材料工程中的軟化學(xué)方法總結(jié)
本學(xué)期學(xué)習(xí)了《材料工程中的軟化學(xué)方法》這門(mén)課，對(duì)材料制備中軟化學(xué)方法有了全面的認(rèn)識(shí)，也對(duì)閱讀文獻(xiàn)的方法有了很好的掌握，同時(shí)也對(duì)相關(guān)方法的具體方法有了一定了解。課程結(jié)束，謹(jǐn)以此篇小論文來(lái)談?wù)勎业氖斋@與體會(huì)。
一、收獲與“成長(zhǎng)”
簡(jiǎn)單的說(shuō)，軟化學(xué)方法就是在比較溫和的反應(yīng)條件下，進(jìn)行化學(xué)合成的一系列方法。該方法有一下幾個(gè)特點(diǎn)：
<1>無(wú)需苛刻條件，可在溫和條件下進(jìn)行；
<3>可根據(jù)需要控制過(guò)程的條件，對(duì)產(chǎn)物的組分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到“剪裁”的目的。由于軟化學(xué)具有對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求簡(jiǎn)單和化學(xué)上的易控性等特點(diǎn)，使得軟化學(xué)在材料合成化學(xué)的研究領(lǐng)域中占有一席之地。軟化學(xué)合成法可得到：
<2>可能在同一材料體系中實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型組分的復(fù)合（無(wú)機(jī)物-有機(jī)物、陶瓷-金屬、無(wú)機(jī)物-生物體 ）；
自組裝技術(shù)、化學(xué)氣相沉積法等。對(duì)于以上方法，老師均作了詳細(xì)地講解，同學(xué)們也講解了與相應(yīng)方法相關(guān)的文獻(xiàn)。對(duì)我而言，對(duì)溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積、自組裝技術(shù)最為了解，下面詳細(xì)評(píng)述一下這三種方法。
溶膠－凝膠法，用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿(mǎn)了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。
（基本過(guò)程：在液相下將原料均勻混合→水解→ 縮合(縮聚) → 穩(wěn)定的透明溶膠液體系→陳化（膠粒間逐漸聚合）→凝膠→低溫干燥→干凝膠或氣凝膠（具有多孔空間結(jié)構(gòu)）→燒結(jié)、固化→致密的氧化物材料。）應(yīng)用于制備具有不同特性的氧化物型薄膜，如V2O5,TiO2, MoO3, WO3, ZrO2, Nb2O3等。這種軟化學(xué)方法有很多無(wú)法取代的作用，如起 始原料是分子級(jí)的能制備較均勻的材料，可以得到較高的純度，組成成分較好控制可 降低程序中的溫度，具有流變特性
可用于不同用途產(chǎn)品的制備，可以控制孔隙度，容易制備各種形狀等。缺點(diǎn)也是有的，原料成本較高，存在殘留小孔洞，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，有機(jī)溶劑的危害性等�？傮w來(lái)說(shuō)溶膠－凝膠法是最經(jīng)典的方法，應(yīng)用廣泛。
化學(xué)氣相淀積是近幾十年發(fā)展起來(lái)的制備無(wú)機(jī)材料的新技術(shù)�；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來(lái)沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來(lái)說(shuō)，它是很簡(jiǎn)單的：
兩種或兩種以上的`氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。淀積氮化硅膜(Si3N4)就是一個(gè)很好的例子，它是由硅烷和氮反應(yīng)形成的。CVD是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)，本質(zhì)上屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過(guò)程。它具有以下特點(diǎn)：在中溫或高溫下，通過(guò)氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而形成固體物質(zhì)沉積在基體上；
可以在常壓或者真空條件下進(jìn)行。如Woon．GiChoitbj利用LDMCVD(使前驅(qū)體Pt(EtCp)Me3和Pt(CsH4C4H2)(CH3)3分別沉積于平面型和溝壕型兩種結(jié)構(gòu)的CVD．Pt／Ti02／Si02／Si基體上，而后將其前驅(qū)體于700℃的氧氣氛圍中鍛燒30分鐘，制備出了LiC002薄膜。對(duì)比發(fā)現(xiàn)沉積于溝壕型基體上的LiC002薄膜首次充電容量為平面型的130％。對(duì)許多金屬和金屬合金一個(gè)有趣的爭(zhēng)論就是，他們是通過(guò)物理氣相沉積(PVD)還是通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)能得到最好的沉積效果。
盡管CVD比PVD有更好的臺(tái)階覆蓋特性，但目前諸如銅的子晶層和鉭氮擴(kuò)散層薄膜都是通過(guò)PVD來(lái)沉積的，因?yàn)楝F(xiàn)有的大量裝置都是基于PVD系統(tǒng)的，工程技術(shù)人員對(duì)PVD方法也有較高的熟練程度。一些人建議，既然臺(tái)階覆蓋特性越來(lái)越重要(尤其是在通孔邊墻覆蓋)，CVD方法將成為必不可少的技術(shù)
自組裝技術(shù)是功能分子形成有序結(jié)構(gòu)的組裝技術(shù)的一種，通過(guò)分子間的化學(xué)鍵或超分子作用在一定的條件下自發(fā)地形成特定有序的結(jié)構(gòu)。它包括：靜電力自組裝、共價(jià)鍵自組裝和分子沉積自組裝。作為高分子領(lǐng)域一項(xiàng)新興的技術(shù), 自組裝技術(shù)發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)。由于其研究成果還有待成熟, 對(duì)于絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō), 還難以感覺(jué)到這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將對(duì)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的巨大推動(dòng)。可以預(yù)期, 隨著自組裝技術(shù)功能化、實(shí)用化研究的進(jìn)一步成熟, 它必將對(duì)包括生物等高新科技在內(nèi)的諸多領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。自組裝技術(shù)簡(jiǎn)便易行, 無(wú)須特殊裝置, 通常以水為溶劑, 具有沉積過(guò)程和膜結(jié)構(gòu)分子級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)�？梢岳眠B續(xù)沉積不同組分, 制備膜層間二維甚至三維比較有序的結(jié)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)膜的光、電、磁等功能, 還可模擬生物膜, 因此, 近年來(lái)受到廣泛的重視。
二、不足與展望
雖然在上一部分中介紹了我的一些收獲與“成長(zhǎng)”，但我自知還有許多不足的地方，在以上的軟化學(xué)方法中，基本理論與大致實(shí)驗(yàn)過(guò)程我都有一些了解，但是大部分還沒(méi)有應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。另一個(gè)就是做PPT時(shí)要注意一些內(nèi)容的重點(diǎn)突出，內(nèi)容盡量簡(jiǎn)潔明了且表達(dá)清楚。還有就是PPT的制作技術(shù)需要加強(qiáng)，整體顏色的搭配，字體的大小，PPT的數(shù)量等都需要注意。第三，閱讀文獻(xiàn)時(shí)要有重點(diǎn)和效率，可以先看摘要、實(shí)驗(yàn)部分和結(jié)論，對(duì)于有創(chuàng)新點(diǎn)的文章要精讀，這樣就可以提高自己以前讀文章慢的習(xí)慣。第四，對(duì)于一些表征方法的原
理與用途不是區(qū)分很好，這無(wú)疑是自己“科研之路”上的“攔路虎”，因此需要再重新把這些表征方法系統(tǒng)了解下，并對(duì)于自己課題有關(guān)的表征方法盡快地掌握其原理、用途和實(shí)踐操作。 針對(duì)以上提出的幾個(gè)問(wèn)題，我覺(jué)得都亟需解決，未雨綢繆這樣才不至于在以后正式接觸課題的時(shí)候手忙腳亂。在以后的“科研生涯”中，對(duì)于一些傳統(tǒng)硬化學(xué)方法可以用適當(dāng)?shù)能浕瘜W(xué)方法進(jìn)行“改進(jìn)”。對(duì)于一些軟化學(xué)方法通過(guò)大量閱讀文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行更優(yōu)化的改進(jìn)。快速提高自己做報(bào)告PPT的能力，展現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀研究生的基本素質(zhì)與技能。針對(duì)課上老師對(duì)閱讀文獻(xiàn)的建議進(jìn)行有計(jì)劃有效率的閱讀課題相關(guān)文獻(xiàn)。
三、對(duì)老師上課方式的評(píng)價(jià)
坦白講，老師的上課方式很獨(dú)特，比較突破傳統(tǒng)，無(wú)可置疑我認(rèn)為這是上課過(guò)程比較好的一個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)人都能參與主講、討論，除此之外我們都能從不同的文獻(xiàn)中得到不同體會(huì)和啟發(fā)。在這個(gè)過(guò)程中每個(gè)人都能有讀文獻(xiàn)、做PPT、做報(bào)告的“初體驗(yàn)”。這種模式希望老師能繼續(xù)堅(jiān)持。但我認(rèn)為這里或許有些小瑕疵，可能會(huì)存在少數(shù)人僅僅為了應(yīng)付或者純碎為了完成這項(xiàng)任務(wù)而工作，前期會(huì)存在沒(méi)有做PPT、一些粗糙PPT的現(xiàn)象。所以老師不妨把這與您的考核掛鉤等類(lèi)似措施來(lái)激發(fā)大家的積極性，使這一環(huán)節(jié)更加美好！
課程雖已結(jié)束，但對(duì)于剛進(jìn)入研究生生活的我們來(lái)說(shuō)只是一個(gè)美好的開(kāi)始，在以后”漫漫研途”中帶著課程的美好回憶、帶著課程中的收獲、帶著一顆“空杯心理”的虛心慢慢探索奮斗吧！
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