材料工程中的软化学方法总结

　　本学期学习了《材料工程中的软化学方法》这门课，对材料制备中软化学方法有了全面的认识，也对阅读文献的方法有了很好的掌握，同时也对相关方法的具体方法有了一定了解。课程结束，谨以此篇小论文来谈谈我的收获与体会。

材料工程中的软化学方法总结

　　一、收获与“成长”

　　简单的说，软化学方法就是在比较温和的反应条件下，进行化学合成的一系列方法。该方法有一下几个特点：

　　<1>无需苛刻条件，可在温和条件下进行；

　　<3>可根据需要控制过程的条件，对产物的组分和结构进行设计，进而达到“剪裁”的目的。由于软化学具有对实验设备要求简单和化学上的易控性等特点，使得软化学在材料合成化学的研究领域中占有一席之地。软化学合成法可得到：

　　<2>可能在同一材料体系中实现不同类型组分的复合（无机物-有机物、陶瓷-金属、无机物-生物体）；

　　自组装技术、化学气相沉积法等。对于以上方法，老师均作了详细地讲解，同学们也讲解了与相应方法相关的文献。对我而言，对溶胶-凝胶法、化学气相沉积、自组装技术最为了解，下面详细评述一下这三种方法。

　　溶胶－凝胶法，用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

　　（基本过程：在液相下将原料均匀混合→水解→ 缩合(缩聚) → 稳定的透明溶胶液体系→陈化（胶粒间逐渐聚合）→凝胶→低温干燥→干凝胶或气凝胶（具有多孔空间结构）→烧结、固化→致密的氧化物材料。）应用于制备具有不同特性的氧化物型薄膜，如V2O5,TiO2, MoO3, WO3, ZrO2, Nb2O3等。这种软化学方法有很多无法取代的作用，如起始原料是分子级的能制备较均匀的材料，可以得到较高的纯度，组成成分较好控制可降低程序中的温度，具有流变特性

　　可用于不同用途产品的制备，可以控制孔隙度，容易制备各种形状等。缺点也是有的，原料成本较高，存在残留小孔洞，较长的反应时间，有机溶剂的危害性等。总体来说溶胶－凝胶法是最经典的方法，应用广泛。

　　化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：

　　两种或两种以上的`气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。CVD是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术，本质上属于原子范畴的气态传质过程。它具有以下特点：在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上；

　　可以在常压或者真空条件下进行。如Woon．GiChoitbj利用LDMCVD(使前驱体Pt(EtCp)Me3和Pt(CsH4C4H2)(CH3)3分别沉积于平面型和沟壕型两种结构的CVD．Pt／Ti02／Si02／Si基体上，而后将其前驱体于700℃的氧气氛围中锻烧30分钟，制备出了LiC002薄膜。对比发现沉积于沟壕型基体上的LiC002薄膜首次充电容量为平面型的130％。对许多金属和金属合金一个有趣的争论就是，他们是通过物理气相沉积(PVD)还是通过化学气相沉积(CVD)能得到最好的沉积效果。

　　尽管CVD比PVD有更好的台阶覆盖特性，但目前诸如铜的子晶层和钽氮扩散层薄膜都是通过PVD来沉积的，因为现有的大量装置都是基于PVD系统的，工程技术人员对PVD方法也有较高的熟练程度。一些人建议，既然台阶覆盖特性越来越重要(尤其是在通孔边墙覆盖)，CVD方法将成为必不可少的技术

　　自组装技术是功能分子形成有序结构的组装技术的一种，通过分子间的化学键或超分子作用在一定的条件下自发地形成特定有序的结构。它包括：静电力自组装、共价键自组装和分子沉积自组装。作为高分子领域一项新兴的技术, 自组装技术发展的时间并不长。由于其研究成果还有待成熟, 对于绝大多数人来说, 还难以感觉到这项技术的出现将对科技进步和经济发展所产生的巨大推动。可以预期, 随着自组装技术功能化、实用化研究的进一步成熟, 它必将对包括生物等高新科技在内的诸多领域产生深远的影响。自组装技术简便易行, 无须特殊装置, 通常以水为溶剂, 具有沉积过程和膜结构分子级控制的优点。可以利用连续沉积不同组分, 制备膜层间二维甚至三维比较有序的结构, 实现膜的光、电、磁等功能, 还可模拟生物膜, 因此, 近年来受到广泛的重视。

　　二、不足与展望

　　虽然在上一部分中介绍了我的一些收获与“成长”，但我自知还有许多不足的地方，在以上的软化学方法中，基本理论与大致实验过程我都有一些了解，但是大部分还没有应用到实验中的实践经验。另一个就是做PPT时要注意一些内容的重点突出，内容尽量简洁明了且表达清楚。还有就是PPT的制作技术需要加强，整体颜色的搭配，字体的大小，PPT的数量等都需要注意。第三，阅读文献时要有重点和效率，可以先看摘要、实验部分和结论，对于有创新点的文章要精读，这样就可以提高自己以前读文章慢的习惯。第四，对于一些表征方法的原

　　理与用途不是区分很好，这无疑是自己“科研之路”上的“拦路虎”，因此需要再重新把这些表征方法系统了解下，并对于自己课题有关的表征方法尽快地掌握其原理、用途和实践操作。针对以上提出的几个问题，我觉得都亟需解决，未雨绸缪这样才不至于在以后正式接触课题的时候手忙脚乱。在以后的“科研生涯”中，对于一些传统硬化学方法可以用适当的软化学方法进行“改进”。对于一些软化学方法通过大量阅读文献和实验来进行更优化的改进。快速提高自己做报告PPT的能力，展现一个优秀研究生的基本素质与技能。针对课上老师对阅读文献的建议进行有计划有效率的阅读课题相关文献。

　　三、对老师上课方式的评价

　　坦白讲，老师的上课方式很独特，比较突破传统，无可置疑我认为这是上课过程比较好的一个环节，每个人都能参与主讲、讨论，除此之外我们都能从不同的文献中得到不同体会和启发。在这个过程中每个人都能有读文献、做PPT、做报告的“初体验”。这种模式希望老师能继续坚持。但我认为这里或许有些小瑕疵，可能会存在少数人仅仅为了应付或者纯碎为了完成这项任务而工作，前期会存在没有做PPT、一些粗糙PPT的现象。所以老师不妨把这与您的考核挂钩等类似措施来激发大家的积极性，使这一环节更加美好！

　　课程虽已结束，但对于刚进入研究生生活的我们来说只是一个美好的开始，在以后”漫漫研途”中带着课程的美好回忆、带着课程中的收获、带着一颗“空杯心理”的虚心慢慢探索奋斗吧！

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