纳米功能材料研究进展

《纳米功能材料研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、目录1绪论11.1纳米材料的提出及背景12纳米功能材料简介22.1纳米功能材料的提出22.2纳米功能材料的特性22.2.1纳米功能材料的基本特性22.2.2　纳米功能材料的理化性能32.3几种特殊纳米功能材料及特性42.3.1一维纳米材料42.3.2磁性纳米材料52.3.3稀土功能材料72.4纳米功能材料的几种制备方法82.4.1物理方法82.4.2化学方法82.5纳米功能材料的应用93纳米材料研究的进展113.1国际功能纳米材料研究的现状113.1.1微机械电子系统(MEMs)的动力派和部件有新突破113.1.

2、2纳米医药研究取得重要进展113.1.3纳米芯片和器件研究有贡要突破123.1.4准一维纳米线和纳米器件有贡要推进123.2国内功能纳米材料研究的现状133.2.1基础研究133.2.2应用研究134纳米技术／材料的未来发展趋势145结束语16参考文献16致谢19181绪论随着材料科学与微加工技术的进步，功能材料已开始由天然物质向人工设计的结构发展，材料组成由单一型向复合型、杂化型转化，颗粒大小由微米级向纳米级过渡。纳米材料微观结构的奇异性和特殊的物理、化学性质为寻找和制造具有特异功能的新材料开辟了道路。纳米材料

3、的研究是一个涉及众多学科领域的交叉科学，在不同学科有不同的称谓，在材料学中称之为超微颗粒，晶体学中称之为微晶，原子分子物理学中称之为团簇，理论物理学中称之为量子点，胶体化学中称之为胶体微料，生物领域称之为超分子结构。其研究应用使化工、陶瓷、电磁、光学、超导、生物医学、农业等许多行业都呈现出崭新的局面。1.1纳米材料的提出及背景纳米是英文nanometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就像毫米、微米一样，纳米是一个尺

4、度概念，并没有物理内涵[1]。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。由于纳米结构单元的尺度（1～100nm）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域[3]。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理

5、论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破[1]。182纳米功能材料简介2.1纳米功能材料的提

6、出当物质到纳米尺度以后，大约是在1~100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米功能材料[1]。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米功能材料。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现，一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴辖穑阉龀纱笤20

7、~30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米功能材料[2]。2.2纳米功能材料的特性 2.2.1纳米功能材料的基本特性(1)表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的质上的变化[4]。 　粒径在10nm以下，将迅速增加表面原子的比例。当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数增多，带来表面原子配位数不足，使之具有很高的表面化学活性，所以，金属

8、纳米粒子在空气中易自燃，无机材料的纳米粒子在大气中会吸咐气体并与之反应[3]。表面效应主要表现为:①熔点降低。如金的常规熔点是1064℃，当颗粒尺寸减小到10nm时，降低27℃，2nm时熔点仅为327℃银的常规熔点为961℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃等[4]。②比热增大。粒径越小，比热越大[4]。(2)小尺寸效应 18当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波