《纳米材料》PPT课件

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1、第六章纳米材料第一节纳米材料及应用进展*第二节纳米材料的制备*第三节纳米结构的检测技术*第四节纳米材料的应用*学习目的了解纳米材料的种类了解纳米效应及其对纳米材料性质的影响理解纳米材料的制备原理及方法了解纳米材料的应用2第一节纳米科技及纳米材料应用进展纳米（nanometer）是一个长度单位，简写为nm。1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m1nm等于10个氢原子一个挨一个排起来的长度。纳米是一个极小达到尺寸，但它又代表人们认识上的一个新层次，从微米进入到纳米。“Nano”–derived

2、fromanancientGreekword“Nanos”meaningDWARF.DefinitionNanomaterials——materialshavingatleastonespatialdimensioninthesizerange1–100nm.纳米材料——显微结构中的物相具有纳米级尺度的材料。微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1nm~100nm）调制的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。4纳米材料的发展最早的纳米材料：中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡中国古代的墨及

3、染料1857年，法拉第制备出金纳米颗粒1861年，胶体化学的的建立1962年，久保(Kubo)提出了著名的久保理论当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。上世纪七十年代末至八十年代初，开始较系统的研究1985年，发现了C601990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届纳米科技会议1994年，在波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出纳米

4、材料工程5世界范围的政府对纳米技术研究开发的经费投入（单位：百万美元）来源:M.C.Roco,InternationalUnionofMaterialMeeting8,28,2001)*:其他国家（地区）包括澳大利亚，加拿大，中国，韩国，新加坡，中国台湾，FSU及其从事纳米技术研究的国家。年地域199719981999200020012002西欧126151179200225日本120135157245550美国116190255270422519其他国家（地区）*708396110380总计（占

5、1997年的%）432100%559129%687159%825191%1577365%纳米科技国内形势国家重点基础研究发展规划－973项目2000年：纳米材料和纳米结构2002年：（1）纳电子运算器材料表征与性能基础研究（2）量子通信与量子信息技术国家在各研究方向投资分布研究方向名称项目数投资数A:纳米材料3119764万B;纳米器件386516万C:纳米生物461686万D:纳米表征和性能951895万E:纳米理论321052万F:纳米产业178800万（地方和企业的配套投入为121264万）

6、G:国防科工委项目7360万H:学术交流4413万第一阶段（1990年以前）在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的性能。第二阶段（1994年以前）如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料。第三阶段（1994至现在）纳米组装体系。96.1.1纳米科技纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造

7、自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。纳米科技是研究由尺寸0.1∽100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。纳米科技主要包括：①纳米体系物理学；②纳米化学；③纳米材料学；④纳米生物学；⑤纳米电子学；⑥纳米加工学；⑦纳米力学。第一节纳米科技及纳米材料应用进展11二维指在空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜等按照维数划分零维指在空间三维方向均为纳米尺度的颗粒、原子团簇等一维指在空间有二维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等第一节纳米科技

8、及纳米材料应用进展6.1.2纳米材料的种类纳米材料是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的材料。它包含了三个层次，即：纳米微粒、纳米固体和纳米组装体系。按材料的性质、结构、性能可有不同的分类方法。1.纳米微粒纳米微粒是指线度处于1~100nm之间的粒子的聚合体，它是处于该几何尺寸的各种粒子聚合体的总称。纳米微粒的形态并不限于球形、还有片形、棒状、针状、星状、网状等。一般认为，微观粒子聚合体的线度小于1nm时，称为簇，而通常所说的微粉的线度又在微米级。纳米微粒的线度恰好处于这两者之间，故