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《納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、清華大學(xué)材料系納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景1一納米材料的定義二納米材料的發(fā)展歷程三納米材料的特性3.1納米材料的表面效應(yīng)3.2納米材料的體積效應(yīng)3.3納米材料的量子尺寸效應(yīng)四納米材料的合成方法4.1物理法4.2化學(xué)反應(yīng)法2五納米材料的應(yīng)用熱點(diǎn)5.1納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用5.2納米技術(shù)在微電子領(lǐng)域方面的應(yīng)用5.3納米技術(shù)在生物工程方面的應(yīng)用5.4納米技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域方面的應(yīng)用5.5納米技術(shù)在分子組裝方面的應(yīng)用5.6納米技術(shù)在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用5.7納米技術(shù)在其它領(lǐng)域方面的應(yīng)用3六、我國(guó)在納米材料領(lǐng)域所取得的成果
2、七、世界納米戰(zhàn)略及納米市場(chǎng)八、納米技術(shù)研究與開發(fā)的動(dòng)向與難點(diǎn)九、我國(guó)“十五”“863”納米專項(xiàng)規(guī)劃4一納米材料/納米技術(shù)的定義納米材料：是指晶粒尺寸為納米級(jí)(10-9米)的超細(xì)材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般為100-102nm。它包括體積分?jǐn)?shù)近似相等的兩個(gè)部分：一是直徑為幾個(gè)或幾十個(gè)納米的粒子，二是粒子間的界面。5納米技術(shù)：納米技術(shù)（納米科學(xué)與技術(shù)的簡(jiǎn)稱）研究在0.1-100納米尺度范圍的物質(zhì)世界，其實(shí)質(zhì)就是要操縱原子和分子,目的是直接用原子和分子制造具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)是由物理學(xué)、化
3、學(xué)、生物學(xué)以及電子學(xué)等各個(gè)學(xué)科交叉形成的新興學(xué)科。包括：納米材料學(xué)；納米電子學(xué)；納米動(dòng)力學(xué)；納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)。6納米技術(shù)的研究?jī)?nèi)容：創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能的納米材料。設(shè)計(jì)、制備各種納米器件和裝置。探測(cè)和分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象。生物科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)、納米科學(xué)技術(shù)是下一世紀(jì)內(nèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流。7二、納米材料發(fā)展歷程1860,膠體化學(xué)誕生，開始對(duì)粒徑約1～100nm膠體粒子進(jìn)行研究。1929,Kohlshuthe用金屬作電極，在空氣中進(jìn)行弧光放電，制得金屬氧化物溶膠。1940,Ardeume首次利用TEM對(duì)
4、金屬氧化物的煙狀物進(jìn)行觀測(cè)和研究。1945,Buk提出在低壓惰性氣體中獲得金屬超微顆粒的蒸發(fā)方法。1959,P.Feynman發(fā)表演講，預(yù)言該類材料的特殊性能。1962,R.Kubo發(fā)現(xiàn)金屬超微粒子與塊狀物質(zhì)的熱性質(zhì)不同，提出Kubo效應(yīng)。1975,日本、法國(guó)、美國(guó)科學(xué)家利用NMR、TEM、XRD對(duì)納米粒子進(jìn)行研究。81984，Gleiter、Siegel利用原位加壓成形得到納米微晶塊體。1989，IBM公司的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)用單個(gè)Xe原子排列拼寫出“IBM”商標(biāo)。1990，在美國(guó)召開的第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議；我國(guó)
5、在中科院固體物理所召開首次納米固體討論會(huì)。1991，Iijima制備出直徑為4~10μm的多壁碳納米管。1992，我國(guó)首次把“納米材料科學(xué)”列入“攀登計(jì)劃”。93－至今，納米材料及其技術(shù)開始蓬勃發(fā)展。9三個(gè)發(fā)展階段：第一階段（1990年以前）：實(shí)驗(yàn)室探索制備納米顆粒粉體，合成塊體。第二階段（1994年前）：設(shè)計(jì)合成納米復(fù)合材料。第三階段（從1994年～）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)。10Fe原子排列成的漢字“原子”1148個(gè)銅原子構(gòu)成圓形，電子相互干涉形成干涉波12的無(wú)痛型微型針放在指尖上的四百支排列整
6、齊13被囚禁冷卻的原子和“原子激光”14用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械15納米碳管16納米陶瓷17納米金屬銅的超延展性18三納米材料的特性1、納米材料的表面效應(yīng)納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上變化。表面原子數(shù)與粒徑的關(guān)系192納米材料的體積效應(yīng)由于納米粒子體積極小，所包含的原子數(shù)很少。因此，許多現(xiàn)象就不能用通常有無(wú)限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。久保理論：認(rèn)為相鄰電子能級(jí)間距δ和金屬納米粒子的直徑d的關(guān)系為：δ=4
7、EF/3N∞V-1∞1/d3隨著納米粒子的直徑減小，能級(jí)間隔增大，電子移動(dòng)困難，電阻率增大，從而使能隙變寬，金屬導(dǎo)體將變?yōu)榻^緣體。203納米材料的量子尺寸效應(yīng)當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時(shí)，金屬粒子費(fèi)米面附近電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)；并且納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級(jí)和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)，使得能隙變寬的現(xiàn)象，被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng)。它將導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱力學(xué)等特性出現(xiàn)異常。如光吸收顯著增加，超導(dǎo)相向正常相轉(zhuǎn)變，金屬熔點(diǎn)降低，增強(qiáng)微波吸收等。21四、納米材料的合成技術(shù)（1）
8、粒子純度及表面的清潔度高（2）粒子粒徑及粒度分布可控（3）粒子幾何形狀規(guī)一，晶相穩(wěn)定性好（4）粉體無(wú)團(tuán)聚或團(tuán)聚程度低。22方法制備特點(diǎn)物蒸發(fā)冷凝法用真空蒸發(fā),激光,電弧高頻感應(yīng)等法使原料氣化或形成等離子體,然后驟冷使之凝結(jié)。純度高,結(jié)晶組織好,粒度可控,但技術(shù)設(shè)備要求高.理方法物理粉碎法通過機(jī)械粉碎,電火花等法制得納米粒子。操作簡(jiǎn)單,成本較低,但易引進(jìn)雜質(zhì)降低產(chǎn)品純度，機(jī)
