第一篇：電解質(zhì)與電極界面產(chǎn)物電導(dǎo)率測試與研究

電解質(zhì)與電極界面產(chǎn)物電導(dǎo)率測試與研究

孔偉1，趙芯舫2

本文在《中國測試》2013年第39卷第6期頁碼：20-23

（1.烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 烏海 016000； 2.北京海灣聯(lián)縱安全科技有限公司，北京 100024）

摘要：為研究氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）電解質(zhì)材料與La1-xMxNiO3（M=Ca、Sr、Mg）電極材料界面反應(yīng)物的電輸運(yùn)特性，采用二端法測試樣品直流電導(dǎo)率和交流電導(dǎo)率。結(jié)果表明：樣品的直流電導(dǎo)率、交流電導(dǎo)率均隨溫度的升高而增加，交流電導(dǎo)率在低頻區(qū)基本不變，在高頻區(qū)隨頻率增大而增大，解釋了電極的電輸運(yùn)性能，綜合比較摻雜Ca的樣品性能比較優(yōu)良。

關(guān)鍵詞：電解質(zhì)物理學(xué)；電輸運(yùn)特性；固相反應(yīng)法；頻率

中圖分類號：O657.13；O646.5；TM911.4；TM930.12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-5124（2013）06-0020-04

Testing and research conductivities of electrolyte and the electrode interface products KONG Wei1，ZHAO Xin-fang2

（1.Wuhai Vocational and Technical College，Wuhai 016000，China；

2.Beijing Gulf Link Zone Security Technology Co.，Ltd.，Beijing 100024，China）

Abstract: For studying the electronic transport properties of the interface reactants produced by yttria stabilized zirconia（YSZ）electrolyte materials and La1-xMxNiO3（M=Ca，Sr，Mg）electrode materials，this paper tested DC conductivity and AC conductivity of samples with the two-terminal method，the results show that the DC and AC conductivities of the samples increased with the increasing temperature，and the AC conductivity is almost not changed in the low frequency region，and it increases with frequency in the high frequency region，which explain the electrical transport properties of the electrodes.Comprehensive comparison results indicate the performance of Ca-doped sample is more excellent.Key words: electrolyte physics； electronic transport property； solid state reaction method； frequency

第二篇：表面與界面論文-

納米材料的表面與界面

納米材料包含納米微粒和納米固體兩部分，納米微粒的粒子直徑與電子的德布羅意波長相當(dāng)，并且具有巨大的比表面；由納米微粒構(gòu)成的納米固體又存在龐大的界面成分。強(qiáng)大的表面和界面效應(yīng)使納米材料體現(xiàn)出許多異常的特性和新的規(guī)律，這些特性和規(guī)律使其展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中，在宏觀尺度上制造出具有納米結(jié)構(gòu)和納米效應(yīng)的高性能金屬材料，并揭示這些材料的組織演化特征以實(shí)現(xiàn)功能調(diào)控，是金屬材料學(xué)科面臨的重大科學(xué)問題和需要解決的核心關(guān)鍵技術(shù)。本文將對納米材料的表面、界面效應(yīng)進(jìn)行介紹。

1.1納米材料

納米材料就是具有納米尺度的粉末、纖維、膜或塊體。其中納米粉末，也就是通常所說的納米粒子，研究時(shí)間最長、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。當(dāng)物質(zhì)被加工到極其微細(xì)的納米尺度時(shí)，會出現(xiàn)特異的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子效應(yīng)，其光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)乃至化學(xué)性質(zhì)也就相應(yīng)地發(fā)生十分顯著的變化。因此納米材料具備其它一般材料所沒有的優(yōu)越性能，可廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)藥、化工、軍事、航空航天等眾多領(lǐng)域，在整個(gè)新材料的研究應(yīng)用方面占據(jù)著核心位置。

納米材料要求在三維空間中至少有一維處于納米尺度（1-100 nm）范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，其基本結(jié)構(gòu)單元可以分為：零維的納米粒子、原子團(tuán)簇；一維的納米線、納米管等；二維的超薄膜、多層膜等。這些基本單元又可以組成一維（1D）、二維（2D）、三維（3D）的納米材料，如納米塊狀材料是將納米粉末高壓成型或燒結(jié)或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米材料。

納米材料和納米結(jié)構(gòu)對材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理提出了許多新的課題，由于尺度的減小，導(dǎo)致可以與激子波爾半徑、光波波長、超導(dǎo)相干波長和德布羅意波長相比擬，體系電子被限制在一個(gè)十分小的納米空間，電子的平均自由程很短，電子輸運(yùn)受到限制，電子的局域性和相干性增強(qiáng)。在宏觀體材料下出現(xiàn)的準(zhǔn)連續(xù)能帶消失，將表示出分立的能級，量子尺度效應(yīng)十分顯著，使得納米體系的材料與塊體材料相比在物理和化學(xué)性質(zhì)上有很大的不同，將出現(xiàn)許多新奇的特性。而且，納米材料在小尺度范圍內(nèi)的表面活性增強(qiáng)，表面能量狀態(tài)的提高將導(dǎo)致納米體系本身變的很不穩(wěn)定而處于亞穩(wěn)態(tài)。

尺度是納米材料重要的結(jié)構(gòu)參量之一。因?yàn)殡S著材料尺度的減小，其表面與界面原子（與芯部原子相比）所占的比例就會越來越大，當(dāng)表面與界面原子數(shù)與芯部原子數(shù)相比擬的時(shí)候，材料的相關(guān)物性將有可能發(fā)生從宏觀的體材料向介觀的納米尺度材料轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致一系列的尺度效應(yīng)，而正是這些尺度效應(yīng)使得納米材料與納米結(jié)構(gòu)表現(xiàn)許多奇異的物性和潛在的應(yīng)用。例如，因?yàn)槌叨鹊臏p小，納米顆粒的表面原子與總的原子數(shù)相比隨粒徑的減小而急劇增大。當(dāng)直徑為10nm，4nm，2nm和1nm時(shí)，其表面原子所占的比例分別是20％，40％，80％和99％。表面原子數(shù)隨尺度減小而增大將導(dǎo)致表面原子的配位數(shù)不足、鍵合狀態(tài)與內(nèi)部原子不同，鍵態(tài)失配，因而出現(xiàn)非化學(xué)平衡，使表面原子的活性增大且處于高的表面能量狀態(tài)，將引起表面原子自旋構(gòu)象和能譜以及表面原子的輸運(yùn)的變化。此外，隨著納米晶體尺度的減小，內(nèi)部缺陷如位錯(cuò)在晶粒內(nèi)部的消失以及晶界的存在，使得納米粒子將在強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)硬度顯著增強(qiáng)。同時(shí)，也會出現(xiàn)表面硬化現(xiàn)象[6]。納米尺度下的材料合成也為新型納米材料的制各提供了機(jī)會。例如，在經(jīng)典條件下互不相溶的兩種材料如二元金屬，在納米尺度范圍內(nèi)由于相關(guān)物理量尺度效應(yīng)的存在，將會出現(xiàn)固溶體相。

因此，當(dāng)物體的尺度進(jìn)入納米量級后，表現(xiàn)出的許多性能已經(jīng)不可以用經(jīng)典理論來進(jìn)行描述，需要發(fā)展新的理論工具來增進(jìn)對納米尺度下材料表面與界面的理解。

1.2表面效應(yīng)與界面效應(yīng)

隨著微粒粒徑的減小，其比表面積大大增加，位于表面的原子數(shù)目將占相當(dāng)大的比例。例如粒徑為5nm時(shí)，表面原子的比例達(dá)到50%；粒徑為2nm時(shí)，表面原子的比例數(shù)猛增到80%；粒徑為1nm時(shí)，表面原子比例數(shù)達(dá)到99%，幾乎所有原子都處于表面狀態(tài)。龐大的表面使納米微粒的表面自由能，剩余價(jià)和剩余鍵力大大增加。鍵態(tài)嚴(yán)重失配、出現(xiàn)了許多活性中心，表面臺階和粗糙度增加，表面出現(xiàn)非化學(xué)平衡、非整數(shù)配位的化學(xué)價(jià)，導(dǎo)致了納米微粒的化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)平衡體系有很大差別，我們把這些差別及其作用叫做納米微粒的表面效應(yīng)。

由納米微粒制成的納米固體，不同于長程有序的晶態(tài)固體，也不同于長程無序短程有序的非晶態(tài)固體，而是處于一種無序狀態(tài)更高的狀態(tài)。格萊特認(rèn)為，這類固體的晶界有“類氣體”的結(jié)構(gòu)，具有很高的活性和可移動性。從結(jié)構(gòu)組成上看它是由兩種組元構(gòu)成，一是具有不同取向的晶粒構(gòu)成的顆粒組元，二是完全無序結(jié)構(gòu)各不相同的晶界構(gòu)成的界面組元。由于顆粒尺寸小，界面組元占據(jù)了可以與顆粒組元相比擬的體積百分?jǐn)?shù)。例如當(dāng)顆粒粒徑為5-50nm時(shí)構(gòu)成的納米固體，界面所占體積百分?jǐn)?shù)約為50%-30%。晶體界面對晶體材料的許多性能有重大影響。由于納米固體的界面與通常晶粒材料有很大的不同，界面組元的增加使納米固體中的界面自由能大大增加，界面的離子價(jià)態(tài)，電子運(yùn)動傳遞等于結(jié)構(gòu)有關(guān)的性能發(fā)生了相當(dāng)大的變化，這種變化我們稱之為納米固體的界面效應(yīng)。

1.3 表面能和界面能及其尺度效應(yīng)

表面或者界面過剩Gibbs自由能和表面或者界面應(yīng)力在固體表面熱力學(xué)中起著重要的作用。是理解諸如量子點(diǎn)生長和形核、外延納米結(jié)構(gòu)以及生長的各向異性、晶體的平衡形狀，表面結(jié)構(gòu)和馳豫、表面熟化等的一個(gè)重要的物理量。例如，在恒定體積條件下的晶體平衡形狀是由Wulff定理決定，即

= 最小值，其中是各晶面的表面自由能，是各個(gè)晶面的面積，從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，表面（或界面）能描述的是通過裂開或塑性變形形成新固體表面（或界面）單位面積上所做的可逆功，而表面（或界面）應(yīng)力指的是通過彈性變形伸展表面（或界面）單位面積上做的可逆功。

隨著納米體系材料尺度的減小，比表面積逐漸增大，表面能或者界面能對材料的能量狀態(tài)及熱穩(wěn)定性的影響尤為顯著，使得納米材料的熱力學(xué)行為不同于相應(yīng)的塊體材料。

對于納米材料體系來說，如多層膜，其界面除了相應(yīng)的由于原子間的鍵能導(dǎo)致的界面能之外，同時(shí)由于晶格原子失配而導(dǎo)致了彈性應(yīng)變能的存在。此項(xiàng)構(gòu)成了界面能的結(jié)構(gòu)項(xiàng)。而對于納米晶、納米線、納米管等納米體系材料的表面，同時(shí)存在著表面原子之間尺度依賴的表面彈性應(yīng)變能。因此，表面或者界面晶格原子晶格的彈性能構(gòu)成了表面或者晃面能的一個(gè)重要方面。Zhao等人研究了納米薄膜的表面原子之間的彈性應(yīng)變能。發(fā)現(xiàn)其彈性常數(shù)和楊氏模量與薄膜的厚度存在顯著的尺度效應(yīng)。

2.納米材料的界面微觀結(jié)構(gòu)

2.1納米材料界面微觀結(jié)構(gòu)模型

納米材料是由內(nèi)在不一致的被界面區(qū)域分割開的納米尺度的微粒所組成。納米材料的顆粒尺寸、結(jié)構(gòu)不是區(qū)別納米材料的唯一特性。事實(shí)上，界面區(qū)域起著同樣的甚至更重要的作用。界面的化學(xué)成分、原子結(jié)構(gòu)、厚度對納米材料的性能同樣起著關(guān)鍵的作用。即使兩種納米材料的納米顆粒有著相同的化學(xué)成分和尺寸，如果它們的界面結(jié)構(gòu)不同則可能導(dǎo)致性能上的巨大差異。納米材料表現(xiàn)出特殊的物理和化學(xué)性能，這是由于大部分原子處在界面的直接結(jié)果。因此，納米材料中界面處的微觀結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵的作用。

盡管目前納米材料的界面研究已取得一定進(jìn)展，在某些方面取得共識，但到目前為止還未能獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。近年來的許多研究都表明納米微晶中界面上的原子排列極為復(fù)雜，尤其三個(gè)晶?；蚋嗟慕徊鎱^(qū)，其原子幾乎是自由的、孤立的，其量子力學(xué)狀態(tài)。原子、電子結(jié)構(gòu)已非傳統(tǒng)固體物理、晶體學(xué)理論所能解釋。界面微觀結(jié)構(gòu)存在許多有爭議的問題。基于不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，許多人提出了一些關(guān)丁納米材料界面微觀結(jié)構(gòu)模型，其中具有代表性的是：

Gleiter的完全無序模型：這種理論認(rèn)為納米晶粒晶界具有較為開放的結(jié)構(gòu)，原子排列具有隨機(jī)性，原子間距離大，原子密度低，既無長程有序，又無短程有序。這種理論曾被廣泛引用，但近年來，許多關(guān)于納米材料界面研究的實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算都與這個(gè)理論有出入，因此，人們基本上放棄這個(gè)模型。

有序結(jié)構(gòu)模型：這種理論認(rèn)為納米晶界處的原子結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)粗晶晶界結(jié)構(gòu)并無太大區(qū)別，納米晶界上原子排列是有序的或者是局域有序的，并通過階梯式移動實(shí)現(xiàn)局部能量的最低狀態(tài)。

有序無序模型：近年來，通過大量晶界的高分辨電鏡觀察，提出納米材料晶界具有以下特征：多數(shù)晶粒具有與粗晶中的晶界相類似的結(jié)構(gòu)，但由于晶粒很小且隨機(jī)取向，晶界都呈現(xiàn)出彎曲的特征，而且鄰近晶界的區(qū)域晶體點(diǎn)陣存在畸變，同時(shí)，在一些晶界上，存在局域的不完整性或無序的區(qū)域以及納米級空洞?？梢哉J(rèn)為：納米材料中的界面存在著一個(gè)結(jié)構(gòu)上的分布，它們處于無序到有序的中間狀態(tài)，有的與粗晶界面結(jié)構(gòu)十分接近，而有的則更趨于無序狀態(tài)。

界面可變模型：由于界面原子的原子間距、原子排列、缺陷和配位數(shù)的不同，界面上能量差別很大，使納米塊狀材料的表面平移周期遭到了很大的破壞，晶格常數(shù)也發(fā)生了變化。這種復(fù)雜的相互作用和表面狀態(tài)，使納米材料具有不尋常的電、磁和光學(xué)性能。

界面缺陷模型：界面組分隨著納米粒子尺寸減小而增大，界面中的三叉晶界的數(shù)值隨之增大，引起界面中包含著大量缺陷。納米材料的界面原子排列比較混亂，其體積百分?jǐn)?shù)比常規(guī)材料的大得多，界面原子配位不全，使得缺陷增加。所以納米材料是一種缺陷密度十分高的材料。

總之，至今仍未形成統(tǒng)一的理論模型來描述納米界面的微觀結(jié)構(gòu)。事實(shí)上納米材料中的界面微觀結(jié)構(gòu)可能非常復(fù)雜。它不但與材料的成分、鍵合類型、制備方法、成型條件以及所經(jīng)歷的熱歷史等因素密切有關(guān)，而且在同一塊材料中不同晶界之問也各有差異?？梢哉J(rèn)為納米材料中的界面存在著一個(gè)結(jié)構(gòu)上的分布，它們處于無序到有序的中間狀態(tài)，有的與粗晶界面結(jié)構(gòu)十分接近，而有的則更趨于無序狀態(tài)。

2.2納米材料界面結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性

從熱力學(xué)角度講,納米材料處于非穩(wěn)定狀態(tài),因?yàn)榇罅康木Ы鐚⑻岣呦到y(tǒng)的自由能。在適當(dāng)?shù)臈l件下,納米晶粒將會長大,材料中的不穩(wěn)定相將會轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相,從而引起界面結(jié)構(gòu)的變化。因此,高溫時(shí)納米材料的性能將發(fā)生改變。與常規(guī)加熱方式相比,不但可以降低晶須的合成溫度,而且可以提高晶須的產(chǎn)率。因此,單位產(chǎn)品的能耗大大降低,電爐的使用壽命大幅度提高,具有節(jié)能、省時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)碳化硅納米晶須的低成本、大規(guī)模生產(chǎn)。

總之，至今仍未形成統(tǒng)一的理論模型來描述納米界面的微觀結(jié)構(gòu)。事實(shí)上納米材料中的界面微觀結(jié)構(gòu)可能非常復(fù)雜。它不但與材料的成分、鍵合類型、制備方法、成型條件以及所經(jīng)歷的熱歷史等因素密切有關(guān)，而且在同一塊材料中不同晶界之問也各有差異?？梢哉J(rèn)為納米材料中的界面存在著一個(gè)結(jié)構(gòu)上的分布，它們處于無序到有序的中間狀態(tài)，有的與粗晶界面結(jié)構(gòu)十分接近，而有的則更趨于無序狀態(tài)。

3.納米界面性能與電介質(zhì)科學(xué)

界面效應(yīng)包括兩個(gè)方面:垂直界面的效應(yīng)和界面平面內(nèi)的效應(yīng)。界面是金屬電極和介質(zhì)相之間電荷傳輸?shù)耐ǖ?它可控制后者金屬電極與電介質(zhì)接觸時(shí)，可從金屬內(nèi)亞原子距離擴(kuò)展到電介質(zhì)內(nèi)約10-9m或到絕緣體內(nèi)10-7m形成一個(gè)納米級的界面，并且恒定帶電構(gòu)成雙電層。這一電荷分離層是電介質(zhì)和金屬電極間界面的特征，它在界面內(nèi)產(chǎn)生的電場可高達(dá)103MV/m。若極化分子是界面內(nèi)主要成分時(shí)，它們會高度取向并形成與松散狀態(tài)下差別較大的性質(zhì)。在納米界面內(nèi)，離子和分子的分布和動力學(xué)特征在電化學(xué)、保持電介質(zhì)絕緣性能以及其它電活動中都有相當(dāng)重要的作用，許多電介質(zhì)系統(tǒng)的低頻行為都可以用納米界面的特性來表征。

界面效應(yīng)包括兩個(gè)方面：垂直界面的效應(yīng)和界面平面內(nèi)的效應(yīng)。界面是金屬電極和介質(zhì)相之間電荷傳輸?shù)耐ǖ?，它可控制后者的?dǎo)電性能，影響穿過電極和松散電介質(zhì)間界面電子傳輸?shù)难趸€原過程。界面電場可通過色散力和靜電力改變聚合離子、聚合電解質(zhì)或極化大分子的正常相結(jié)構(gòu)，而氧和其它吸附在金屬和電介質(zhì)表面的雜質(zhì)會使界面實(shí)際情況更為復(fù)雜，界面上復(fù)雜的時(shí)變性能對體系的絕緣性能和介電性能有很大影響。由于界面內(nèi)電荷橫向移動發(fā)生在分子有序的富離子空間電荷層，與垂直界面方向相當(dāng)不同，因此界面平面的內(nèi)部反應(yīng)也是一類潛力巨大的界面現(xiàn)象。對這種情形的研究不僅會在電氣工程，而且在電子-化學(xué)、生物學(xué)和細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)子和其它離子橫向流研究方面產(chǎn)生有益的結(jié)果。

4.總結(jié)

對納米材料和納米結(jié)構(gòu)體系表面和界面以及相關(guān)尺度效應(yīng)的研究，不僅能夠獲得材料的表面態(tài)或界面態(tài)等物理特征，而且對于探索新的納米結(jié)構(gòu)的奇異物性及納米尺度器件應(yīng)用基礎(chǔ)具有重要的理論意義。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：《膠體與界面化學(xué)》總結(jié)報(bào)告

《膠體與界面化學(xué)》之“膠體的制備與純化”總結(jié)報(bào)告

膠體（Colloid）又稱膠狀分散體（colloidal dispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種是分散介質(zhì)（連續(xù)相），另一種是分散粒子（不連續(xù)相）。膠體與界面化學(xué)是研究界面現(xiàn)象及除小分子分散體系以外的多相分散體系物理和化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)。內(nèi)容涉及：各種界面現(xiàn)象、表面層結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及各種分散體系的形成與性質(zhì)。

膠體按照分散劑狀態(tài)不同分為：氣溶膠、液溶膠和固溶膠；按分散質(zhì)的不同可分為：粒子膠體、分子膠體。常見的膠體有Fe(OH)3膠體、Al(OH)3膠體、硅酸膠體、淀粉膠體、蛋白質(zhì)膠體、豆?jié){、霧、墨水、涂料、AgI、Ag2S、As2S3、有色玻璃、果凍、雞蛋清、血液等。膠體能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象，產(chǎn)生聚沉、鹽析、電泳、布朗運(yùn)動等現(xiàn)象，具有滲析作用等性質(zhì)。廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。本文就膠體的制備和純化方法做一下學(xué)習(xí)總結(jié)。

一、膠體的制備

膠體物系制備[1]有兩種方法：分散法和凝聚法。分散法是使粒子較大的物質(zhì)分散成膠體物系，通常利用機(jī)械能和電能等以達(dá)到分散的目的。最常用的是膠體磨，氣流粉碎，也可用超聲波，電弧等。凝聚法是使溶質(zhì)分子、原子或離子自行結(jié)合成膠粒大小而制成凝膠的方法，通常分物理凝聚法和化學(xué)凝聚法兩類。膠體物系制備方法如圖。

機(jī)械分散主要使用膠體磨和氣流粉碎機(jī)。物料進(jìn)膠體磨之前，先入球磨機(jī)粉碎至0.2mm左右，再進(jìn)膠體磨粉碎到1μm(1000nm)以下，最小可達(dá)10nm。為了防止極微小顆粒聚結(jié)，一般還加少量表面活性物質(zhì)如丹寧或明膠等作穩(wěn)定劑。工業(yè)上常利用此法制備膠體石墨、油漆和礦物顏料等。氣流粉碎機(jī)是一種高效超細(xì)粉碎設(shè)備，它被廣泛用于染料、技術(shù)陶瓷及制藥等行業(yè)，它也可將物料粉碎至1μm以下。

超聲分散是用頻率大于20000Hz，人耳不能聽到的彈性波將物料撕碎。實(shí)驗(yàn)室常用此法將某些松軟的物質(zhì)分散，或?qū)⒁环N液體分散在另一種液體中以形成乳狀液。

電弧分散主要用于制備金屬的水溶膠。該方法是將被分散的金屬作電極，插入水中，通電使之產(chǎn)生電弧。在高溫下金屬被氣化，遇水冷凝成膠粒。加少量堿作穩(wěn)定劑。

物理凝聚是將被分散物質(zhì)的蒸氣驟冷或改換溶劑或驟冷飽和溶液等使被分散物質(zhì)凝聚成膠體粒子。如將汞蒸氣通入冷水中就可得到汞溶膠；將含松香的酒精溶液滴入水中，由于松香在水中的溶解度低，溶質(zhì)成膠粒的大小析出，形成松香的水溶膠；用冰驟冷苯的飽和水溶液得到苯的水溶膠。

化學(xué)凝聚是利用化學(xué)反應(yīng)在適宜的反應(yīng)條件（反應(yīng)物的濃度、溶劑、溫度、pH值和攪拌等）下，生成的不溶物由分子分散狀態(tài)逐步凝聚達(dá)到膠體狀態(tài)的方法。為此必須使反應(yīng)物的濃度很低，并緩慢混合，而不至于生成沉淀。比如，姚明明等[2]使用化學(xué)凝聚法成功合成了穩(wěn)定的TiO2溶膠；邢林莊等[3]采用檸檬酸鈉還原法制備了納米金膠體；周波等[4]采用單質(zhì)硅粉水解法，經(jīng)過初級粒子制備和粒子多級生長，制備了單分散的大粒徑硅溶膠。按照化學(xué)反應(yīng)的類別，可分為復(fù)分解反應(yīng)、分解反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)和水解等幾種。如用AgNO3稀溶液與KCl稀溶液進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)：

AgNO3+KCl=AgCl↓+KNO3 其中任何一種適當(dāng)?shù)剡^量，就可制得穩(wěn)定的AgCl溶膠。將FeCl3緩慢滴入沸水中，即得紅棕色的Fe(OH)3膠體：

FeCl3+H2O=Fe(OH)3+3HCl 膠體的純化

最初制備的溶膠常含有過多的電解質(zhì)或其他雜質(zhì)，它們不利于溶膠的穩(wěn)定，因此需將其除去，即所謂膠體物系的凈化[1]。最普通的方法是滲析法。滲析法是將待凈化的溶膠用半透膜（羊皮紙，動物膀胱膜，硝酸纖維和醋酸纖維等）與溶劑隔開，溶膠中的電解質(zhì)或其他雜質(zhì)（分子、離子）就可穿透半透膜進(jìn)入溶劑。若不斷更換溶劑，即可將多余的電解質(zhì)或其他雜質(zhì)移去，達(dá)到凈化的目的。

為了提高滲透速度，可在半透膜兩側(cè)加一電場，以加速離子遷移，這就是電滲析法。另外，增加半透膜兩邊濃度差，擴(kuò)大半透膜面積或適當(dāng)?shù)靥岣邷囟染墒節(jié)B析加速。

應(yīng)當(dāng)指出，適當(dāng)數(shù)量的電解質(zhì)對溶膠是起穩(wěn)定作用的，因此，滲析法凈化溶膠要注意控制時(shí)間，以保證穩(wěn)定溶膠所需的電解質(zhì)。溫度過高將加劇布朗運(yùn)動，也會破壞溶膠的穩(wěn)定性。膠體的純化還有其他方法，比如閆峰等[5]采用差速離心法成功實(shí)現(xiàn)了膠體金探針的純化；Marcell Pálmai等[6]分別采用離心、過濾、滲析的方法實(shí)現(xiàn)了硅溶膠的純化。參考文獻(xiàn)

[1]趙振國.應(yīng)用膠體制備方法[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008: 15-20 [2]姚明明, 楊平, 盧萍.TiO2膠體的制備研究[J].固原師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 1999, 20(6): 14-17 [3]邢林莊, 李東, 陳斌, 吳文娟, 王國祥.納米金膠體的制備及其對血液光吸收性的影響[J].中國激光, 2015,42(6): 1-9 [4]周波, 張春芳, 白云翔, 顧瑾, 孫余憑.單分散大粒徑硅溶膠的制備[J].硅酸鹽通報(bào), 2015, 34(4): 1036-1040 [5]閆峰, 蘭海楠, 王珊珊等.豬繁殖與呼吸綜合征病毒單克隆抗體膠體金探針的制備與純化[J].獸醫(yī)科技, 2010, 37(11): 119-120 [6]Marcell Pálmaia, Lívia Naszályi Nagya, etal.Preparation, purification, and characterization of aminopropyl-functionalized silica sol[J].Journal of Colloid and Interface Science, 2013,(390): 34-40

第四篇：工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品用戶界面認(rèn)知與傳達(dá)研究

摘 要：“產(chǎn)品用戶界面”作為連接“用戶”與“產(chǎn)品”之間的橋梁，對于構(gòu)建工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論體系具有重要作用。本文依托文化人類學(xué)、社會學(xué)、符號學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等理論體系來切入研究，通過建構(gòu)廣泛的知識框架來明確用戶界面設(shè)計(jì)之“認(rèn)知模型”與“傳達(dá)途徑”的研究方法。本文認(rèn)為讓科技以一種不干擾的狀態(tài)進(jìn)入人們的生活，實(shí)現(xiàn)觸動消費(fèi)者心靈的產(chǎn)品用戶界面將是我們不斷努力的方向之一。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品用戶界面，用戶為中心設(shè)計(jì)，用戶體驗(yàn)

前言

科技的飛速發(fā)展剝奪了人類以往熟悉的記憶和情感，甚至沒有給人們的生活帶來相應(yīng)的便利和愉悅。糟糕的產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)，不僅讓用戶在使用產(chǎn)品的時(shí)候浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且經(jīng)常會讓用戶感到驚慌失措。用戶經(jīng)常困惑于產(chǎn)品的使用方法，產(chǎn)品華麗的外表下隱含著讓用戶無法分辨的復(fù)雜信息，張牙舞爪的產(chǎn)品成了科技所塑造的洪水猛獸。日新月異的社會進(jìn)步和消費(fèi)膨脹的趨勢，使得只有擁有良好的用戶界面的產(chǎn)品，才能在眾多競爭者中脫穎而出。如何使得用戶和產(chǎn)品通暢無阻的交流與認(rèn)知，就是擺在面前的棘手問題。

1、產(chǎn)品用戶界面之溯源

從詞源學(xué)角度分析，界面(Interface)的概念源于古希臘,寓意是面對面的臉,兩張面對的臉的溝通就構(gòu)成了相互之間的關(guān)系。從人類的早期造物活動時(shí)期，人與物之間的交流關(guān)系就已經(jīng)開始，原始人打磨石器的活動也許是人與物“界面”的雛形。在原始社會，我們的祖先只能憑借感官體驗(yàn)去感受世界，通過舞蹈等肢體語言來表達(dá)情緒和想法，這種交流具有“共時(shí)性”的特征。隨著社會的發(fā)展，社會大分工使得需要用交換來滿足人們的生活需要，社會必須建立信息交流的“界面”，這種界面必須具有“歷時(shí)性”的特征，恰好文字和印刷術(shù)的出現(xiàn)使得這樣的交流成為可能，信息傳播的深度和廣度也大大增強(qiáng)。由此，真正意義上的“界面”就產(chǎn)生了。

轟轟烈烈的工業(yè)化革命粉碎了以前含情脈脈的手工業(yè)生產(chǎn)的方式，以前社會的衡量標(biāo)準(zhǔn)是人與人之間冷漠的，服從機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)械化的運(yùn)作方式。用戶必須經(jīng)過長時(shí)間的培訓(xùn)才能適應(yīng)產(chǎn)品，并且這種操作技能的更新?lián)Q代也極其繁瑣。世襲傳承的操作產(chǎn)品的技能竟然變成時(shí)髦的炫耀，產(chǎn)品無時(shí)無刻不在呈現(xiàn)出了冷漠森嚴(yán)的猙獰面目。多樣化價(jià)值觀“共融共生”的知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，也是承載著人們美好記憶和情感的“非物質(zhì)文化”時(shí)代，傳統(tǒng)意義的工業(yè)設(shè)計(jì)突破了以往“非此即彼”的界限走向復(fù)雜的混沌領(lǐng)域。當(dāng)代的產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)的重心已經(jīng)從著重對象的功能和結(jié)構(gòu)的“物質(zhì)實(shí)現(xiàn)”，到強(qiáng)調(diào)“文化氛圍”、“體驗(yàn)交互”等非物質(zhì)效用的階段。

2、產(chǎn)品用戶界面之概述

需要引起重視的是，“產(chǎn)品用戶界面”作為連接用戶和產(chǎn)品之間的重要橋梁，一直并沒有得到相應(yīng)的重視。設(shè)計(jì)經(jīng)常迷失于“造型”和“樣式”之中，而遺忘了去深入研究“用戶”與“產(chǎn)品”之間的深層涵義?！熬拖M(fèi)者而言，界面就是產(chǎn)品”。也許每個(gè)人都有過這樣的經(jīng)歷，面對新買的產(chǎn)品欣喜的打開包裝嘗試使用的時(shí)候,卻困惑于復(fù)雜的“產(chǎn)品用戶界面”卻不知如何操作,只好硬著頭皮去啃厚厚的說明書。這就是不良的產(chǎn)品用戶界面帶來的后果。易拉罐的瓶口設(shè)計(jì)就是成功的產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)，它符合人類的認(rèn)知心理習(xí)慣和行為模式，不管是哪個(gè)國家、哪個(gè)民族、說哪種語言，無需任何的操作說明，都可以輕松解讀其所表達(dá)的涵義，并做到簡易的操作。

用戶界面從傳統(tǒng)上分為廣義上的界面和狹義上的界面，也可分為軟界面和硬界面。從心理學(xué)角度來看，用戶界面可分為感覺層面（視覺、觸覺、聽覺等）和情感層面。廣義的說，凡是參與用戶和產(chǎn)品信息交流的一切領(lǐng)域都屬于用戶界面研究范疇。從我國研究現(xiàn)狀來看，學(xué)術(shù)界較多從人機(jī)工程學(xué)的角度來進(jìn)行研究，在研究方法上，重視 “尺度”、“效率”等物質(zhì)性因素，而缺少不同文化氛圍、不同社會環(huán)境、不同生活方式的用戶對于“社會文化”、“交互情感”等非物質(zhì)因素的研究。從“可用性”到“易用性”的研究轉(zhuǎn)型，“用戶體驗(yàn)”和“用戶友好”等已經(jīng)成為產(chǎn)品用戶界面的新型研究領(lǐng)域。

筆者認(rèn)為，“產(chǎn)品用戶界面”（PUI-Product User Interface）主要討論產(chǎn)品設(shè)計(jì)中用戶和產(chǎn)品之間的認(rèn)知與傳達(dá)的問題。產(chǎn)品用戶界面概念來源于早期的“人機(jī)界面”，但是傳統(tǒng)的人機(jī)界面只偏重于人機(jī)之間信息的輸入和輸出，把人機(jī)交互看作“生理動作”和“刺激信號”的過程，屬于“物理層面”階段；而隨著認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展以及信息技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今的產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)更加著重于對“用戶研究”和“用戶體驗(yàn)”的重視，屬于“腦的延伸”階段。簡單來說，如果哲學(xué)解釋了“我們是誰”的問題；科學(xué)研究了“我們從哪里來”的問題；產(chǎn)品用戶界面就是要探討“我們?nèi)绾握J(rèn)知和理解產(chǎn)品”的問題。產(chǎn)品用戶界面是復(fù)雜的多學(xué)科融合的設(shè)計(jì)學(xué)科，文化人類學(xué)、社會學(xué)、符號學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等學(xué)科都在此扮演著重要的角色。需要說明的是，本文討論的“產(chǎn)品用戶界面”是針對工業(yè)設(shè)計(jì)范疇內(nèi)所有“人為物”和“人為事”的“硬件認(rèn)知界面”，而“狹義的用戶界面范疇”不屬于本文重點(diǎn)的探討范圍。

3、產(chǎn)品用戶界面之認(rèn)知與傳達(dá)——以用戶為中心的研究方法

產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)以“用戶為中心”（UCD-User centered design）為出發(fā)點(diǎn)的科學(xué)研究體系，即在整個(gè)產(chǎn)品用戶界面的研發(fā)過程中，強(qiáng)調(diào)以“用戶研究”為中心，“用戶研究”是整個(gè)產(chǎn)品用戶界面研究的主線索。廣泛的應(yīng)用用戶為中心的方法進(jìn)行“用戶行為模型”研究，利用“群體文化學(xué)”進(jìn)行深度用戶研究,了解用戶日常生活中的價(jià)值結(jié)構(gòu)和生活方式。用戶為中心設(shè)計(jì)不能僅僅局限于“用戶”為焦點(diǎn)，而更應(yīng)該關(guān)注“用戶的行為方式和生活方式”。

實(shí)踐表明，產(chǎn)品的用戶界面設(shè)計(jì)不應(yīng)該去和產(chǎn)品的外形做過多糾纏，應(yīng)該直接進(jìn)入“人”與“物”之間關(guān)系的探討。擁有八十多年歷史的飛利浦設(shè)計(jì)中心專門設(shè)有Culture Scan部門，其新的口號就是“Sense and Simplicity”（簡單而好用）。飛利浦公司強(qiáng)調(diào)“聚焦人類研究”（People Focused）,利用多學(xué)科的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行用戶趨勢研究（Consumer Research &Trends）以及文化掃描（Culture Scan）的方法對用戶進(jìn)行研究,以期對未來發(fā)展的趨勢做出宏觀預(yù)測。廣泛的應(yīng)用用戶為中心的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)，將會使得企業(yè)的產(chǎn)品具有更好的用戶親和力和市場競爭力，達(dá)到品牌的商業(yè)上的成功。

產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)是復(fù)雜的設(shè)計(jì)活動，在設(shè)計(jì)過程中必須研究復(fù)雜的用戶心理活動和用戶行為方式。首先面對復(fù)雜多變的用戶，這就需要從“多學(xué)科”和“多角度”去進(jìn)行用戶研究，建立用戶模型（User model）。只有確定了用戶的目標(biāo)、用戶的生活方式、以及用戶的需求在哪里，才能找到產(chǎn)品用戶界面的原點(diǎn)。產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)的認(rèn)知模型可以理解為設(shè)計(jì)文脈底蘊(yùn)下的故事。設(shè)計(jì)師的概念模型、系統(tǒng)映像以及用戶的心智模式相互影響，為了讓用戶簡易的認(rèn)知和使用產(chǎn)品，設(shè)計(jì)師概念模型（Designer conceptual Model）與產(chǎn)品的系統(tǒng)映像（The System image）以及用戶的心智模式（User Mental Model）必須匹配。設(shè)計(jì)師通過產(chǎn)品用戶界面與用戶交流，這種交流通過“系統(tǒng)映像”進(jìn)行。用戶將“系統(tǒng)映像”作為信息來認(rèn)識，形成“心智模型”。設(shè)計(jì)師應(yīng)該給用戶提供正確的“系統(tǒng)映像”，使得外部知識和用戶頭腦中知識之間實(shí)現(xiàn)匹配。

（產(chǎn)品用戶界面認(rèn)知與傳達(dá)模型）

不同生理特征、心理特征、社會特征的用戶就可能會對產(chǎn)品用戶界面有不同的需求。理想狀況就是設(shè)計(jì)模型與用戶的思維模型完全一致。假如產(chǎn)品用戶界面缺少被理解的意義背景和結(jié)構(gòu)，那樣對于產(chǎn)品的認(rèn)知可能就異常困難，因?yàn)橛脩羧魏螘r(shí)候都試圖去解釋身邊的事物，并且對所做的選擇找尋合適的理由。產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)應(yīng)該符合用戶的思維模型，應(yīng)該讓用戶清楚的了解所處的狀態(tài),我們要提供給用戶的是“方便性”而不是“規(guī)則性”。

4、產(chǎn)品用戶界面之設(shè)計(jì)評價(jià)系統(tǒng)

拙劣的產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)讓人產(chǎn)生嚴(yán)重的挫敗感，影響了對產(chǎn)品的認(rèn)知和使用過程。產(chǎn)品用戶界面貫穿了用戶和產(chǎn)品交流的始終，優(yōu)秀的界面應(yīng)該提升用戶對“使用產(chǎn)品的理解”，感受到“愉悅的使用體驗(yàn)”。用戶需要簡單、自然、友好、一致的界面。產(chǎn)品用戶界面應(yīng)當(dāng)提供簡單靈活的操作動作，盡量減少用戶視覺，記憶和邏輯思維負(fù)擔(dān)，減少或防止用戶出錯(cuò)，達(dá)到產(chǎn)品簡單使用（easy to use）和愉悅使用（joy to use）的目的。

設(shè)計(jì)師需要理解人們喜歡用何種方式與產(chǎn)品進(jìn)行溝通，并研究產(chǎn)品用戶界面如何符合用戶的“價(jià)值和意義系統(tǒng)”，勾起用戶的“情感和回憶”，在此之后才能“有的放矢”的提出合理的解決方案。在具體工作中可以從產(chǎn)品的“可視性與反饋”、“用戶的行為模型”以及“自然匹配原則”等方面進(jìn)行產(chǎn)品用戶界面的評價(jià)研究。設(shè)計(jì)師應(yīng)該有責(zé)任成為產(chǎn)品用戶界面體驗(yàn)的策劃者，協(xié)調(diào)科技和人生活之間的和諧互動，利用用戶熟悉的感受和本能反應(yīng)來進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，讓人們在信息時(shí)代也能找到以往生活類比的經(jīng)驗(yàn)。

5、產(chǎn)品用戶界面設(shè)計(jì)之發(fā)展展望

產(chǎn)品用戶界面研究屬于復(fù)雜的多學(xué)科交叉性的研究范疇，由于“用戶的復(fù)雜性”、“產(chǎn)品的復(fù)雜性”以及“設(shè)計(jì)本身的復(fù)雜性”，以及當(dāng)今“全球化與民族多樣性”共存的社會環(huán)境下，如何深入探求產(chǎn)品用戶界面的認(rèn)知與傳達(dá)的問題都是具有挑戰(zhàn)性的。古人云，武俠中最高境界的劍術(shù)，就是無形的“劍氣”。隨著社會的發(fā)展，產(chǎn)品功能的載體會因其所承載功能的消失而消失。本文認(rèn)為，產(chǎn)品用戶界面的理想境界就是,讓用戶在享受產(chǎn)品帶來的體驗(yàn)的過程中,感覺不到產(chǎn)品的存在所帶來的羈絆。讓科技以一種不干擾的狀態(tài)進(jìn)入人們的生活，實(shí)現(xiàn)觸動消費(fèi)者心靈的產(chǎn)品用戶界面將是我們不斷努力的方向之一。

參考文獻(xiàn)：

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5[3].柳冠中.事理學(xué)論綱.長沙:中南大學(xué)出版社，2006.1[4].[美] Jacob Nielsen．可用性工程．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.9

[5].[美]魯?shù)婪颉ぐ⒍骱Ｄ?視覺思維——審美直覺心理學(xué)(,滕守堯譯).成都：四川人民出社，1998.3.作者簡介：

吳磊：（1982），女，湖北省武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院藝術(shù)系教師，主要從事視覺藝術(shù)設(shè)計(jì)及其理論研究。在藝術(shù)類專業(yè)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文及作品多篇，參與設(shè)計(jì)類教材編寫數(shù)本。

ABSTRACT: As well known, “product user interface ” is the bridge between “user” and “product”，it plays an important role in the basic theory of product design system.Therefore, this article based on

Anthropology、Sociology、Semiotics and Cognitive psychology to looking forward to building a broad knowledge system to find out the method of “cognitive model ”and “communicate approach ” in product user interface research.The author believed that the science and technology enter people's life with one kind of the state not disturbing，achieve to the perfect product user interface that touch the hearts of the users is one of the industrial designers’ goals.KEYWORDS: Product User Interface, User centered design, User experience

第五篇：電極式加熱與電阻式加熱優(yōu)缺點(diǎn)（定稿）

電極式加熱與電阻式加熱優(yōu)缺點(diǎn)

電極式電加熱鍋爐與電阻式電加熱鍋爐的區(qū)別

作者：aode 來源：本站 發(fā)表時(shí)間：2011-9-26 11:37:27 點(diǎn)擊：88 電極式電加熱鍋爐

電極式元件的工作原理,是把電極插入水中,利用水的高熱阻特性,直接將電能轉(zhuǎn)換為熱能,在這一轉(zhuǎn)換過程中能量幾乎沒有損失。電極式元件分為普通電極式和高電壓電極式。電極式鍋爐運(yùn)行十分安全,鍋爐不會發(fā)生干燒現(xiàn)象。

因?yàn)橐坏╁仩t斷水,電極間的通路被切斷,電功率為零,鍋爐自動停止運(yùn)行。

電膜式電膜式加熱技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的新技術(shù),比電阻絲加熱有更高的電熱轉(zhuǎn)換效率。其原理是在搪瓷鋼管表面噴鍍稱謂微球電熱材料的半導(dǎo)體膜(金屬氧化物),實(shí)現(xiàn)大功率電熱轉(zhuǎn)換。

其特點(diǎn)是使用范圍更大,使用壽命長,耐電流沖擊能力強(qiáng),與基體附著力高,抗冷熱激變破壞能力強(qiáng),適用于基體材料種類多,設(shè)備簡單,投資少,工藝操作環(huán)境要求低。

電阻式電加熱鍋爐

電阻式是采用高阻抗管形電熱元件,接通電源后,管形電熱元件產(chǎn)生高熱使水成為熱水或蒸汽。管形電熱元件由金屬外殼、電熱絲和氧化續(xù)三者組成。

該種元件的優(yōu)點(diǎn)是水中不帶電,使用較為安全,對水質(zhì)也不造成污染。

問題是鍋爐容量的增大依靠管形電熱元件的數(shù)量來實(shí)現(xiàn),并按投運(yùn)數(shù)量來調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。因此,這種鍋爐的容量受到電熱元件結(jié)構(gòu)布置的限制。