)的同時提升處理織物時印墨的融入程度。
為何要將傳統(tǒng)印染轉(zhuǎn)型為數(shù)碼涂層？我們把功能和創(chuàng)新及環(huán)保的需求聯(lián)系在一起就清楚了。數(shù)碼印染和傳統(tǒng)涂層可能還要并行一段時間，但商業(yè)涂層打印機的利用，減少了庫存的需求，數(shù)碼打印卻無設置成本，且實現(xiàn)了最小程度的浪費。數(shù)碼涂層技術(shù)在紡織行業(yè)商業(yè)模式的變革中有巨大的潛力，它已演變成一個大市場。毫無疑問，數(shù)碼技術(shù)在印染業(yè)轉(zhuǎn)型期中的作用不容小覷。
綠色工藝大行其道
美國綠色主題技術(shù)公司負責人蓋瑞?塞爾文一直致力于干燥、非等離子等加工工藝，它所展現(xiàn)的巨大前景給人留下深刻印象。先前他曾努力將大氣等離子商業(yè)化，但現(xiàn)在卻覺得將其商業(yè)化需要太多的工作，而他的新型熱干燥固化技術(shù)卻可實現(xiàn)同一目標，環(huán)境友好型和無氟碳屬于可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，因此有理由開發(fā)和推廣。他認為，這項科技與濕整的成本相比更具有競爭性，它可提供最佳性能的耐久性，無需水洗。由于這項技術(shù)是基于化學技術(shù)采用了超新型的碳氫化合物，他將其處理后的樣品與現(xiàn)在所用的傳統(tǒng)氟聚合織物的CA6和CA8（碳短鏈和長鏈）進行對比得出了這一結(jié)論。
這一過程涉及到單體和交聯(lián)體的專用化學溶液，經(jīng)不到30秒的加熱和等離子體或熱固化的處理實現(xiàn)了聚合過程。與等離子熱處理相比，在布架上處理花費更少，而且更容易讓現(xiàn)有的加工廠整合。聚合轉(zhuǎn)化率是惰性的，生物可降解而且無多余生產(chǎn)鏈，因此屬于綠色環(huán)保。
這一新工藝據(jù)說適合所有織物的染整，也使其低成本和低花費，已有專利注冊?，F(xiàn)如今全方位的處理試驗設備能進行織物的處理及評估。綠色主題正在尋求授權(quán)合作伙伴和設備制造商?？紤]到他發(fā)言之后觀眾十分踴躍，因此其商業(yè)化已箭在弦上。
在轉(zhuǎn)型期，專家往往肩負艱巨任務，他們需要通過創(chuàng)新實現(xiàn)更加通用的系統(tǒng)、更短的運行 時間、對環(huán)境危害更小、花費更少、沒有或是極少存貨。水的有效利用和低成本加熱在歐洲許多地區(qū)過去都頗受詬病。但有了新型化學制劑，單體和低聚物以及UV資源的選擇、材料的涂層系統(tǒng)，所有這些對UV固化的成功都不可或缺。
當然，西方紡織業(yè)轉(zhuǎn)型所面臨的挑戰(zhàn)還有許多，如：氣味，對眼睛和皮膚可能產(chǎn)生的刺激，單體并不是總能得到正確的處理，還有一些粘附和收縮的問題。然而，UV固化持續(xù)地提供一種更為環(huán)保的過程，將傳統(tǒng)的濕處理變?yōu)楦烧系倪^程是加工捷徑，因此必須探索下去。
納米技術(shù)在轉(zhuǎn)型期的應用
納米紡織如今已成為西方最火的話題。德國夫瑯禾費（Fraunhofer）紡織研究所主任將其總結(jié)如下：
世界上并不存在單純的納米技術(shù)，明白這一點很重要，因為納米技術(shù)幾乎已影響到了工業(yè)的方方面面。納米工業(yè)幾乎從零發(fā)展到2014年約30億美元的市場價值，倘若只單純地重視其價值，不看其中一些價值鏈和分支及產(chǎn)品，那么納米技術(shù)是沒有意義的。
大多數(shù)的技術(shù)產(chǎn)品都在不斷演變進化。我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多產(chǎn)品依靠納米材料、納米結(jié)構(gòu)和納米涂層，且仍有許多機遇還未被探索。相反，納米技術(shù)對許多成品的功能性已具有深遠的意義。
例如，納米纖維的特殊紡絲是廣泛的話題，熱塑性聚亞安酯（TPUs）、涂層織物的抗菌劑、紡織涂層的硅、表層等離子體處理等特殊方式、不同的聚合物薄膜的粘接、涂層無紡布交叉層壓技術(shù)，新的納米技術(shù)領(lǐng)域聚合了可生產(chǎn)多功能的特性，與此同時，引發(fā)一系列關(guān)于紡織涂層和覆膜機械環(huán)保型舉措的討論。由此看來，納米技術(shù)是紡織印染工業(yè)中不可或缺的中堅力量。
主要紡織國的轉(zhuǎn)型潛力
在談及中國不斷增長和日趨主導的市場地位時，英國琥珀公司總經(jīng)理描繪出印度的潛力，涂層織物行業(yè)供應商迅猛增加，他們需要應對國內(nèi)消費和出口。作為世界第二人口大國，印度2012年全國紡織行業(yè)市場收入超2230億美元，年均復合增長率為10.1%。然而技術(shù)類型的紡織品據(jù)說只占10%。在過去的5年中增長了約11.2%，約30%的國內(nèi)需求必須依賴進口。
印度不像中國，它是個復雜的國度，這使外來者很難融入其中。雜亂的規(guī)格和政府的規(guī)章以及工業(yè)活動使事情更為復雜。琥珀公司之所以能成功地向印度提供紡織機械，是因為其特殊的商業(yè)模式，它利用了印度國內(nèi)外的合作伙伴。該公司有著豐富的經(jīng)驗、技術(shù)，通過其長期的關(guān)系，他們成功地進入了印度市場。之后，印度許多大公司也看到了轉(zhuǎn)型的潛力。印度政府將在未來5年內(nèi)培養(yǎng)300萬轉(zhuǎn)型的勞動力，還對某些領(lǐng)域的新興公司包括紡織技術(shù)行業(yè)提供資金支持。
等離子納米技術(shù)范文第4篇
關(guān)鍵詞：有機廢氣；處理技術(shù)；變壓吸附；膜分離法
中圖分類號： TU94 文獻標識碼： A
有機廢氣主要來源于煉油與石化、有機精細化工、合成材料、化學藥品原藥制造、裝備制造涂裝、塑料產(chǎn)品制造、電子設備制造、印刷、黏合、工業(yè)清洗等行業(yè)，以及建筑裝飾、餐飲服務和服裝干洗等日常生活。人體長期接觸有機廢氣，會通過呼吸系統(tǒng)經(jīng)人或皮膚吸收到體內(nèi)，引起肝、神經(jīng)及造血系統(tǒng)的損傷，引起的癥狀主要有頭暈頭痛、惡心嘔吐、心慌氣喘、疲乏無力、血象變化等，而且對人體和動物存在嚴重的“致畸、致癌、致突變”危害。因此，有機廢氣的治理越來越受到人們的重視，成為了大氣污染治理中的重點之一。
1傳統(tǒng)有機廢氣處理技術(shù)
以前普遍采用的廢氣處理方法有吸收法、吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法、生物過濾池、生物滴濾塔、生物洗滌塔等。其中吸附法、催化燃燒法已經(jīng)比較成熟，并且已經(jīng)有了工程技術(shù)規(guī)范。但是這些方法都存在著一定程度的不足：吸附法中不同氧化劑改性的吸附劑對有機廢氣的吸附量不同，而且吸附劑價格較貴；直接燃燒法和催化燃燒法投資與運行費用較高，而且不適用于較常見的低濃度高流量的有機廢氣的處理；吸收法難以處理化學性質(zhì)穩(wěn)定且難溶于水的有機廢氣；生物法處理有機廢氣只適于組成相對較簡單的有機廢氣，對組成復雜的工業(yè)有機廢氣處理起來比較困難?；趥鹘y(tǒng)處理方法的不足，新廢氣的處理技術(shù)開始引起了人們的廣泛重視，成為研究的新方向。
2有機廢氣處理新技術(shù)
2．1低溫等離子體技術(shù)
低溫等離子體技術(shù)是在電場的作用下，高頻放電產(chǎn)生瞬間高能，打開有機廢氣分子的化學鍵，使之分解為單質(zhì)原子或無害分子，并且等離子體的高能電子、正負離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強氧化性的自由基，這些粒子可以氧化有機廢氣中的分子。有機廢氣的低溫等離子體處理是一門新興的技術(shù)。低溫等離子體技術(shù)的特點是：等離子體的高能電子、正負離子、激發(fā)態(tài)粒子可以與碳氫化合物、氮氧化合物、硫化氫、硫醇等污染物反應，生成二氧化碳、水、氮氣、二氧化硫等簡單無機物質(zhì)。典型的有機廢氣如：苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用電暈放電形式的低溫等離子體處理惡臭廢氣是可行的，停留時間越長、電壓越高，脫除效果越好。
2．2變壓吸附技術(shù)
變壓吸附的基本原理是利用氣體組分在不同吸附劑上吸附特性的差異，以及吸附量隨壓力不同而變化的特性，通過壓力變換實現(xiàn)氣體的分離或提純。變壓吸附由于采用了壓力漲落的循環(huán)操作，強吸附組分在低分壓下脫附，吸附劑得以再生。在加壓下進行吸附，減壓下進行解吸。由于循環(huán)周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，波動范圍僅在幾度，可近似看作等溫過程。變壓吸附常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否，很大程度上依賴于吸附劑的性能。CHIHARA等應用兩塔工藝的變壓吸附技術(shù)，吸附劑為高硅沸石，吸附壓力為0．2MPa、脫附壓力為0．04MPa，處理二氯甲烷氣體。GILLILAND等采 用 四 塔 工 藝 的 變 壓 吸 附 技 術(shù)，吸 附 壓 力 為0．195MPa，脫附壓力為常壓，從空調(diào)的通風氣流中回收全氟烷烴等，處理效率大于99％。變壓吸附技術(shù)的優(yōu)點是一次性投資低、能耗小、自動化程度高和可靠性強等優(yōu)點，可以獲得純度比較高的副產(chǎn)品，實現(xiàn)廢氣資源化，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。
2．3納米TiO2光催化技術(shù)
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)也應用到有機廢氣的處理中。納米TiO2光催化能有效地將有機廢氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無機小分子物質(zhì)，還可以去除氯仿、多氯聯(lián)苯、有機磷化合物、多環(huán)芳烴等難降解或用其他方法難以去除的有機廢氣。在一定的條件下，納米TiO2能將用化學法氧化難以分解的“三致”有機物徹底分解為二氧化碳、水和簡單的無機酸，且無二次污染。俞家玲等的研究結(jié)果表明，方法在模擬實驗室揮發(fā)有機物質(zhì)創(chuàng)造污染源環(huán)境，開啟空氣凈化器，然后采樣進行測定。結(jié)果苯的降解效率為91％，甲醛的降解效率為78．8％。TiO2光催化技術(shù)不僅以其化學活性高、安全無毒、價格低廉、操作簡便、以及條件溫和無二次污染的突出優(yōu)點，在廢氣處理中受到普遍重視。
2．4膜生物反應器
隨著新材料的研制開發(fā)以及膜生物技術(shù)在廢水處理中的成功應用，人們開始關(guān)注膜技術(shù)在有機廢氣處理中的應用。膜生物反應器是將傳統(tǒng)的微生物廢氣處理技術(shù)與膜技術(shù)相結(jié)合，不僅具有生物方法環(huán)保的優(yōu)點，而且膜材料作為生物降解的傳質(zhì)界面，可以提供比較大的比表面積，增強降解效果，提高去除效率。膜生物反應器目前還處于實驗室小型研究階段，而且這種方法的構(gòu)建和運行成本比較高，因此從實驗到運行還需要更多的研究和實踐。同時膜生物反應器具有流量低、阻力大、對水溶性差的污染物去除效率低等缺點，在一定程度上限制了膜生物技術(shù)在廢氣處理中的應用。
2．5微波催化氧化技術(shù)
有機廢氣的微波催化氧化技術(shù)是由填料吸附／微波解吸技術(shù)發(fā)展而來，并將一般的熱解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕档土四芎?、縮短了解吸所需的時間，而且吸附劑反復使用20次，還可以保持原有吸附能力。國外已經(jīng)有微波催化氧化技術(shù)在有機廢氣處理中的小規(guī)模應用，在中國尚處于研究階段。與常規(guī)加熱催化熱解技術(shù)相比，微波催化氧化技術(shù)的優(yōu)點是催化熱解效率高、能耗比較低、吸附劑的損耗小、啟動迅速、解吸時間比較短、對環(huán)境溫度影響??；缺點是對不同的有機廢氣需要選擇不同的吸附劑，而且微波功率、加熱時間、載氣流量等對微波催化氧化效率都有一定的影響。
2．6膜分離法
膜分離法處理有機廢氣的原理是在壓力驅(qū)動下，利用有機廢氣組分分子大小的不同，在膜結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴散能力、滲透速率的不同來實現(xiàn)有機廢氣與空氣的分離。采用膜分離技術(shù)處理油氣，具有流程簡單、運行費用低；設備占地面積小、質(zhì)量輕、便于安裝；易放大、和其他技術(shù)兼容性好；回收率高、能耗低、無二次污染等優(yōu)點。近年來，隨著膜材料和膜技術(shù)的進一步發(fā)展，國內(nèi)外已有許多成功應用的范例。通過投入產(chǎn)出分析，一座加油量7000t／a的加油站，上一套膜油氣回收系統(tǒng)投資約30萬元，年運行費用約7000元，按0．5％的回收率計算，年回收汽油35t。據(jù)國家發(fā)展改革委員會于2013－05－09的關(guān)于提高國內(nèi)成品油價格的通知，汽油的市場價格為8220元／t，可年獲利28．8萬元，投資回收期大約為13個月。膜油氣回收系統(tǒng)壽命可達15～20年，回收油氣的經(jīng)濟效益顯著。
3結(jié)語
近20年以來，學術(shù)界對有機廢氣處理技術(shù)的關(guān)注度逐漸上升，新的技術(shù)層出不窮。本文總結(jié)了新的有機廢氣處理工藝的原理、影響因素、實用范圍及去除效果，認為變壓吸附法和膜分離法有較好的應用前景。變壓吸附法處理組分簡單的有機廢氣投資少，自動化程度高，可以回收產(chǎn)品，實現(xiàn)有機廢氣資源化，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，符合中國的循環(huán)經(jīng)濟政策，在中國有機廢氣治理領(lǐng)域有較好的發(fā)展前途。膜分離法已經(jīng)在石油行業(yè)油氣回收中實際應用，其 處理效果明顯，有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
［1］黃文強．吸附分離材料［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2005．
等離子納米技術(shù)范文第5篇
關(guān)鍵詞：表面電磁增強 FDTD
中圖分類號：TM1文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）14-0055-02
Research on Enhancement of the Electric Field in Surface of Silver Nanoparticles
Zhang Liyun；Shen Qing；Song Rongli；Guo Wei
（Basic Department of Military Transportation University，Tianjin 300161，China）
Abstract: It is based on the FDTD method to calculate the silver nano-particle's distribution of electromagnetic field in this paper. In real simulation, we choose 50 nm long with the radius of 10 nm silver nano-particle in the shape of capsule as the basic matched group. By changing the conditions, such as wavelength, the size of the particles, incident angles, the distance and angles between several particles to find the larger surface electromagnetic enhancement.
Key words: surface electromagnetic enhancement；FDTD
0引言
自印度科學家Raman [1]1928年發(fā)現(xiàn)拉曼散射現(xiàn)象以來，拉曼光譜便逐漸發(fā)展為一個分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有力工具，但是由于拉曼光譜的低靈敏度，使得其不能滿足人們的探測需求；1977年Van Duyne[2]和Creighton[3]等人又發(fā)現(xiàn)了表面增強拉曼散射（SERS），大大提高了拉曼光譜的靈敏度，自此SERS技術(shù)成為研究吸附分子的表面反應、確定分子在基底表面的取向、分子共振現(xiàn)象等強有力的主要工具。目前表面增強拉曼散射光譜在各個學科領(lǐng)域均得到了廣泛的應用，涉及電化學、生物化學、分析化學、表面過程、探測器的開發(fā)等領(lǐng)域。由于表面增強拉曼散射的效率極高，一方面人們致力于它在各學科領(lǐng)域的應用研究，另一方面眾多的科研人員力圖研究其增強機制，以充分了解和掌握SERS的內(nèi)在機制，這對于SERS的應用和開發(fā)有很好的推動作用，可以促進化學、食品安全、生物以及環(huán)境領(lǐng)域檢測技術(shù)的提高和發(fā)展。
目前，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，人們可以控制金屬納米顆粒的形狀和尺寸，為SERS增強機制的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。無規(guī)則分布的金屬納米顆?；蚪饘偌{米顆粒陣列用于表面增強拉曼散射的研究，可極大地提高探測靈敏度，同時保證其可重復性。本文主要以FDTD理論[4]為基礎(chǔ)計算了金屬銀納米顆粒在受光照射條件下周圍的電場分布情況，以探究表面增強拉曼散射的電磁增強機理。在實際模擬中，采用長50nm，半徑為10nm的膠囊狀銀納米顆粒為基礎(chǔ)對照組，通過改變?nèi)肷涔獠ㄩL、粒子尺寸、入射角度、多個粒子間距、夾角等不同條件，來觀測粒子周圍的電場分布情況，進而尋求較大的表面電場增強情況。
1計算方法
在直角坐標系中，F(xiàn)DTD離散電場和磁場各節(jié)點的空間分布如圖1的Yee元胞所示，每一個磁場分量由四個電場分量環(huán)繞；同樣，每一個電場分量由四個磁場分量環(huán)繞。這種電磁場分量的空間取樣方式不僅符合法拉第電磁感應定律和安培環(huán)路定律，而且適合Maxwell方程的差分計算，能夠恰當?shù)孛枋鲭姶艌龅膫鞑ヌ匦浴?/p>
根據(jù)FDTD理論，可將Maxwell差分方程寫為：
H■■=H■■+■（E■■-E■■）
-■（E■■-E■■）
H■■=H■■+■（E■■-E■■）
-■（E■■-E■■）
H■■=H■■+
■（E■■-E■■）-■（E■■-E■■）
E■■=■E■■+■（H■■
-H■■）-■（H■■-H■■）
E■■=■E■■+■（H■■
-H■■）-■（H■■-H■■）
E■■=■E■■+■（H■■
-H■■）-■（H■■-H■■）
在FDTD算法中，時間步長的選取和空間網(wǎng)格大小的選取決定了FDTD算法的準確性，穩(wěn)定性和收斂性。一般情況下，網(wǎng)格大小取為Minimum（Δx，Δy，Δz）?燮■，其中nmax是計算域中最大的折射率；時間步長由Courant limit決定，取為Δt?燮■，其中v為光在介質(zhì)中傳播的速度。
本次模擬中網(wǎng)格大小取為1nm×1nm×1nm，時間步長取為1.66782047599076e-18s，共運行2054個時間步長；入射光波選擇周期性矩形波，振幅略大于網(wǎng)格總寬度；材料選擇銀作為實驗材料，碰撞頻率取為1.999，采用Lorentz-Drude模型。通過以下幾個方面來計算粒子周圍的電場分布情況，以尋求較大的表面電場增強情況。
①通過改變銀納米顆粒大小尋找電場增強較大的情況。選取長50nm，半徑10 nm為基礎(chǔ)對照組，改變長（70nm）或半徑（5nm），觀察銀納米顆粒周圍電場的分布情況。②通過改變?nèi)肷涔獠ㄩL觀測銀納米顆粒周圍的電場分布，光波分別選取266nm（紫外激光器），514nm（Ar激光器），633nm（He-Ne）激光器和785nm（100mW激光器）四種形式。③通過改變光的入射方向（0°，30°，45°，60°，90°）觀測電場分布的變化。④選取兩個或兩個以上銀納米顆粒為研究對象，改變間距（5nm，10nm，20nm)或改變夾角（0°，30°，60°，90°），觀測其周圍的電場分布情況。
最后用Matlab編程計算銀納米顆粒周圍電場的平均值。
3結(jié)果與討論
3.1 單個銀粒子表面電磁增強的影響因素表1分別給出通過改變銀納米顆粒尺寸、入射光波長、入射光方向而得到的單個銀粒子電場在z方向上的分量Ez的表面分布情況，其中銀納米顆粒以長l=50nm，半徑r=10nm為基準尺寸，入射光波以514nm為基準波長。
由表1數(shù)據(jù)可知，隨著納米顆粒半徑的增大，表面電場增強逐漸減小，可能是由于尖端效應造成的；隨著納米顆粒長度的增大，表面電場增強逐漸變大，由原理可知，金屬表面等離子體共振需要滿足其頻率條件，當納米顆粒的尺寸與光波的波長相匹配時會產(chǎn)生共振，由于對照組納米顆粒的尺度很小，故增強不明顯，所以當增大納米顆粒的尺寸時，表面電場增強就會變大。波長的變化導致其頻率的變化，由數(shù)據(jù)可知，銀的等離子體共振頻率可能更接近于514nm。表面電場增強并沒有隨著入射角度的增加而逐漸變大，但是當光垂直入射到銀納米顆粒的表面時，表面電場增強最大?？赡苡捎诠馀c納米顆粒的表面接觸面積變大，影響了等離子體振蕩頻率的電子密度和有效電子質(zhì)量，故發(fā)生共振的幾率變大。
3.2 兩個和多個銀納米顆粒表面電磁增強的影響因素表2分別給出兩個銀粒子間距（兩粒子沿z軸放置）不同和夾角不同時，粒子周圍電場Ez的分布情況。由表2數(shù)據(jù)可知，在一定范圍內(nèi)，兩納米顆粒間距和夾角變大都會增強其表面電場，這主要是由于兩個納米顆粒間的相互作用對表面電場增強有很大的影響。
圖2給出了多個銀納米顆粒水平放置其周圍的電場分布情況，由圖2可知，隨著納米顆粒數(shù)目的增多，納米顆粒的表面電場增強變大，當數(shù)目較多時，多個納米顆粒之間相互影響較大，偶極矩作用力對電場的變化有很大影響。
由于影響體系周圍電場分布的因素較多，在實際計算過程中，我們只改變其中的一個參數(shù)，考察其對電場強度的影響，以便得出結(jié)論。實際上，膠囊狀納米顆粒模型的計算僅僅反映了表面增強拉曼散射(SERS)的一部分內(nèi)容。表面增強拉曼散射的表面形態(tài)還可以做成其它更為復雜的形狀，來模擬真實的表面形態(tài)，而且還可以做包覆，去驗證和解釋現(xiàn)有的實驗結(jié)果。另外還可以從實驗的角度出發(fā)，制作表面增強拉曼散射基底，研究分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，進而更為深入和細致的探討和分析表面增強拉曼散射的機理，促進表面增強拉曼散射在各學科領(lǐng)域的應用。
參考文獻：
[1]Raman CV, Krishnan KS. A New Type of Secondary Radiation. Nature, 1928, 121, 501-502.
[2]Jeanmaire D L, Van Duyne R P. Surface Raman spectroelectrochemistry Part I. Heterocyclic, aromatic, and aliphatic amines adsorbed on the anodized silver electrode. J Electroanal Chem, 1977, 84, 1-20.
