金属网

http://i2.sinaimg.cn/IT/2011/0212/U5385P2DT20110212073239.png美国宇航局地球监测系统获取的低地球轨道太空垃圾分布图http://i3.sinaimg.cn/IT/2011/0212/U5385P2DT20110212073250.png高地球轨道太空垃圾分布图　　北京时间2月11日消息，日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和一家具有百年历史的专业渔网制作公司“日东制网”正计划合作打造一种直径可达数公里的巨大网具，用以清除地球轨道上数量众多的太空垃圾。　　据估计，目前地球轨道上有多达1000万片人造太空垃圾。其中大部分是一些小部件，包括手套、扳手、螺栓、螺帽以及卫星或飞船的碎片。但也有一些太空垃圾稍大，包括脱落的火箭推进段，失效的卫星以及撞击碎片等。　　去年，一份美国公布的研究报告显示太空垃圾的数量已经多到一旦发生卫星相撞事件，将有可能引发失控的连锁反应，甚至造成地面通讯的中断。不断增长的太空垃圾数量也严重威胁着航天飞机的运行，因为这些碎片会时不时地穿过航天飞机的运行轨道。2006年，一枚太空碎片撞击了阿特兰蒂斯号航天飞机的右侧载荷舱门散热片。2009年，一颗失效的俄国军用卫星和一颗正常运行的美国通讯卫星相撞，在数千立方英里的巨大空间内留下无数碎片。　　此次JAXA和日东制网共同开发的垃圾清理系统将采用一张金属网，连接到一颗卫星上，其伸展开直径达数公里，随后将这一系统发射升空。进入太空后，这一金属网将被展开，并沿地球轨道运行，一路上清扫所遇到的太空垃圾。在运行过程中，金属网将被逐渐充电，从而使其在地球磁场的影响下逐渐降低轨道，并最终坠入地球大气层。如此，金属网和它收集的太空垃圾都将在坠入地球高层大气时被焚毁。　　这一项目中，要建造一种强度足以抵挡太空垃圾撞击的金属网是最大的挑战。这一金属网结构经过6年设计，将采用直径1毫米的金属线缠绕一根人的头发丝那么细的中轴制成。　　之前有过其他的类似想法，包括使用退役火箭加满水，然后在轨道上喷洒，以便将太空垃圾“冲刷”下来，进入大气层焚毁。1996年，美国宇航局在执行“猎户座计划”时，曾计划采用地面激光器摧毁轨道上的太空垃圾。而这一次，日本人显然正准备用一张大渔网将这些让人头痛的太空垃圾一网打尽。

制样：1.溶液相纳米颗粒常见的纳米粒子（金属纳米颗粒、量子点、氧化物纳米颗粒等）都能够很好溶解、或者分散在溶剂中，使得制样过程变得简单很多。常见的方法有两种：1.捞取法：用特制的镊子夹取载网放置于分散好的胶体溶液中，适当晃动，取出载网晾干即可，如图1所示。2.滴液法：在干净桌面上铺一张A4纸或者面巾纸，在A4纸上放一张滤纸。将载网正面朝上放置在滤纸中央。用滴管取液滴加到载网上，如图2所示。图1http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/EiciaibNZX1kAibEdtxUhibO9gGJ2769SkU5CiaBRqUZN2tUxtDXVXIHEaTq5YNLKTUjFXmNjzibUaPsiapCkXpcGdqagg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1图2 http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/EiciaibNZX1kAibEdtxUhibO9gGJ2769SkU5Cts15BV1wuwJ0ibgF0860DPr6t632etzuoGY82AX580hocDoP0CdbJAA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=12.粉末状多相催化剂对于多相催化剂而言，样品通常呈现为粉末状。这类样品需要分散到溶剂中，再挂网。因为理论上，样品越薄越利于观察。所以对于粉末样品，挂网前务必充分研磨，确保样品足够薄。有时候为了能够拍出理想的电镜照片，常常研磨一小时甚至数小时。研磨完成后分散到溶剂中，并超声15分钟以上。对于溶剂的选择一般是乙醇、甲醇等易挥发类物质。也可用水作为溶剂，但其挥发性小，表面张力也太大，制样时可适当加热或者通风以加速挥发。注意是分散到溶剂中，并不是溶解。分散完全后，参照上面介绍的两种方法挂网即可。当然还可以通过包埋切片的方法来制样。这种包埋方法可用于表征催化剂内部结构，如孔道结构。本期仅以多相催化剂和溶液相纳米粒子作为对象。对于其他类样品，比如高分子样品、薄膜样品的制备，现分享一些资料（请点击“阅读原文”查看）。载网支持膜的选择：载网支持膜，俗称铜网，或者碳网，具体组成如图3所示。其主要分为三个部分:最下层是具有一定目数的金属网，可以是铜网、镍网、金网等。金属网上面为有机层（方华膜），最上面为一层碳膜。根据测试和样品需求不同，载网的选择也不尽相同。图3http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/EiciaibNZX1kAibEdtxUhibO9gGJ2769SkU5CwNP4HyiaYpCw5Xic31Sc4c9WwNbiciblawLVFnKAVaTCiacoP7TbjawWykg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1载网主要分为以下几大类：简单载网支持膜：由金属网和有机膜组成。有机层的目的是吸附固定样品，以免其从网孔滑落。特别是对于纳米级样品，这一点很重要。碳支持膜：由金属网、有机层、碳层构成。载网在电子束的轰击下，会发生电荷积累，从而导致样品的移动和膜的破裂。碳层的引入能够增强载网的导电性和导热性，其厚度一般为7-10nm。微栅网：在制作载网支持膜的过程中，在膜上打一些小孔，则成为微栅网，电镜下微栅网如图4所示。图4http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/EiciaibNZX1kAibEdtxUhibO9gGJ2769SkU5CARgweFnLYqLSOmJBoH5icib07F6wKs2P5BnBy8SA8sf3JUo4cI7e9N4g/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1因为孔的存在，所以制样时就会有很多样品聚集在孔的边缘。处于边缘的这些样品因为没有膜作为衬底，从而提高样品的成像清晰度。微栅网适用于管状、棒状、纳米团聚体的观察，也常用于高分辨观察。纯碳支持膜：顾名思义，纯碳支持膜仅由金属网和碳层组成。这种支持膜适用于有机溶剂体系（比如溶于有机溶剂的纳米颗粒）的表征。因为普通的载网都有一层有机膜，有机溶剂常会将膜溶解，导致样品脱落（如果你在TEM表征时，发现载网内没有样品，或者样品量极少，很有可能是有机膜被溶解所致）。常见载网主要分为以上几类。如何选择合适的载网，首先考虑样品的性质和溶剂的类别。如果是有机溶剂体系的纳米粒子，可以选择纯碳支持膜（根据经验，只要溶剂不是氯仿或者二氯甲烷，普通的碳支持膜也可满足要求）。如果样品是分散于乙醇或者甲醇中的粉末样品，则选择普通碳支持膜即可。如何区别载网正反面：网络上很多区别正反面的方法，经过与电镜厂家沟通，比较靠谱的方法是通过对比载网边缘与中间区域亮度。首先需要明确一点，有碳膜的一面被视为正面。正面：载网边缘与中间区域亮度相同反面：载网边缘的亮度高于中间区域建议在台灯下观察更为明显。本文转自“研之成理”微信公众号