納米材料的制備、表征與應(yīng)用

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1、一、納米材料的簡介二、納米材料的制備三、納米材料的表征四、納米材料的應(yīng)用五、結(jié)束語納米材料的制備、表征及其應(yīng)用人高20億納米100萬納米針頭紅血球分子及DNA1千納米1納米0.1納米氫原子Earth1.2x107mInGreek,“nano”meansdwarf納米是一個(gè)長度計(jì)量單位，1納米=10-9米。什么是納米(nanometer)？原子分子原子團(tuán)簇納米粒子納米材料宏觀物體微觀宏觀什么是納米材料納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10-100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。納米粉末納米纖維（管）納米膜納米塊納米材

2、料的分類按結(jié)構(gòu)零維一維二維三維納米粉末：又稱為超微粉或超細(xì)粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。納米鐵粉納米銅粉納米鋁粉納米纖維：指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。二氧化鈦納米纖維的電子顯微鏡照片納米纖維電鏡照片納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。納米塊：是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。納米微粒的四大效應(yīng)（1）表面效應(yīng)（2）量子尺寸效應(yīng)（3）小尺寸效應(yīng)（4）宏觀量子隧道效應(yīng)（1）表面效應(yīng)是指納米粒子表面原

3、子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后引起的性質(zhì)上的變化。Relationshipbetweentheratioofthesurfaceatomstowholeatomsandparticlesize尺寸小表面大活性高金屬的納米粒子在空氣中會(huì)燃燒無機(jī)材料的納米粒子暴露在大氣中會(huì)吸附氣體并與氣體進(jìn)行反應(yīng)（2）量子尺寸效應(yīng)當(dāng)粒子尺寸極小時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)將由準(zhǔn)連續(xù)態(tài)分裂為分立能級(jí)的現(xiàn)象。（3）小尺寸效應(yīng)當(dāng)納米粒子尺寸與德布羅意波以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，對(duì)于晶體其周期性的邊界條件將被破壞，對(duì)于非晶態(tài)納米粒子其表面層附近原子密度減小，這些都會(huì)導(dǎo)致電、

4、磁（強(qiáng)磁狀態(tài)向超順磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變）、光、聲、熱力學(xué)等性質(zhì)的變化，這稱為小尺寸效應(yīng)。（4）宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有穿越勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米科技的科學(xué)意義（1）納米科技將促使人類認(rèn)知的革命;（2）納米科技將引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命;（3）納米科技是一門綜合性的交叉學(xué)科.師昌緒院士為國家自然科學(xué)基金資助納米科技研究成果展覽題詞NanofibresNanobelt/nanoribbonZnOSCIENCEVOL2919MARCH2001ZnOMaterialsLetters59(2005)1696–1700Nanopeapodhigh-resolution,low-temperaturesc

5、anningtunnelingmicroscope(STM)(Science----1February2002)NanoringsJACS2005Nano-flowers中科院物理所先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室李超榮副研究員、張曉娜、表面物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曹則賢研究員通過應(yīng)力自組裝在無機(jī)體系A(chǔ)g/SiOx微米級(jí)的內(nèi)核/殼層結(jié)構(gòu)上成功地獲得了三角格子鋪排和斐波納契數(shù)花樣。研究內(nèi)容以Report形式于2005年8月5日發(fā)表在Science上。文章發(fā)表后在國際上引起了強(qiáng)烈的反響。Nanotechweb和ORFONScience網(wǎng)站當(dāng)天就分別以“應(yīng)變的微結(jié)構(gòu)形成類植物花樣”和“微觀世界的花朵”作了長

6、篇介紹。納米微粒的制備方法分類：根據(jù)是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，納米微粒的制備方法通常分為兩大類：物理方法和化學(xué)方法。根據(jù)制備狀態(tài)的不同，制備納米微粒的方法可以分為氣相法、液相法和固相法等;按反應(yīng)物狀態(tài)分為干法和濕法。大部分方法具有粒徑均勻，粒度可控，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)；有的也存在可生產(chǎn)材料范圍較窄，反應(yīng)條件較苛刻，如高溫高壓、真空等缺點(diǎn)。納米微粒的制備納米粒子制備方法物理法化學(xué)法粉碎法構(gòu)筑法沉淀法水熱法溶膠－凝膠法冷凍干燥法噴霧法干式粉碎濕式粉碎氣體冷凝法濺射法氫電弧等離子體法共沉淀法均相沉淀法水解沉淀法納米粒子制備方法分類氣相反應(yīng)法液相反應(yīng)法氣相分解法氣相合成法氣－固反應(yīng)法其它方法(如球磨法)納米

7、粒子制備方法氣相法液相法沉淀法水熱法溶膠－凝膠法冷凍干燥法噴霧法氣體冷凝法氫電弧等離子體法濺射法真空沉積法加熱蒸發(fā)法混合等離子體法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法納米粒子制備方法分類固相法粉碎法干式粉碎濕式粉碎化學(xué)氣相反應(yīng)法氣相分解法氣相合成法氣－固反應(yīng)法物理氣相法熱分解法其它方法固相反應(yīng)法物理方法－粉碎法幾種典型的粉碎技術(shù)：球磨、振動(dòng)球磨、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨、納米氣流粉碎氣流磨一般的粉碎作用力都是幾種力的組合，大物塊被粉碎成納米