【正文】 對二氧化鈦來說 ， 對應(yīng)于同樣燒結(jié)溫度 ， 納米陶瓷硬度均高于常規(guī)陶瓷 。 納米材料的力學(xué)性質(zhì) 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 ， 產(chǎn)生極大的伸長量 , 其 Δl/l ≥ 100％ 。 如：磁有序態(tài)向磁無序態(tài)的轉(zhuǎn)變 (超順磁性 )源于小尺寸效應(yīng) (各向異性能 )；高矯頑力也源于小尺寸效應(yīng) (單疇臨界尺寸 )；而量子尺寸效應(yīng)則是納米材料磁化率增大的主要原因；鐵磁質(zhì)居里溫度降低則來源于界面效應(yīng) 。球鏈模型認為 ， 由于凈磁作用球形納米 Ni粒子形成鏈狀 ， 以此作為理論推導(dǎo)的前提 。 具有一個尖峰 。 鐵磁質(zhì)的磁性主要來源于電子自旋磁矩 。 4. 納米材料的磁學(xué)性質(zhì) 橫行霸 “ 道 ” 的螃蟹 億萬年前 ， 螃蟹并不 “ 橫行 ” ， 而是借助于觸角里用于定向的磁性納米顆粒 ， “ 前后 ” 行走 。 金屬納米顆粒材料的電阻增大與臨界尺寸現(xiàn)象歸因于小尺寸效應(yīng) 。 電阻的溫度變化規(guī)律與常規(guī)粗晶基本相似 ， 差別在于溫度系數(shù)強烈依賴于晶粒尺寸 。 例如照射在溶膠上的是白光 ， 則其中藍光與紫光的散射較強 。 初步的研究表明 ， 隨粒子尺寸減小而出現(xiàn)吸收的紅移 。 納米材料的光學(xué)性質(zhì) 納米微粒發(fā)光現(xiàn)象 當(dāng)納米微粒的尺寸小到一定值時可在一定波長的光激發(fā)下發(fā)光 。 激子是移動的 ， 它不形成空間定域態(tài) 。 體相 PbS的禁帶寬度較窄 ，吸收帶在近紅外 ， 但是 PbS體相中的激子玻爾半徑較大 (大于10nm)， 更容易達到量子限域 。 它們對可見光的反射率極低 ， 而吸收率相當(dāng)高 。 因此 ， 在較低溫度下燒結(jié)就能達到致密化目的 ， 即燒結(jié)溫度降低 。 這些表面原子近鄰配位不全 ， 活性大 ， 以及體積遠小于大塊材料的納米粒子熔化時所需增加的內(nèi)能小得多 ， 這就使得納米微粒的熔點急劇下降 。 2. 納米材料的光學(xué)性質(zhì) 納米粒子的一個最重要的標(biāo)志是尺寸與物理的特征量相差不多 ， 例如 ， 當(dāng)納米粒子的粒徑與超導(dǎo)相干波長 、玻爾半徑以及電子的德布羅意波長相當(dāng)時 ， 小顆粒的量子尺寸效應(yīng)十分顯著 。 須指出 ， 分析具體體系要綜合考慮各種因素 ， 不能一概而論 。 納米材料的光學(xué)性質(zhì) (1) 電子限域在小體積中運動； (2) 粒徑減小 ， 顆粒內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力 （ p=2?/r， r為粒子半徑 ， ?為表面張力 ） 增加 ，導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)變化 ， 電子波函數(shù)重疊加大； (3) 存在附加能級 ， 如缺陷能級 ， 使電子躍遷能級間距減??； (4) 外加壓力使能隙減小； (5) 空位 、 雜質(zhì)的存在使平均原子間距R 增大 ， 導(dǎo)致能級間距變小 。在此模式中相對于導(dǎo)帶底能級的能量具有下列形式： 0e x ce x c 2EEs?4cve x c 22sc2meE???c v c v1 1 1m m m??式中 ， S = 1, 2, 3? 納米材料的光學(xué)性質(zhì) CdSexS1x玻璃的吸收光譜 曲線 1所代表的粒徑大于 10nm 曲線 2所代表的粒徑為 5nm 5nm 10nm 當(dāng)半導(dǎo)體納米粒子的粒徑 raB[激子玻爾半徑 : aB = h2?/e2(1/me + 1/mh+)]時 ， 電子的平均自由程受小粒徑的限制 ， 局限在很小的范圍 。 Tabagi認為 ， 硅納米微粒的發(fā)光是載流子的量子限域效應(yīng)引的 。 當(dāng)分散粒子的直徑大于投 射光波波長時 ， 光投射到粒子上就被反 射；如果粒子直徑小于入射光波的波長 ， 光波可以繞過粒子而向各方向傳播 ， 發(fā) 生散射 ， 散射出來的光 ， 即所謂乳光 。 ? — 25nm。 界面這種高能壘是使電阻升高的主要原因 。 納米材料的電學(xué)性質(zhì) 根據(jù)介質(zhì)的極化理論 ， 極化機理可分為： 1) 電子位移極化 4) 偶極子轉(zhuǎn)向極化 2) 離子位移極化 5) 空間電荷極化 3) 熱松弛極化 6) 自發(fā)極化等 (電子松弛極化 、 離子松弛極化 ) 納米材料的極化通常有幾種機制同時起作用 ， 特別是界面極化 (空間電荷極化 )、 轉(zhuǎn)向極化和松弛極化 (電子或離子的場致位移 )， 它們對介電常數(shù)的貢獻比常規(guī)材料高得多 。 納米材料的磁學(xué)性質(zhì) a) ?∥ B b) ?∥ B 抗磁效應(yīng) 抗磁質(zhì)： 磁化強度與磁場強度方向相反 。若使介質(zhì)的磁化強度或磁感應(yīng)強度減到 0， 必須加一個反向磁場 。 臨界值： ?Fe： 5nm； Fe3O4： 16nm； ?Fe2O3： 20nm 右圖給出 Ni納米粒子的矯頑力隨粒徑的變化 ， 85nm時矯頑力很高 ，而粒徑小于 15nm時 ， 矯頑力趨向于 0，進入超順磁狀態(tài) 。 納米材料的磁學(xué)性質(zhì) 抗磁性到順磁性的轉(zhuǎn)變 由于納米材料顆粒尺寸很小 ， 這就可能一些抗磁體轉(zhuǎn)變成順磁性 。 陶瓷材料在通常情況下呈現(xiàn)脆性 ， 而由納米超微粒制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性 ， 這是由于納米超微粒制成的固體材料具有大的界面 ， 界面原子排列相當(dāng)混亂 。 納米材料的力學(xué)性質(zhì) 硬度和強度 對各種粗晶材料來說 ， 硬度存在 HallPetch 關(guān)系： H ＝ H0 ＋ Kd1/2 (d：粒徑 ) 納米材料存在以下三種不同的規(guī)律： 1) 正 HallPetch關(guān)系 (K0)， 與常規(guī)多晶材料一樣 ， 硬度隨粒徑的減小而增大 。 O2 CO2 Au , Science, 281(1998)1647 Science 299(2022)1684 , Science, 299(2022)1688 金納米簇的催化活性 納米材料的化學(xué)性質(zhì) , Science, 299(2022)1688 納米材料的化學(xué)性質(zhì) Gratzel型太陽能電池 。 納米材料的力學(xué)性質(zhì) 納米金屬銅的超延展性 金屬納米顆粒粉體制成塊狀金屬材料 ， 會變得十分結(jié)實 ， 強度比一般金屬高十幾倍 ， 同時又可以像橡膠一樣富有彈性 。m2。 磁化率 納米磁性金屬的磁化率是常規(guī)金屬的 20倍 。其原因是：在小尺寸下 ， 當(dāng)各向異性能減小到與熱運動能可比擬時 ，磁化方向就不再固定在一個易磁化方向上 ， 易磁化方向做無規(guī)律的變化 ,結(jié)果導(dǎo)致超順磁性的出現(xiàn) 。 原因是在高溫下由于劇烈的熱運動 ， 使磁疇瓦解 。 各分子磁矩在一定程度上沿外場排列起來 ， 這便是順磁效應(yīng)的來源 。 電位移與介質(zhì)的極化過程有關(guān) ， 極化過程落后于電場變化時就會發(fā)生介電損耗 。 對納米相材料來說 ， 大量晶界的存在 ， 使得電子散射非常強 。 — 13nm。 這個圓錐為丁達爾圓錐 。當(dāng)用紫外光激發(fā)納米硅樣品時 ， 粒徑小于 6nm的硅在室溫下可以發(fā)射可見光 ， 而且隨粒徑的減小 ， 發(fā)射帶強度增強并移向短波方向 。 離子晶體中的激子多屬于緊束縛激子 。 納米材料的光學(xué)性質(zhì) 吸收光譜的紅移現(xiàn)象 在一些情況下 ， 當(dāng)粒徑減小至納米級時 ， 可以觀察到光吸收帶相對粗晶材料的 “ 紅移 ” 現(xiàn)象 ， 即吸收帶移向長波長 。 界面原子除與體相原子能級不同外 ， 互相之間也可能不同 ， 從而導(dǎo)致能級分布的展寬 。 8nm 15nm 35nm 納米材料的熱學(xué)性質(zhì) 納米材料的熔點降低 、 燒結(jié)溫度降低 、 晶化溫度降低等熱學(xué)性質(zhì)的顯著變化來源于 納米材料的表（ 界 ） 面效應(yīng) 。 納米相 材料 納米微粒 167。 ? 常規(guī) Si3N4的燒結(jié)溫度高于2273K， 納米 Si3N4的燒結(jié)溫度降低 673～ 773K。 這種對可見光低反射率 ， 強吸收率導(dǎo)致粒