納米材料的制備與應(yīng)用-全文預(yù)覽
【正文】 。 某些納米晶順磁體當(dāng)溫度下降到某一特征溫度時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)變成反鐵磁體。主要有：紫外 可見光吸收和紅外吸收。 通常加熱退火過程將導(dǎo)致納米微晶的晶粒長大，與此同時(shí)，納米微晶物質(zhì)的性能也向通常的大晶粒物質(zhì)轉(zhuǎn)變。在溫度不太低的情況下，電子熵可忽略。 三、納米固體的 微結(jié)構(gòu)與性能 2. 納米固體材料的性能 力學(xué)性能 （ 1） HallPetch關(guān)系 2/10 ??? Kdy ???正 HallPetch關(guān)系 ?反 HallPetch關(guān)系 ?正 反混合 HallPetch關(guān)系 （ 2）彈性模量、切變模量： 比大塊試樣的相應(yīng)值小得多 Pd的彈性模量： 一般晶體為 123GPa，納米晶體為 88GPa Pd的切變模量： 一般晶體為 43GPa，納米晶體為 32~35GPa （ 3）超塑性 ? 超塑性從現(xiàn)象學(xué)上定義為在一定應(yīng)力拉伸時(shí)產(chǎn)生極大的伸長量 。 納米材料在光的照射下，通過把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，促進(jìn)有機(jī)物的合成或使有機(jī)物降解的過程稱作光催化。金屬納米微粒粒徑小于 5nm時(shí)，使催化性和反應(yīng)的選擇性呈特異行為。 （ 4）納米微粒分散物系的光學(xué)性質(zhì) 納米微粒分散于分散介質(zhì)中形成分散物系（溶膠），如果讓一束聚集的光線通過這種分散物系，在入射光的垂直方向可看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體。 ? 在一些情況下，粒徑減小到納米級時(shí)，可以觀察到光吸收帶相對粗晶材料呈現(xiàn)“紅移”現(xiàn)象，即吸收帶移向長波長。例如，鉑金納米粒子的反射率為 1%，金納米粒子的反射率小于 10%。 （ 3）居里溫度 納米微粒由于小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)而導(dǎo)致納米粒子的本征和內(nèi)稟的磁性變化，因此具有較低的居里溫度。 磁學(xué)性能 納米微粒的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等使得它具有常規(guī)粗晶處理所不具備的磁特性。 ? 納米 TiO2在 773K加熱呈現(xiàn)出明顯的致密化，而晶粒僅有微小的增加，致使納米 TiO2在比大晶粒樣品低 873K的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到類似的硬度。 ? 納米 Ag微粒在低于 373K開始熔化，常規(guī) Ag的熔點(diǎn)為 1173K左右。 Ag的納米微粒具有五邊形十面體形狀。 最近，有人用高倍超高真空的電子顯微鏡觀察納米球形粒子，結(jié)果在粒子的表面上觀察到原子臺階，微粒內(nèi)部的原子排列比較整齊。 納米材料發(fā)展的三個(gè)階段 ? 第一階段：（ 1990年前）在實(shí)驗(yàn)室探索用各種手段制備各種材料的納米顆粒粉體，合成塊體，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性能。海洋就是一個(gè)龐大超細(xì)微粒的聚集體。 按維數(shù)，納米材料的基本單元可以分為三類：（ 1）零維，指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米尺度顆粒、原子團(tuán)簇等；（ 2）一維，指在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等；（ 3）二維，指在三維空間中有一維在納米尺度，如超薄膜、多層膜、超晶格等。 1990年 4月 IBM公司的 科學(xué)家用 35個(gè)氙原子排列 成 “ IBM”字樣 ,開創(chuàng)了人類 操縱單個(gè)原子的先河 . （ 3）納米生物方面：納米科技可使基因工程變得更加可控，人們可根據(jù)自己的需要，制造出多種多樣的生物“產(chǎn)品”。 納米科技主要包括：（ 1）納米體系物理學(xué)；（ 2）納米化學(xué)；（ 3）納米材料學(xué)；（ 4）納米生物學(xué)；（ 5）納米電子學(xué)；（ 6）納米加工學(xué)；（ 7）納米力學(xué)。 歐盟： 歐盟也制定了相應(yīng)的納米科技競爭計(jì)劃，主要有“歐洲聯(lián)合幻影計(jì)劃”，“微電子先進(jìn)研究計(jì)劃”（ 19961999），“納米技術(shù)信息器件”（ 19992022）計(jì)劃， EURIMUS計(jì)劃（ 19982022），英國的“納米科技聯(lián)系計(jì)劃”，德國教育與科技部的“納米科技重點(diǎn)計(jì)劃”，法國的“國家微科學(xué)技術(shù)計(jì)劃”（ 19932022），以及荷蘭、丹麥等國相繼提出了有關(guān)納米科技研究的計(jì)劃。美國要在這一新興領(lǐng)域擁有主導(dǎo)地位，并在 21世紀(jì)上半葉保持世界經(jīng)濟(jì)和國家安全的領(lǐng)導(dǎo)地位。納米材料的制備與性能 一、概論 納米科學(xué)技術(shù)（ NanoST)是 20世紀(jì) 80年代末期剛剛誕生并正在崛起的新科技，它的基本涵義是在納米尺寸（ 1~100nm)范圍內(nèi)認(rèn)識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創(chuàng)制新的物質(zhì)。 美國： 美國認(rèn)為：納米科學(xué)與工程將成為未來科學(xué)與工程中最有可能產(chǎn)生突破性成就的領(lǐng)域，它將導(dǎo)致下一次工業(yè)革命。 最引人注目的是“分子極限操縱的研究與開發(fā)”十年計(jì)劃（ 19912022），耗資 250億日元，其中 億美元用于開發(fā)微機(jī)器人。 納米新科技將成為 21世紀(jì)科學(xué)的前沿和主導(dǎo)科學(xué)。 ? 納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。 廣義地講，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。 自然界中早就存在的納米微粒和納米固體：天體的隕石碎片，人體和獸類的牙齒都是由納米微粒構(gòu)成的。 ? 中國古代銅鏡表面的防銹層經(jīng)檢驗(yàn)，證實(shí)為納米氧化錫顆粒構(gòu)成的一層薄膜。 二、納米微粒的 結(jié)構(gòu)與物理特性 納米微粒一般為球形或類球形。對于尺寸較大的粒子， ?Cr為正方形或矩形， ?Cr為六邊形。 ? 大塊 Pb的熔點(diǎn)為 600K，而 20nm球形 Pb微粒熔點(diǎn)降低 288K。 ? 常規(guī) Si3N4燒結(jié)溫度高于 2273K，納米Si3N4燒結(jié)溫度降低 673K至 773K。 ? Al2O3粒徑為 8nm、 15nm和 35nm時(shí)，粒子快速長大的開始溫度分別為1073K、 1273K和 1423K。 例如，粒徑為 16nm的 Fe微粒，矯頑力在 105A/m，室溫下，F(xiàn)e的矯頑力仍保持 104A/m，而常規(guī)的 Fe塊體矯頑力通常低于 A/m。 主要表現(xiàn)在： （ 1）寬頻帶強(qiáng)吸收 當(dāng)尺寸減小到納米級時(shí)，各種金屬納米微粒幾乎都呈黑色，它們對可見光的反射率極低。 例如：納米 SiC顆粒和大塊 SiC固體的峰值紅外吸收頻率分別是 814cm1和 794cm1。而當(dāng)粒徑大于6nm時(shí)，這種光發(fā)射現(xiàn)象消失。 表面活性和敏感特性 納米微粒具有高的表面活性。 光催化性能 光催化是納米半導(dǎo)體獨(dú)特性能之一。 光催化技術(shù)的應(yīng)用 ? 污水處理：可用于工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水和生活廢水中的有機(jī)物及部分無機(jī)物的脫毒降解 ? 空氣凈化：可用于油煙氣、工業(yè)廢氣、汽車尾氣、氟里
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