材料学概论结课作业

《材料学概论结课作业》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《材料学概论》课程论文姓名：翟少清学号：149024024老师：晋传贵纳米材料安徽工业大学材料科学与工程学院材料科学与工程专业，崔少清摘要：生活中方方面血都离不开材料，而当材料被逐渐减小到纳米尺寸时，将会具有许多更加优异的性能，如力学性能、光学性能、电学性能、磁学性能、热学性能、烧结性能和纳米陶瓷的超塑性能将冇很大变化，我们利用这些优异的性能，解决我们以往难以解决的问题。关键词：纳米性能结构制备Abstract:thelifeoftheChinesesideofthematerial,andwhenthemateriali

2、sgraduallyreducedtoNanometersize,willhavemanymoreexcellentperformance,suchasmechanicalproperties,opticalproperties,electricalproperties,magneticproperties,thennalproperties,sinteringperformanceandNanometerceramicsuperplasticpropertieswillbeverybigchanges,weusethes

3、eexcellentperformance,solvetheproblemswehavedifficulttosolveinthepast.Keywords:nanometer；performance；structure；preparation.1引言通常我们把眼睛可以看到的物质体系叫做宏观体系，而把原子、分子体系叫做微观体系。同时宏观与微观之间还存在着物质颗粒，可以称其为介观体系。该体系现在主要是用人工方法，把分子、原子合成，形成一种具有新的特性的颗粒，人们称之为超微颗粒或超微粒子。近年来。人们将超微粒子称为纳米颗粒。纳

4、米颗粒通常指颗粒尺寸介于原子与物质之间的一类粉末，它的尺寸大于原子簇，小于通常的微粉，一般在1-lOOnm之间。在纳米材料发展初期，纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和I占I体。而现在的纳米材料范畴得到很大的发展，囊括更多的方面。2纳米材料的理化性能2.1纳米材料微观结构性能无论从几何尺寸上，还是从材料所包含的原子或电子数目来说，纳米材料处于从单个原子到块体材料的过渡区。因此，其电子结构的变化与这一区域内的电子结构变化基本相同。在纳米范畴的体系内只含有很少数目的电子，此时电子结构与单个原子壳层结构十分相似，可以借用

5、处理原子结构模型来粗略的求出。从微观上来说，纳米材料物性的改变由于电子之间的相互作用加强，被严格的局限在一个很小的区域内，电子波函数受材料内表面的散射，散射波与入射波相互叠加，使得所有电子波函数相互关联在一起，成为强关联的电子系统，此时已不能再把它们看成是彼此无关的自由电子，从而改变其物性。当材料被逐渐减小到纳米尺寸吋，纳米材料具有许多有意义的基本效应：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞与量子隧穿和介电限域效应。这些效应也使纳米颗粒和纳米固体呈现许多奇异的物理、化学性质。而这些出现的性质与

6、常规认识甚至完全相反，如磁性材料的物质的基木尺寸进入纳米级（5nm），使得多畴体系变成单畴体系，于是显示极强的顺磁效应。2.2纳米材料的力学性能由于纳米晶体材料有很大的比表面积，杂质在界面的浓度便大大降低，从而提高了材料的力学性能。纳米材料的弹性模量较常规晶体材料的弹性模量降低了30〜50%；纳米纯金属的硕度或强度是大晶体（＞lpn）金属硬度或强度的2~7倍；纳米材料可具有负的Hall-Petch关系，即随着晶体的尺寸减小而材料的强度降低；在较低的温度下，如室温附近脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散相变机制而

7、具有塑形，或者是超塑形。2.3纳米材料的光学性能纳米粒子的粒径（10〜100nm）小于光波的波长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜时形成的高反射率光泽面成强烈对比。由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光泽普遍存在蓝移现象，纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。此外，TiO2超细或纳米粒子还可用于抗紫外线用品。块状金属具有各自的特征颜色，但当其晶粒尺寸减小到纳米量级时，所有金属便都呈黑色，且粒径越小，颜色越深，即

8、纳米晶粒的吸光能力越强。纳米晶粒的吸光过程还受其能级分离的量子尺寸效应和晶粒及其表面上电荷分布的影响。由于纳米材料的电子往往凝集成很窄的能带，因而造成窄的吸收带。半导体硅是一种间接带隙半导体材料，通常情况下发光效率很弱，但当硅晶粒尺寸减小到5mn及以下时，其能带结构发生了变化，带边向高能带迁移，观察到了