纳米材料功能化宏观体系的构筑和性能研究.docx

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纳米材料功能化宏观体系的构筑和性能研究

项目名称：

纳米材料功能化宏观体系的构筑和性能研究

首席科学家：

姜开利清华大学

起止年限：

2012.1至2016.8

依托部门：

教育部

一、关键科学问题及研究内容

本项目拟解决的关键科学问题是：

1、纳米材料单元构筑宏观尺度纳米材料体系的界面结构控制

（1）不同材质纳米结构单元界面结构的设计和构筑方法

（2）不同尺寸和维度纳米结构单元组合的原理

2、不同纳米材料单元组装后性能演变和调控

（1）纳米材料单元组装后性能变化的机理和优化的方法

（2）多尺度单元组合对性能的影响以及单元耦合所产生的新功能

3、宏观尺度纳米材料体系中电子、光子和能量传输的新规律

（1）异质界面电子、光子和能量传输的新规律

（2）纳微尺度下的界面效应对性能的调控

4、宏观尺度纳米结构服役过程中的性能稳定性

（1）对外场的响应

（2）结构稳定性和性能稳定性的关系

以解决上述科学问题为核心，本项目的主要研究内容是：

1、不同材质纳米结构单元界面结构的设计，多元异质宏观尺度纳米结构单元构筑的新原理和新方法，包括从纳米结构单元的制备，纳米结构单元组合成微米结构，到由微米结构构筑宏观尺度的材料体系，发展不同尺度、不同维度纳米单元构筑宏观尺度纳米材料体系的新技术。

构筑宏观尺度纳米材料体系的单元材质为：

（a）半导体/金属肖特基结；（b）磁性/非磁性、磁性/铁电组合体；（c）碳管、碳管束和其他碳纳米结构单元。

2、纳米材料单元组装后性能变化的机理和优化的方法，宏观尺度纳米材料体系中纳米单元的耦合效应产生的新现象和新性能。

主要研究内容为：

碳纳米管与金属、高聚物复合体系界面的耦合效应，半导体量子点和贵金属纳米线异质界面耦合和光传输行为，肖特基结能量传递（光→电），磁性/非磁性和磁性/铁电性复合纳米单元界面耦合效应及能量传递的新规律（电→磁、磁→光）。

通过耦合尺度效应的研究实现纳米单元组成的宏观尺度体系的综合性能的调控和优化。

3、宏观尺度纳米材料体系中异质界面对电、光、磁性能调控和输运性质的影响，能量传递和转化的新规律，探索其可能的应用。

主要研究内容为：

磁性/铁电复合纳米单元之间能量传递和转换的新规律（电→力、力→磁），实现增强电控磁效应的最佳条件，探索基于磁性/铁电复合纳米单元的电控磁存储技术，以纳微光学器件为导向，研究半导体量子点、金属纳米线等组合单元协同传递光子的行为，通过尺度效应和耦合效应的研究，探索能量传输、转换的新规律，发展基于纳米材料的红外波段探测器件，研究红外示范探测器件性能的稳定性。

4、宏观尺度纳米材料体系的结构性能关系及其在服役过程中的性能稳定性，主要研究内容为：

研究复合纳米材料体系中，界面结构和特性对宏观性质的影响，探索提高材料综合性能的途径，研究碳纳米结构复合材料在外场作用下材料性能的变化与纳微结构的关系，能量和物质转化和传输的规律，服役条件下材料和结构的稳定性，探讨在高性能储能器件中的应用。

二、预期目标

总体目标：

本项目的总目标是：

在过去研究的基础上，优选和发展具有应用前景的纳米结构单元，发展宏观尺度纳米材料体系的制备方法，揭示纳米单元之间的界面效应和多尺度耦合效应，发现宏观尺度纳米材料体系中的新现象、新特性和新原理。

以此为基础，设计和制作有明确应用目标、拥有自主知识产权的宏观尺度纳米材料体系，以满足新兴战略产业（IT、新能源和新材料等）的需求。

五年预期目标：

1、构筑出3-4种有独特性能的宏观尺度纳米材料体系

发展不同材质纳米结构单元界面结构的设计方法，从纳米结构单元的制备→纳米结构单元组合的微米结构→由微米结构构筑宏观尺度的纳米材料体系的技术路线，建立几种不同尺度、不同维度、不同材质的宏观尺度纳米材料体系构筑的新方法，进而发展几种实用的构筑新技术。

制备出3-4种有独特性能的宏观尺度纳米材料体系，包括：

异质纳米单元构筑的宏观尺度纳米材料体系，磁性/非磁性纳米单元构筑的宏观尺度纳米阵列，不同维度的碳纳米单元构筑的宏观尺度碳纳米管束、碳纳米阵列、有序网络结构。

2、在基本科学问题上有所突破

宏观尺度纳米材料体系中存在着性质不同的界面和多尺度的耦合效应，因此结构单元间的界面对体系光、电、磁性能的影响是重要的科学问题之一。

通过本项目的研究将揭示不同尺度、不同材质的界面特性及其统计规律。

揭示不同类型界面结构对性能的影响规律，耦合效应产生的新性能，物质和能量传输的新规律，对外场的响应特性，在服役条件下的性能变化规律及其稳定性。

3、实现3-4种重要应用

（1）5种宏观尺度碳纳米复合材料。

（2）基于不同半导体异质结的近红外探测器的原型器件。

（3）基于碳纳米薄膜的红外探测器、薄膜晶体管的原型器件。

（4）设计和制备示范的电控磁原型器件。

4、通过项目的实施，培养一支在宏观尺度纳米材料体系制备、性能和应用方面在国内外有影响的创新团队，成就1-2位在本领域的中青年领军人物，撰写1-2本专著，申请发明专利50项，发表SCI论文200篇，争取获得1-2项省部级以上奖励。

三、研究方案

本项目的学术思路：

本项目承担单位是上一个973项目“纳米材料和纳米结构的性能和应用基础”（2005-2010年）团队中的主要研究群体。

本项目在以往研究成果、技术积累的基础上，以国家重大需求为牵引，从纳米材料和纳米结构合成、表征及性能研究的成果中，优选和发展具有应用前景的纳米结构单元，发展宏观尺度纳米材料体系的制备方法，实现从纳米结构单元合成的研究转到利用纳米结构单元组装成宏观尺度纳米材料体系的研究。

重点揭示纳米单元之间的界面效应和耦合效应，发现宏观尺度纳米材料体系中的新现象、新特性和新原理，争取在科学上有所突破，并发展出几种具有特定功能的、拥有自主知识产权的宏观尺度纳米材料体系，为新兴战略产业快速发展做出贡献。

本项目将集中研究有重要应用背景或重大科学价值的宏观尺度纳米材料体系。

根据国内外发展趋势和国家“十二五”关于纳米科技领域研究的总体规划，对项目的目标、研究的主要内容和拟解决的关键问题进行了认真的凝练，研究的路线图是：

从合成纳米单元转变成由纳米结构单元构筑微米尺度的纳微结构，再由纳微结构构筑宏观尺度的纳米材料体系。

以应用需求为导向，制定研究目标，有针对性地制备具有特定功能的宏观尺度纳米材料体系。

在对该体系系统研究的基础上，总结出实验条件与该纳米体系的经验关系，建立相关的模型。

通过性能优化，为按需设计和制作具有先进功能的宏观尺度纳米材料体系奠定基础。

本项目的研究特点是：

1、需求目标牵引明确；2、由单元性能研究为主转向以宏观尺度纳米材料体系的构筑和性能优化为主；3、把不同维度、不同性能、不同材质的纳米单元组合在一起，构筑满足新器件需要的宏观尺度纳米材料体系；4、重点研究宏观尺度纳米材料体系中以界面效应和耦合效应为特征的基础科学问题，为新颖器件设计提供设计思路和科学原理的支持。

本项目的指导思想是，坚持实验和理论并举、基础研究和应用研究并重。

针对宏观尺度纳米材料体系中界面效应和多尺度耦合效应产生的新性能，物质、能量传递的新规律，阐明纳米结构单元在构筑宏观尺度纳米材料体系过程中的性能演化规律，阐明体系性能与制备条件之间的内在联系，实现对该体系的性能调控和优化。

发展研究宏观尺度纳米材料体系的实验方法，总结新原理。

在实际应用方面，发展出基于宏观尺度纳米材料体系的储能器件、红外探测器件、碳纳米网络功能复合材料和新型电控磁效应的原型器件。

本项目的技术路线：

以通过深入研究纳米材料与结构的形成机理为基础，揭示材料的结构与制备条件之间的内在联系。

本项目的技术路线为：

1、利用制备的纳米材料构成微米尺度的结构（纳微化），形成具有纳米结构的微米尺度的单元，再由微米尺度的单元构筑成宏观尺度的体系（微宏化）；2、利用自组织生长的宏观尺度纳米阵列或二维网络，结合微加工技术，发展出几种制备宏观尺度纳米材料体系的技术；3、利用构筑的宏观尺度纳米材料所提供的纳-纳、纳-微、微-微结构单元之间不同的界面结构研究它们对性能的影响。

采用多尺度耦合的方法，研究宏观尺度纳米材料体系中的界面和耦合效应；4、从宏观尺度纳米材料体系的构筑，到实际应用中先进器件的制作的过程中，将“自下而上”技术与“自上而下”技术相结合，制备出满足先进器件需求的关键的宏观尺度纳米材料体系，在性能优化的基础上，设计和制作实用化、功能化的示范器件。

与国内外同类研究相比的创新点与特色：

本项目研究组认真总结了上一个973项目的研究成果，分析了当前全球纳米科技的发展动向，凝练了关键科学问题和研究内容，确定了总体研究目标，代表了当今纳米材料研究进一步深化的趋势，实现从单元纳米效应和应用研究为主逐渐向宏观尺度纳米材料体系结构、性能和应用研究转移，为推进纳米材料的应用提供了一个新的途径。

本项目研究的创新之处是，在总结过去研究的基础上，优选了拥有自主知识产权的纳米结构单元材料，根据对制备技术和基础科学问题的理解，提出了切实可行的“自上而下”和“自下而上”相结合的技术路线：

利用制备的纳米材料构筑微米尺度的纳微结构，进而制备成宏观尺度的纳米材料体系，以实现性能的调控和稳定化。

利用自组织生长的宏观尺度纳米阵列或二维网络，结合微加工技术，制备出具有特定功能的宏观尺度纳米材料体系。

在过去十几年的发展与探索中，国际纳米科技的研究已开始从材料合成制备向相关的性能测试及纳米器件的设计应用上发展。

在这一方面，本项目承担单位在上一个973研究的基础上，提出了具有自己特色的从纳米材料单元→纳微结构→宏观尺度纳米材料体系→器件设计和制作的研究路线，这一研究路线图能很好地实现基础和应用的衔接，对推动从材料到器件的跨越式发展能起到积极的作用。

特别是，本项目把研究宏观尺度纳米材料体系中界面效应和多尺度耦合效应作为研究重点，通过研究纳-纳、纳-微、微-微结构单元之间界面的结构和耦合性质，实现纳米结构单元性能的保持、调控和优化，获得具有优异性能的宏观尺度纳米材料体系。

课题设置：

依据本项目拟研究的关键问题和主要研究内容，考虑到项目承担单位研究的基础与特点，设置4个课题。

01课题：

碳纳米薄膜器件的构筑技术和性能优化

承担单位：

清华大学

负责人：

姜开利

主要研究内容：

1、利用可控、批量制备的超顺排碳纳米管薄膜和大面积CVD生长的其他碳纳米材料构筑功能化宏观碳纳米材料体系，发展与微电子器件工艺兼容的集成技术以及柔性电子学、光电子学的相关技术。

2、研究功能化宏观碳纳米材料体系构筑和集成过程中出现的碳纳米薄膜与高分子、金属之间以及碳纳米材料之间的界面问题，界面之间的热、光、电耦合效应。

研究由于纳微米界面的出现带来的性能演变和稳定性问题。

3、探索碳纳米薄膜在红外探测器、薄膜晶体管、纳米储能器件中的应用。

预期目标：

1、发展出与微电子器件工艺兼容的碳纳米薄膜器件集成技术；发展出碳纳米薄膜器件向柔性基底的转移技术。

2、揭示出碳纳米薄膜与高分子、金属、其他碳纳米材料之间的界面热、光、电传输、转换规律，揭示出这一宏观尺度纳米材料体系的新性能。

3、开发出基于碳纳米薄膜的红外探测器、薄膜晶体管的原型器件。

4、发表SCI论文40篇，申请发明专利20项，培养博士硕士研究生20人。

经费比例：

28%

02课题：

碳纳米结构复合材料的设计和功能特性

承担单位：

中国科学院物理研究所、山东大学

负责人：

周维亚

主要研究内容：

1、利用已掌握的碳纳米结构（如单壁碳纳米管、连续单壁碳纳米管网络）为基本单元，发展由基本结构单元构筑纳微结构和进一步设计宏观尺度碳纳米复合材料体系（碳纳米结构单元/聚合物或碳纳米结构单元/金属）的新方法；探索不同维度（一维纤维、二维薄膜）、不同材质（碳纳米结构单元/聚合物、碳纳米结构单元/金属、碳纳米结构单元/氧化物）、不同类型界面结构（纳-纳、纳-微、微-宏）的可控制备方法。

2、研究宏观尺度纳米材料复合体系不同界面（纳-纳、纳-微、微-宏）多尺度耦合效应产生的新功能和新效应。

通过调控碳纳米结构单元的含量和质量、表面化学修饰与改性、缺陷密度等因素，探索这些因素对新型碳纳米结构单元的功能特性以及对由其构筑的碳纳米复合体系中的界面结构、单元间耦合和综合性能的影响。

探索通过调控界面结构和类型，研究纳米尺度力学性能、优异性质在宏观尺度碳纳米复合体系上的保持、传递及其演变等基本科学问题，研究宏观尺度纳米复合体系性能调控和优化的途径。

研究不同环境和极端条件下新型碳纳米复合体系的结构与性能的关系及其稳定性。

3、以柔性透明导电薄膜和轻质高性能复合材料的需求为导向，探索宏观尺度碳纳米复合材料的功能特性尤其是纳米尺度结构单元耦合所产生的新性能和潜在应用价值，为相关材料和器件的应用奠定基础。

预期目标：

1、发展1-2种由碳纳米结构单元构筑宏观尺度碳纳米复合体系的技术。

获得5种宏观尺度碳纳米复合材料。

2、揭示宏观尺度复合纳米材料体系中界面多尺度耦合效应产生的新性能和机制。

3、设计出新型碳基纳米复合结构，探索宏观尺度纳米复合材料在柔性透明导电薄膜、轻质高强关键部件、超级电容器等方面的应用。

4、通过本项目实施，培养研究生20名。

发表SCI文章50篇，申请专利2项。

经费比例：

24%

03课题：

异质纳米结构单元构筑宏观尺度纳米材料体系的技术和光学性能

承担单位：

中国科学院合肥物质科学研究院、中国科学院上海硅酸盐研究所

负责人：

费广涛

主要研究内容：

1、多元异质宏观尺度纳米材料体系的构筑。

基于已掌握的制备同质纳米阵列的模板法、微模具法和介孔组装技术的基础上，设计、制备半导体/金属、半导体/氧化物异质纳米结构单元或纳微结构。

以此为基础，发展宏观尺度纳米材料体系构筑的新方法，这包括：

零维、一维异质复合纳米单元的宏观尺度纳米结构阵列、肖特基结纳米结构阵列、半导体/氧化物宏观尺度纳米结构阵列和宏观尺度碳基/纳米氧化物多孔复合材料。

2、研究宏观尺度纳米材料体系中界面和耦合效应所产生的不同于纳米单元的新光学特性，光子、电子传输的新规律，能量传递、转化的新规律。

寻找多元异质宏观尺度纳米材料体系光学性能优化的途径。

重点研究肖特基界面对光子传输和光电转化的影响。

II-VI族量子点和一维金属纳米线界面光子传输的规律，研究贵金属表面SPR光子传输规律。

3、设计以肖特基结宏观尺度阵列为核心材料的近红外探测器原型器件，研究在线服役的稳定性。

研究目标：

1、发展2-3种构筑宏观尺度纳米材料体系的方法，构筑零维和一维组合单元及其阵列、纳米棒阵列和半导体/金属肖特基结阵列。

2、揭示异质纳米界面能量传输的规律（光能→电能）。

揭示电子在耦合体系中的界面传递、迁移与复合规律，发展以纳微结构为核心材料的超级电容器。

3、设计以肖特基结宏观尺度阵列为核心材料的近红外探测器原型器件。

4、通过本项目实施，培养研究生20名。

撰写一本专著，发表SCI论文70篇，申请发明专利20项。

争取获得1-2项省部级奖。

经费比例：

31%

04课题：

宏观尺度复合磁纳米结构的构筑和磁性能的优化

承担单位：

南京大学、中国科学院合肥物质科学研究院

负责人：

唐少龙

主要研究内容：

1、以电控磁材料和磁光材料及器件为导向，发展宏观尺度复合磁纳米结构的构筑技术。

在以往掌握的纳米阵列制备技术的基础上，结合光刻技术和化学方法构筑高密度大面积有序磁性/非磁性宏观尺度纳米阵列，发展磁性和铁电复合纳米单元构筑复合薄膜体系的方法。

2、研究纳米材料单元组装后宏观尺度体系中纳米单元的耦合效应和新规律。

研究铁磁（磁性金属和合金）/非磁性（氧化物、贵金属），磁性（金属和合金）/铁电（氧化物）复合纳米单元界面耦合效应及能量传递的新规律。

通过耦合尺度效应的研究，实现纳米单元组成的宏观尺度体系电对磁、光对磁的调控和性能优化。

3、以磁性/铁电复合纳米材料体系为研究核心，研究电控磁的规律，探索其应用的途径。

研究目标：

1、发展磁性/铁电异质复合纳米单元构筑薄膜的技术，发展有序磁性/非磁性宏观尺度纳米阵列的制备技术。

2、揭示磁电耦合规律，发展具有大的电控磁效应的纳米材料；揭示磁性/非磁性纳米复合材料磁光效应的规律，发展具有高性能磁光效应的新型磁光材料。

3、设计和制备示范的电控磁原型器件。

4、发表SCI论文40篇，申请发明专利8项，培养博士研究生15人。

经费比例：

17%

课题之间的关系：

为了推动项目顺利地实施，我们全盘考虑了项目的实施方案，把前面提到的4项主要研究内容划分为3个层面，组织4个课题进行分工研究。

3个层面是：

1）有明确应用目标的宏观尺度纳米材料体系构筑的新方法和新原理；2）宏观尺度纳米结构单元之间的界面效应和耦合效应产生的新现象、新性能和性能优化研究；3）以应用出口为导向，利用宏观尺度纳米材料体系优异性能设计并制作下一代纳米材料和器件，研究宏观尺度纳米材料体系在线服役的稳定性。

3个层面的研究始终围绕着解决本项目的关键问题和应用需求来展开，其中，宏观尺度纳米材料体系构筑的新方法和新原理、单元之间的界面耦合效应是4个课题共同要解决的关键问题，虽然每个课题研究的重点各有侧重，但都必须围绕项目的拟解决的关键问题从一个角度、一个侧面进行研究，都是项目研究的不可缺少的组成部分，研究结果的集成有利于对宏观尺度纳米材料体系制备科学的全面认识和新原理、新方法的创新，有利于揭示该体系的界面效应、多尺度耦合效应和由此产生的新性能。

项目中的关键问题的研究是联系4个课题的纽带，自始至终贯穿4个课题研究的始终，各课题将共享制备方法取得的成果。

同时，每个课题都有自己的特色，01课题重点研究碳纳米结构单元构筑的宏观尺度纳米材料体系，以电性能为主，向交叉性能拓展，发展与微电子技术兼容的集成技术。

02课题重点研究碳纳米结构单元构筑微米尺度纳微结构和宏观尺度复合纳米材料体系，以该体系的优异力学性能的研究为主，向具有实用性的综合性能拓展。

03课题以异质纳米结构单元构筑宏观尺度纳米材料体系为研究的主旋律，重点研究光学和光电性能。

04课题重点研究不同性质的纳米单元构筑的宏观尺度纳米材料体系的构筑方法，以磁性能研究为主向电控磁效应和优异的磁光性能拓展。

4个课题共同的特点是均以应用需求为导向围绕界面效应和多尺度耦合效应产生的新性能、新规律进行基础研究，能做到优势互补，在性能优化调控和纳米材料应用两个方面有所拓展。

本项目各课题之间在过去长期合作的基础和形成的研究平台上，做到了资源共享，这些合作的经验和多年积累的团队精神形成了具有软实力和硬实力相结合的科研氛围，这些精神必然在本项目实施过程中进一步发扬，为本项目完成预期目标提供了有力保证。

四、年度计划

研究内容

预期目标

第

一

年

（1）在已有研究基础上，调控和优化实验条件，进一步发展可控制备各种碳纳米薄膜的方法（包括超顺排碳纳米管薄膜，无序/有序单壁碳纳米管薄膜，单层/多层石墨烯薄膜等）。

（2）通过设计碳纳米结构单元之间以及与其它异质材料之间的界面结构，研究宏观尺度碳纳米材料体系构筑的新原理和新方法，并利用可控制备的各种碳纳米薄膜进一步构筑功能化宏观体系。

（3）在构筑功能化宏观体系的基础上，发展与微电子器件工艺兼容的集成技术。

（4）发展一种由碳纳米结构单元构筑宏观尺度碳纳米复合体系的构筑技术，研究影响因素，调控和优化实验条件。

（5）研究碳纳米复合体系界面结构、形成机制和性质。

通过调控界面结构和类型，研究纳米尺度力学性能、优异性质在宏观尺度碳纳米复合体系上的保持、传递及其演变等基本科学问题。

（6）针对不同结构和界面类型的碳基纳米复合材料的界面原子结构和界面电子态，进行理论模拟计算。

（7）不同维度、不同材质金属纳米线/半导体量子点复合纳米单元的制备，包括贵金属量子点/p型硅薄膜、贵金属量子点/n型半导体氧化物薄膜宏观尺度纳微结构、石墨烯/氧化物复合材料的制备。

初步研究基于复合纳米单元构筑的宏观尺度纳微结构的制备方法。

（8）在金属钨层上制备纳米多孔氧化铝模板、采用电化学方法和后续处理在金属钨层上制备自由站立的磁性（Fe、Co、Ni以及合金）纳米棒阵列。

（9）摸索薄膜生长条件，制备铁电/铁磁以及FeTiO3/Co的复合异质薄膜，研究最佳的薄膜生长条件。

（1）发展出可控制备碳纳米薄膜的方法，并进一步构筑出功能化宏观体系，制备出可供实验室研究用的样品。

（2）发展出与微电子器件工艺兼容的碳纳米薄膜器件集成技术。

（3）探索出1种由碳纳米结构单元构筑宏观尺度碳纳米复合体系的技术，解决关键技术问题，制备出可供实验室研究用的样品。

（4）获得2种宏观尺度碳纳米复合材料，探索其性能和优化条件，为后续的工作打下良好的基础。

（5）揭示出具有代表性的碳基纳米复合材料的界面结构特点和界面电子态特性。

（6）实现单晶金属纳米线表面状态的控制，肖特基结界面能垒高度的控制。

发展出应用于超级电容器等能源材料的形貌可控纳米材料合成的技术路线。

（7）制备出直径和间距可调的自由站立的Fe、Co、Ni以及合金的纳米棒阵列。

（8）掌握铁电/铁磁复合异质薄膜最佳的薄膜生长条件。

（9）发表SCI论文约34篇，申请专利6项。

第

二

年

（1）继续上述工作。

（2）研究基于碳纳米薄膜的功能化宏观体系构筑和集成过程中出现的碳纳米薄膜与高分子、金属之间以及碳纳米材料之间的界面问题，界面之间的热、光、电耦合效应，以及耦合效应产生的新现象和新性能。

基于这些新性能，进一步探索基于碳纳米管薄膜的功能化宏观体系的新应用。

（3）通过调控碳纳米结构单元的含量和质量、表面化学修饰与改性、缺陷密度等因素，研究宏观尺度纳米材料复合体系不同界面（纳-纳、纳-微、微-宏）多尺度耦合效应，并探索所产生的新性能和潜在应用价值。

（4）研究不同环境和极端条件下新型碳纳米复合体系的结构与性能的关系及其稳定性。

（5）开展碳基纳米结构单元（例如多层纳米尺度的石墨烯和碳纳米管等）的不同表面特性及其通过化学修饰和应力等改性的第一原理计算研究。

（6）研究复合纳米单元中金属表面等离子共振的纳米效应，研究金属表面等离子基元传递光子的规律，以及界面耦合效应对优化光子传输的贡献。

研究两类肖特基结的光电转化的规律，探索通过界面能垒高度来调控光电转化的条件，确定最佳工艺参数。

并进一步研究宏观尺度纳微结构的界面耦合效应对优化光子传输和光电转化性能的影响。

（7）研究碳材料/氧化物复合薄膜用于对电极的研究。

（8）在铝薄膜上通过衍射光刻的方法，获得大面积的有序阵点，通过后续的阳极氧化和电镀制备大面积有序的磁性（Fe、Co、Ni以及合金）纳米棒阵列。

（9）研究磁相变合金/铁电样品的磁电耦合效应。

对磁性和电性间的耦合与调控进行表征。

（1）揭示出碳纳米薄膜与高分子、金属、其他碳纳米材料之间的界面热、光、电传输、转换规律。

揭示出基于碳纳米管薄膜的功能化宏观体系的新性能。

（2）揭示出具有代表性的碳基纳米复合材料的界面结构特点和界面电子态特性。

理论配合实验，协助理清机理，获得实验过程数据，探讨建立模型。

（3）探索宏观尺度纳米复合材料在柔性透明导电薄膜、超级电容器等方面的应用。

（4）制备出两种复合纳米结构单元和两类肖特基结宏观尺度纳米结构阵列，确定最佳工艺参数。

成功合成2-3种碳材料/氧化物复合材料。

（5）制备出大面积有序的自由站立的Fe、Co、Ni以及合金的纳米棒阵列。

（6）揭示出磁相变合金/铁电体系的磁电耦合规律，实现对磁电耦合效应的调控。

（7）发表SCI论文约41篇，申请专利10项。

第

三

年

（1）继续上述工作。

（2）设计和制备基于碳纳米薄膜的储能元件，深入研究储能过程中碳纳米薄膜与高分子、金属之间以及碳纳米材料之间的界面问题，界面之间的电子、离子输运问题，开发基于碳纳米管薄膜的纳米储能原型器件。

（3）设计和制备基于碳纳米薄膜的红外探测器件，深入研究探测过程中碳纳米薄膜与高分子、金属之间以及碳纳米