中央民族大学本科生学年论文
二、ZnO纳米线的性能
2.1 光学性能
2001年，Huang M．H等首次利用ZnO纳米线阵列成功制备了纳米激光器，ZnO一维纳米材料的发光特性开始受到国际上的广泛关注，经各课题组研究表明，室温下低能量(60W/cm2)激发的ZnO纳米线荧光谱图中，在3．26eV自由激子通过碰撞重组产生紫外激光发射，在2．44eV离子化氧空位的电子和光照产生的空穴激发重组产生绿光发射。HongS等研究不同尺度的ZnO纳米棒时间分辨光谱表明，辐射激子的结合速率随纳米棒长度的增加而降低，当纳米棒尺度降低到与激子光波波长相当时，出现皮秒时间分辨荧光，从而为设计高效纳米光电装置提供了标准。Yu S．F等还制备出ZnO/MgO纳米棒异质结构，观察到随机发光行为。在ZnO纳米线阵列激光激发的基础上，ParkW等利用金属有机气相分子束外延技术在P—GaN基板上生长n—ZnO纳米棒阵列，并用电流激活其异质结观察到电致发光现象，这种P—n结纳米棒表现出高的电流密度和发光强度，为开发新型光电纳米器件提供了可行性研究。这些工作最终可发展制备出真正的纳米线发光二极管、紫外激光探测器，并用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。 2.2 场发射性能
场发射阴极通常要求大的长径比和纳米级顶端、良好的导电特性、电子逸出功低。ZnO纳米线阵列形态的制备提供了其作为场发射阴极的研究，ZnO纳米线阵列在电流密度是0．1A／cm2时的阀值场
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强为6．0V／m，达到场发射显示要求(1A／cm2)时所需的电场是1l V／m，场强增强因子为847，低于碳纳米管作为场发射阴极的性能(阀值场强为0．8V／m，电流密度达到场发射显示要求，场强增强因子为8 000。具有尖端的ZnO纳米针阵列的合成，大大提高了ZnO场发射性能，阀值电压为2．4V／m，在场强为7V／m时的电流密度 高达2．4A／cm2，并且其场发射稳定性进行观察，在2h内电流只有轻微波动，表明其作为场发射显示阴极材料的可能性。 2.3 电学性能
ParkW．J对A12O3基板上生长的ZnO和Au／ZnO异质结纳米棒阵列分别测量I—V曲线分析，它们均表现出非线性的I—V特征，其中Au／ZnO异质纳米棒明显改进了电性能，使反向击穿电压从一3V提高到一8V。这种非线性的I—V特征使ZnO纳米棒在纳米二极管、纳米光电开关等方面有潜在的应用价值。
ZnO一维纳米材料在微电子学和光电器件领域的另外一个重要的应用就是组装成P—n结，形成场效应晶体管。Ng H．T等利用ZnO纳米线阵列垂直组装出场效应晶体管，这种垂直组装结构和自下向上集成方法减少制备过程的复杂性，可应用于高密度的纳米存储和逻辑器件的制备。
氧化锌纳米线还具有其他许多的性能，在此不多介绍。
三、ZnO纳米线的应用前景
3.1 生物传感器上的应用
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与通常生物传感器结构类似，使用纳米ZnO制备的生物传感器是由具有分子识别功能的生物敏感膜和充当转换器的znO一维纳米结构组成。目前的研究主要集中在两方面：一是根据敏感物质，主要研究生物酶传感器和生物蛋白质传感器；二是根据纳米线功能．主要研究场效应晶体管传感器和生物分子荧光探测等，下面简单介绍一下生物酶传感器中的ZnO尿酸酶生物传感器。
尿酸酶同葡糖糖酶类似，广泛存在于多种动植物中。在人体代谢过程中起着重要作用。使用尿酸酶生物传感器对人体血液中尿酸的浓度进行测定，对帮助诊断肿瘤、白血病和肾炎等疾病有非常重要的意义。Nakamura等报道了尿酸酶的固定及其应用。Mu等使用导电高聚物固定尿酸酶，具有较高的操作稳定性和快速的响应，但其活性随时间而降低。
Zhang等人使用戊二醛作为交联剂在ZnO纳米棒上固定尿酸酶。不仅尿酸酶被牢固的固定，而且提高了电子在酶与电极之间的传递，进而提高了传感器的灵敏度。但戊二醛具有生物毒性，该小组对此没有作深入研究。 3.2 橡胶工业中的应用
纳米氧化锌粒子较细，对胶料的硫化起步延迟作用较大。随着纳米氧化锌用量增加，其聚集倾向增强，硫化起步的延迟作用逐渐减慢，拉伸强度逐渐增高并趋于稳定，拉断伸长率逐渐降低并趋于稳定。当用量增大到超过5份时，出现填充效应，硫化起步的延迟作用开始变小，综合性能最佳。
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3.3 国防工业中的应用
纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力，吸收率和热容的比值大，可应用与红外线检测器和红外线传感器。纳米氧化锌还具有质量轻、颜色浅、稀薄能力强等特点，能有效的吸收雷达波，应用于新型的吸波隐身材料。 3.4 纺织工业中的应用
纳米氧化锌具有良好的紫外线屏蔽性和优越的抗菌、抑菌性能，添加入织物中，能赋予织物以防晒、抗菌、抗臭等功能。采用溶胶-凝胶法制备的纳米级氧化锌浸轧整理织物，结果发现：UPF值达95.8，抗紫外效果显著，耐洗涤；对大肠杆菌的抑菌率达99.97%，效果持久。织物的白度断裂强力、透气性能变化不大，基本不影响整理织物的舒适性。
3.5 涂料防腐中的应用
纳米氧化锌由于具有极好的抗氧化和抗腐蚀性能，高的熔点，紫外线屏蔽能力及杀菌除臭型。可以添加到有机物尤其是涂料中。是一种新型的高功能精细无机材料。
利用钛酸酯偶联剂制的改性纳米ZnO试样。然后制备清漆、含未改性纳米ZnO的复合涂料和改性纳米ZnO的复合涂料的图层样品进行对比试验。结果表明，经过改性的纳米ZnO其团聚现象明显消失，与涂料表现出良好的相容性，所得的复合涂层的抗渗透能力明显增强。改性纳米ZnO显著提高了丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能。 3.6 生物医学中的应用
