納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景(已修改)
2024-10-28 03:42 本頁面
【正文】 1 清華大學(xué)材料系納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景 2 一 納米材料的定義 二 納米材料的發(fā)展歷程 三 納米材料的特性 納米材料的表面效應(yīng) 納米材料的體積效應(yīng) 納米材料的量子尺寸效應(yīng) 四 納米材料的合成方法 物理法 4. 2 化學(xué)反應(yīng)法 3 五 納米材料的應(yīng)用熱點(diǎn) 納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在微電子領(lǐng)域方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在生物工程方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在分子組裝方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在國防工業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用 納米技術(shù)在其它領(lǐng)域方面的應(yīng)用 4 六、 我國在納米材料領(lǐng)域所取得的成果 七、 世界納米戰(zhàn)略及納米市場 八、 納米技術(shù)研究與開發(fā)的動(dòng)向與難點(diǎn) 九、我國 “ 十五 ”“ 863” 納米專項(xiàng)規(guī)劃 5 一 納米材料 /納米技術(shù)的定義 ?納米材料 ：是指晶粒尺寸為納米級 (109米 )的超細(xì)材料 。 它的微粒尺寸大于原子簇 ， 小于通常的微粒 ， 一般為 100102nm。它包括體積分?jǐn)?shù)近似相等的兩個(gè)部分：一是直徑為幾個(gè)或幾十個(gè)納米的粒子 ，二是粒子間的界面 。 6 納米技術(shù) ：納米技術(shù) （ 納米科學(xué)與技術(shù)的簡稱 ） 研究在 ， 其實(shí)質(zhì) 就是要操縱原子和分子 ,目的是直接用原子和分子 制造具有特定功能的產(chǎn)品 。 納米技術(shù)是由物理學(xué) 、 化學(xué) 、 生物學(xué)以及電子學(xué) 等各個(gè)學(xué)科交叉形成的新興學(xué)科 。 包括：納米材 料學(xué)；納米電子學(xué)；納米動(dòng)力學(xué)；納米生物學(xué)和 納米藥物學(xué) 。 7 納米技術(shù)的研究內(nèi)容： 創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能的納米材料 。 設(shè)計(jì) 、 制備各種納米器件和裝置 。 探測和分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象 。 生物科學(xué)技術(shù) 、 信息科學(xué)技術(shù) 、 納米科學(xué)技術(shù)是下一世紀(jì)內(nèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流 。 8 二、納米材料發(fā)展歷程 1860,膠體化學(xué)誕生，開始對粒徑約 1～ 100nm膠體粒子進(jìn)行研究。 ? 1929,Kohlshuthe用金屬作電極 ， 在空氣中進(jìn)行弧光放電 ， 制得金屬氧化物溶膠 。 ? 1940,Ardeume首次利用 TEM對金屬氧化物的煙狀物進(jìn)行觀測和研究 。 ? 1945,Buk提出在低壓惰性氣體中獲得金屬超微顆粒的蒸發(fā)方法 。 ? 1959, ， 預(yù)言該類材料的特殊性能 。 ? 1962,同 ， 提出 Kubo效應(yīng) 。 ? 1975,日本 、 法國 、 美國科學(xué)家利用 NMR、 TEM、 XRD對納米粒子進(jìn)行研究 。 9 1984， Gleiter、 Siegel利用原位加壓成形得到納米微晶塊體 。 1989， IBM公司的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)用單個(gè) Xe原子排列拼寫出“ IBM”商標(biāo) 。 1990， 在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議； 我國在中科院固體物理所召開首次納米固體討論會(huì) 。 1991， Iijima制備出直徑為 4~10μ m的多壁碳納米管 。 1992， 我國首次把 “ 納米材料科學(xué) ” 列入 “ 攀登計(jì)劃 ” 。 93－至今 ， 納米材料及其技術(shù)開始蓬勃發(fā)展 。 10 三個(gè)發(fā)展階段： 第一階段 （ 1990年以前 ） ：實(shí)驗(yàn)室探索制備納米顆粒粉體 ， 合成塊體 。 第二階段 （ 1994年前 ） ：設(shè)計(jì)合成納米復(fù)合材料 。 第三階段 （ 從 1994年～ ） ：納米組裝體系 、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu) 。 11 Fe原子排列成的漢字 “ 原子 ” 12 48個(gè)銅原子構(gòu)成圓形，電子相互干涉形成干涉波 13 的無痛型微型針 放在指尖上的四百支排列整齊 14 被囚禁冷卻的原子和 “ 原子激光 ” 15 用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械 16 納米碳管 17 納米陶瓷 18 納米金屬銅的超延展性 19 三 納米材料的特性 ? 納米材料的表面效應(yīng) ? 納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上變化 。 ? 0204060801000 10 20 30 40 50粒徑（n m ）表面原子數(shù)相對于總原子數(shù)比例（%） 表面原子數(shù)與粒徑的關(guān)系 20 2 納米材料的體積效應(yīng) 由于納米粒子體積極小 ， 所包含的原子數(shù)很少 。 因此 ， 許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)
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