纳米功能材料及应用课件.ppt

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1、教学内容及要求第一章绪论第二章纳米微粒的基本性质第三章纳米微粒的结构及物理化学特性第四章纳米微粒的制备方法第五章纳米功能材料的制备第六章纳米功能材料在航天航空工业中的应用第七章纳米功能材料在能源、化工、环保中的应用第八章纳米功能材料在机、电中的应用第九章纳米功能材料在信息、通讯中的应用第十章纳米功能材料在生物、医学中的应用纳米功能材料及应用p.2课程性质、目的和任务性质：前沿性材料科学目的：拓宽知识面、增强创新能力任务：让学生了解纳米功能材料及其工程应用什么是纳米？什么是纳米科技？为什么人们对纳米及纳米科学如此看重？研究纳米的基本方法是什么？什么是纳米材料？1.绪

2、论—奇妙的纳米科技与纳米材料什么是纳米？纳米首先是一个尺度概念纳米（Nano-meter）希腊语“侏儒”数学尺度1nm=10-9m=10埃。头发直径：50-100m,1nm相当于头发的1/50000。氢原子的直径为1埃，所以1纳米等于10个氢原子一个一个排起来的长度。氢原子什么是纳米？p.51.概述跳蚤头发红细胞病毒DNA单壁纳米碳管Pt/TiO2颗粒p.610cm1cmp.7100μm10μmp.81μm100nmp.910nm1nm<1nm(原子尺度)---物理学~nm(分子尺度)---化学nm-0.1mm----知识的鸿沟0.1mm-100mm(晶粒)--

3、--材料科学>0.1mm(器件，肉眼)----机械制造、力学、航空航天>??（望远镜）----天文学微观和宏观----一个相对概念处于微观和宏观之间的“介观”世界，带来一系列的“奇异性”、“突变”，导致纳米材料、纳米器件一系列新功能、新现象所谓“纳米科技”，就是在0.1-100纳米的尺度上，研究原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。纳米科技的主要研究内容:创造和制备优异性能的纳米材料制备各种纳米器件和装置探测和分析纳米区域的性质和现象什么是纳米科技？人和动物坚硬牙齿的外表面，即牙釉质，是

4、由纳米尺寸的微晶组成。天体陨石的碎片和海洋中存在的亚微米胶体粒子蜜蜂的定向：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子，具有“罗盘”的作用，可以为蜜蜂的活动导航。以前人们认为蜜蜂是利用北极星或通过摇摆舞向同伴传递信息来辨别方向。最近，英国科学家发现，蜜蜂利用罗盘来判明方向。纳米材料及纳米技术的自然存在海龟在大西洋的巡航—头部磁性粒子的导航螃蟹的横行—磁性粒子“指南针”定位作用的紊乱莲花效应—莲花出污泥而不染荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。表面上有许多微小的乳突乳突的平均大小约为10微米，平均间距约12微米。而每个乳突有许多直径为200纳米左右的突起组成的。

5、壁虎飞檐走壁每只脚底部长着数百万根极细的刚毛，而每根刚毛末端又有约400根至1000根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。动植物按照微基准来说，就是纳米机器的组合体。这些纳米机器，就是人们熟知的蛋白质。而细胞则可以说是由这些纳米机器在组装而成的微米机器。纳米纪事最早的纳米材料：中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡中国古代的墨及染料1857年，法拉第制备出金纳米颗粒1861年，胶体化学的建立1962年，久保(Kubo)提出了著名的久保理论上世纪七十年代末至八十年代初，开始较系统的研究1985年，Kroto和Smalley等人

6、发现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材料工程为什么人们对纳米及纳米科学如此看重？中国古代利用蜡烛来燃烧收集碳黑作为墨的原料（中国古代字画历经千年而不褪色），是最早的纳米材料。中国古代铜镜表面的防锈层经检验为纳米氧化锡颗粒构成的一层薄膜。古代的宝剑等微晶化增强已经得到科学证实。欧冶子但当时人们并不知道这其中的原因，不知道是纳米技术的作用，因为人的肉眼根本就看不到纳米尺度小颗粒。他们只知道这样的工艺所做的工件好。中国古代的“纳米技术”--无意识人工制备纳米材料至少追溯到1000多年前。19

7、59年12月29日，美国著名物理学家、诺贝尔物理奖得主费因曼Feynman，在美国物理学会召开的年会上，作了一个题为：《底层大有可为》“There‘sPlentyofRoomattheBottom”的著名演讲。在演讲中，费因曼满怀激情地说：“当我们深入并游荡在原子的周围，我们是在按不同的定律活动，我们会遇到许许多多新奇的事情，能以全新的方式生产，完成异乎寻常的工作。如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，将会产生什么样的奇迹？！”他我们描述了一副激动人心的画面：通过人为地操纵单个原子，来构造我们需要的特定功能的物质如同用原子来搭积木！现代纳米科技的启蒙—“底层大有

8、可为”由于