材料工程中的軟化學方法總結
本學期學習了《材料工程中的軟化學方法》這門課，對材料製備中軟化學方法有了全面的認識，也對閲讀文獻的方法有了很好的掌握，同時也對相關方法的具體方法有了一定了解。課程結束，謹以此篇小論文來談談我的收穫與體會。
一、收穫與“成長”
簡單的説，軟化學方法就是在比較温和的反應條件下，進行化學合成的一系列方法。該方法有一下幾個特點：
<1>無需苛刻條件，可在温和條件下進行；
<2>易於控制其化學反應過程、路徑；
<3>可根據需要控制過程的條件，對產物的組分和結構進行設計，進而達到“剪裁”的目的。由於軟化學具有對實驗設備要求簡單和化學上的易控性等特點，使得軟化學在材料合成化學的研究領域中佔有一席之地。軟化學合成法可得到：
<1>介穩中間物或動力學控制的化合物；
<2>可能在同一材料體系中實現不同類型組分的複合（無機物-有機物、陶瓷-金屬、無機物-生物體 ）；
<3>低熵、低焓或低對稱性的材料（特殊結構或形態複合、雜化和低維材料體系 ）等。常見的軟化學方法有：溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱法、
自組裝技術、化學氣相沉積法等。對於以上方法，老師均作了詳細地講解，同學們也講解了與相應方法相關的文獻。對我而言，對溶膠-凝膠法、化學氣相沉積、自組裝技術最為了解，下面詳細評述一下這三種方法。
溶膠－凝膠法，用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，並進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經過乾燥、燒結固化製備出分子乃至納米亞結構的材料。
（基本過程：在液相下將原料均勻混合→水解→ 縮合(縮聚) → 穩定的透明溶膠液體系→陳化（膠粒間逐漸聚合）→凝膠→低温乾燥→幹凝膠或氣凝膠（具有多孔空間結構）→燒結、固化→緻密的氧化物材料。）應用於製備具有不同特性的氧化物型薄膜，如V2O5,TiO2, MoO3, WO3, ZrO2, Nb2O3等。這種軟化學方法有很多無法取代的作用，如起 始原料是分子級的能製備較均勻的材料，可以得到較高的純度，組成成分較好控制可 降低程序中的温度，具有流變特性
可用於不同用途產品的製備，可以控制孔隙度，容易製備各種形狀等。缺點也是有的，原料成本較高，存在殘留小孔洞，較長的反應時間，有機溶劑的危害性等。總體來説溶膠－凝膠法是最經典的方法，應用廣泛。
化學氣相澱積是近幾十年發展起來的製備無機材料的新技術。化學氣相沉積(CVD)是半導體工業中應用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術，包括大範圍的絕緣材料，大多數金屬材料和金屬合金材料。從理論上來説，它是很簡單的：
兩種或兩種以上的氣態原材料導入到一個反應室內，然後他們相互之間發生化學反應，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。澱積氮化硅膜(Si3N4)就是一個很好的例子，它是由硅烷和氮反應形成的'。CVD是反應物質在氣態條件下發生化學反應，生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而製得固體材料的工藝技術，本質上屬於原子範疇的氣態傳質過程。它具有以下特點：在中温或高温下，通過氣態的初始化合物之間的氣相化學反應而形成固體物質沉積在基體上；
可以在常壓或者真空條件下進行。如Woon．GiChoitbj利用LDMCVD(使前驅體Pt(EtCp)Me3和Pt(CsH4C4H2)(CH3)3分別沉積於平面型和溝壕型兩種結構的CVD．Pt／Ti02／Si02／Si基體上，而後將其前驅體於700℃的氧氣氛圍中鍛燒30分鐘，製備出了LiC002薄膜。對比發現沉積於溝壕型基體上的LiC002薄膜首次充電容量為平面型的130％。對許多金屬和金屬合金一個有趣的爭論就是，他們是通過物理氣相沉積(PVD)還是通過化學氣相沉積(CVD)能得到最好的沉積效果。
儘管CVD比PVD有更好的台階覆蓋特性，但目前諸如銅的子晶層和鉭氮擴散層薄膜都是通過PVD來沉積的，因為現有的大量裝置都是基於PVD系統的，工程技術人員對PVD方法也有較高的熟練程度。一些人建議，既然台階覆蓋特性越來越重要(尤其是在通孔邊牆覆蓋)，CVD方法將成為必不可少的技術
自組裝技術是功能分子形成有序結構的組裝技術的一種，通過分子間的化學鍵或超分子作用在一定的條件下自發地形成特定有序的結構。它包括：靜電力自組裝、共價鍵自組裝和分子沉積自組裝。作為高分子領域一項新興的技術, 自組裝技術發展的時間並不長。由於其研究成果還有待成熟, 對於絕大多數人來説, 還難以感覺到這項技術的出現將對科技進步和經濟發展所產生的巨大推動。可以預期, 隨着自組裝技術功能化、實用化研究的進一步成熟, 它必將對包括生物等高新科技在內的諸多領域產生深遠的影響。自組裝技術簡便易行, 無須特殊裝置, 通常以水為溶劑, 具有沉積過程和膜結構分子級控制的優點。可以利用連續沉積不同組分, 製備膜層間二維甚至三維比較有序的結構, 實現膜的光、電、磁等功能, 還可模擬生物膜, 因此, 近年來受到廣泛的重視。
二、不足與展望
雖然在上一部分中介紹了我的一些收穫與“成長”，但我自知還有許多不足的地方，在以上的軟化學方法中，基本理論與大致實驗過程我都有一些瞭解，但是大部分還沒有應用到實驗中的實踐經驗。另一個就是做PPT時要注意一些內容的重點突出，內容儘量簡潔明瞭且表達清楚。還有就是PPT的製作技術需要加強，整體顏色的搭配，字體的大小，PPT的數量等都需要注意。第三，閲讀文獻時要有重點和效率，可以先看摘要、實驗部分和結論，對於有創新點的文章要精讀，這樣就可以提高自己以前讀文章慢的習慣。第四，對於一些表徵方法的原
理與用途不是區分很好，這無疑是自己“科研之路”上的“攔路虎”，因此需要再重新把這些表徵方法系統瞭解下，並對於自己課題有關的表徵方法儘快地掌握其原理、用途和實踐操作。 針對以上提出的幾個問題，我覺得都亟需解決，未雨綢繆這樣才不至於在以後正式接觸課題的時候手忙腳亂。在以後的“科研生涯”中，對於一些傳統硬化學方法可以用適當的軟化學方法進行“改進”。對於一些軟化學方法通過大量閲讀文獻和實驗來進行更優化的改進。快速提高自己做報告PPT的能力，展現一個優秀研究生的基本素質與技能。針對課上老師對閲讀文獻的建議進行有計劃有效率的閲讀課題相關文獻。
三、對老師上課方式的評價
坦白講，老師的上課方式很獨特，比較突破傳統，無可置疑我認為這是上課過程比較好的一個環節，每個人都能參與主講、討論，除此之外我們都能從不同的文獻中得到不同體會和啟發。在這個過程中每個人都能有讀文獻、做PPT、做報告的“初體驗”。這種模式希望老師能繼續堅持。但我認為這裏或許有些小瑕疵，可能會存在少數人僅僅為了應付或者純碎為了完成這項任務而工作，前期會存在沒有做PPT、一些粗糙PPT的現象。所以老師不妨把這與您的考核掛鈎等類似措施來激發大家的積極性，使這一環節更加美好！
課程雖已結束，但對於剛進入研究生生活的我們來説只是一個美好的開始，在以後”漫漫研途”中帶着課程的美好回憶、帶着課程中的收穫、帶着一顆“空杯心理”的虛心慢慢探索奮鬥吧！
