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人工晶体学报 ›› 2022, Vol. 51 ›› Issue (5): 852-864.

• 综合评述 • 上一篇    下一篇

纳米金刚石表面功能化对其性能影响的研究进展

赵紫薇1,2, 高小武1,2, 曹文鑫2, 刘康2, 代兵2, 王永杰1,2, 朱嘉琦2   

  1. 1.哈尔滨工业大学深圳校区理学院,深圳 518055;
    2.哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001
  • 收稿日期:2022-04-02 出版日期:2022-05-15 发布日期:2022-06-17
  • 通讯作者: 王永杰,博士,副教授。E-mail:yjwang@hit.edu.cn;朱嘉琦,博士,教授。E-mail:zhujq@hit.edu.cn
  • 作者简介:赵紫薇(1998—),女,河南省人,博士研究生。E-mail:zhaozw123@163.com; 王永杰,博士,哈尔滨工业大学深圳校区副教授,博士生导师,国防科技创新团队、工信部微纳光电信息系统理论与技术重点实验室、黑龙江省红外晶体及薄膜重点实验室骨干成员。博士毕业于美国密歇根大学,在加州大学伯克利分校杨培东院士团队做博士后,于2020年9月回国入职哈工大。主要研究金刚石、氮化镓等宽带隙半导体材料的制备工艺及其能源催化性能,开发了氮化镓/硅异质结构光电极,是国际上最早突破氮化镓光催化水制氢性能的研究者之一。相关研究成果已在Joule、Adv Energy Mater、Nano Lett、Angew、ACS Energy Lett、Nano Energy等杂志发表论文30余篇,主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目5项,申请发明专利4项,在全国催化学术会议、MRS、EMC、ACS等重要国际会议作报告10余次。曾获广东省优粤人才、广东省教育厅青年创新人才、深圳市海外高层次人才、教育部优秀海外留学生等。朱嘉琦,博士,哈尔滨工业大学航天学院教授、博士生导师。入选长江学者特聘教授、国家杰青、万人计划领军人才等人才项目,装备发展部装备维修工程、系统可靠性领域专家,科工局科技创新领域专家,国防科技创新团队带头人。担任中国材料研究学会极端材料与器件分会副主任、中国硅酸盐学会薄膜与涂层分会副理事长、中国仪表材料学会副理事长、中国机械工程学会表面工程分会副主任,《中国表面工程》《功能材料》《低温与真空》《人工晶体学报》《材料科学与工艺》《中国科技论文》等期刊编委。主要从事光电晶体、薄膜及器件研究,研制了适合大厚度(7 mm以上)单晶金刚石生长的高功率密度上馈式设备和适合大尺寸单晶及多晶生长的高均匀性下馈式设备。设计出了用于超高速率生长单晶金刚石的等离子体聚集装置,实现了生长速率大于100 μm/h 的单晶金刚石生长,研发多种金刚石功率器件、探测器件。获得中国青年科技奖、省青年五四奖章等荣誉,担任装备发展部领域专家,发表SCI 论文百余篇,出版专著《低维度金刚石及其光电器件》《碳光子学》《红外增透保护膜材料》,获授权发明专利82项(转让21项),国家技术发明二等奖 1 项,省技术发明一等奖和二等奖各 1 项。先后主持国家自然科学面上/重点基金、国家973课题、国家重点研发计划、重大国际合作、国防基础科研、装备预研计划、军品配套等科研项目。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(52102162);广东省自然科学基金(2022A1515011794);广东省教育厅青年创新人才(2021KQNCX273)

Research Progress on the Effects of Surface Functionalization of Nanodiamonds

ZHAO Ziwei1,2, GAO Xiaowu1,2, CAO Wenxin2, LIU Kang2, DAI Bing2, WANG Yongjie1,2, ZHU Jiaqi2   

  1. 1. School of Science, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China;
    2. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
  • Received:2022-04-02 Online:2022-05-15 Published:2022-06-17

摘要: 纳米金刚石具有优异的机械性能、导热性、生物相容性和结构可调性,在复合材料、电化学、催化、医学等领域的研究被不断开拓,工业上通过爆轰法实现纳米金刚石的大批量生产为其应用提供了基础。由于纳米金刚石表面结构复杂,需要精准调控以实现目标性能,对其表面功能化的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了对纳米金刚石进行各种表面修饰的方法,然后着重阐述其表面功能化研究对纳米金刚石在机械性能、催化性能和生物医学领域应用的影响,最后对纳米金刚石未来的研究方向进行了展望。

关键词: 纳米金刚石, 表面功能化, 机械性能, 催化性能, 生物医学, 性能调控

Abstract: Nanodiamonds have shown excellent mechanical properties, thermal conductivity, biocompatibility and structural tunability, and have been widely demonstrated their application in the fields of composite materials, electrochemistry, catalysis, medicine and so on. In industry, the mass production of nanodiamonds by detonation method provides a foundation for their application. Due to the complex surface structure of nanodiamonds, precise control is required to achieve the target performance and the research on surface functionalization is of great practical significance. This review firstly introduces various surface modification methods of nanodiamonds, then focuses on the impact of surface functionalization research on the application of nanodiamonds in mechanical properties, catalytic properties and biomedical fields, and finally prospects the future research direction of nanodiamonds.

Key words: nanodiamond, surface functionalization, mechanical property, catalytic performance, biomedical science, performance modulation

中图分类号: