介观尺度的材料设计、制备与组装技术研究进展

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1、学术论文RESEARCH介观尺度的材料设计、制备与组装技术研究进展ProgressinDesign,PreparationandAssemblyofMaterialatMesoscale北京航空材料研究院钢与稀贵金属研究所刘大博祁洪飞滕乐金罗飞田野[摘要]结合本专业组的工作，对近年来介观尺度其准确定位和精确控制。但介观尺度领域的研究不像的材料设计、制备与组装技术进行了综述，着重阐述了宏观和微观层次的研究已有较完善的理论体系，仍然具反点阵列和核壳结构的制备与组装技术，以及结构的设有很大挑战，其研究方法和

2、理论尚处于探索阶段。本文计与控制。在此基础上，分析了其发展前景和今后的研结合专业组在介观尺度的材料设计、制备与组装技术领究方向。域开展的一些研究工作，着重阐述了国内外在该领域关键词:介观尺度材料设计组装的一些重要进展和前沿动态，并对该领域的发展做了展[ABSTRACT]Therecentresearchdevelopment望。ondesign,preparationandassemblyofmaterialsatme-soscaleisreviewedcombinedwithpreviouswork

3、ofour1反点阵列researchteam.Preparationandassemblytechnologyof1.1设计antidotarrayandcore/shellstructuresareanalyzedin反点阵列是相对于点阵列而言的，是其相应点阵列[9-10]detail.Inaddition,thedesignandcontrolofmicrostruc-结构的反向或负性复制，也称之为反蛋白石。其特tureisalsodiscussed.Finally,theforecasttoth

4、efuture点是在二维或三维空间具有周期排列的孔结构，如图1developmentsofthisresearchfieldisinvestigated.所示。由于中空部分占有绝大部分体积，因此可将骨架Keywords:MesoscaleMaterialsDesignAs-材料在孔间隙中进行可控组装和精确定位。sembly骨架材料介观尺度的材料设计及其制备技术是当前世界科孔隙技领域中最重要的前沿方向之一。介观尺度是指材料的特征结构尺寸在纳米量级（1~100nm），在该尺度范围内，材料的性能往往发生突变

5、，表现出过去不曾为人们图1反点阵列结构示意图[1]所理解的特殊性能。例如，纳米粒子与光存在复杂的Fig.1Diagramofantidotarraymaterials交互作用，而包括矫顽力、饱和磁化强度、磁导率等在内[2-3]的磁学性能均存在特异变化。此类新奇效应既不能该结构中，通过对孔尺寸和形貌的调制可实现骨架采取适用于宏观尺度上的传统物理理论解释，也不能挪材料的尺寸在介观尺度内的高度可控且连续可调。骨用微观尺度上的原子和分子理论进行处理。介观领域架由纳米粒子构成，即可由单组份金属及金属氧化物组是介

6、于宏观和微观领域的过渡区域，是人类研究自然的成，又可由多组分组成的晶体或固溶体、有机-无机杂化[4]盲点之一。介观尺度材料具有远大于常规体系的表物、高聚物等组成，具有优异的兼容性，可兼具材料特性面积，大界面和高活性是其重要的共同特征。例如，体与结构特性，易于构建出具有新奇物理化学特性的介观3系总体积为1cm的直径为10nm的球形颗粒，具有高达尺度材料。反点阵列具有较高的热稳定性、耐水解性和2600m的表面积。因此，如何抑制颗粒间的自发团聚以大比表面积，在吸附材料、新型催化剂、新型药物载体、[11-12

7、]及提高体系的稳定性始终是介观尺度材料研究领域亟膜材料、光子晶体等众多领域有广阔的应用前景。[5-6]待解决的重要科学问题。此外，介观尺度周期结构还是基础物理研究的理想模对介观尺度材料的尺寸、结构和形状进行设计和控板，其周期结构与光存在诸多复杂的作用，诸如色散、颜制是提高体系稳定性的有效途径，尤以反点阵列结构和射、散射、干涉等许多传输性质将发生改变，产生异常透[7-8][13-14]核壳结构最为典型。它具有设计的自由度大和可控射增强及等离子体共振效应等新奇的物理现象。性高等特点，并且结构上具有相同规则

8、的外形，可将纳1.2制备与组装米微粒严格限制在一个很窄的尺度范围内，从而实现对目前，反点阵列结构的制备方法主要包括：发泡法、82航空制造技术·2014年第20期学术论文RESEARCH[15-18]取代法和模板法。其中，以模板法最为有效，其利见光透过率最高可达到86%，在紫外波段透过率均超过[29]用具有特定的微观有序结构作为模板，在模板适当的空88%，方阻最小达到8.6Ω/□。设计并制备了尺寸参隙部分填充骨架，将模板去除后形成介观尺度的反点阵数在介观尺