化學(xué)與現(xiàn)代社會(huì)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-03 18:10本頁(yè)面
【正文】 、 小尺寸效應(yīng) 和 宏觀量子隧道效應(yīng) 。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級(jí)）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會(huì)有顯著的不同。 四、納米材料四、納米材料① 表面效應(yīng) 球形 顆 粒的表面 積 與直徑的平方成正比，其體 積 與直徑的立方成正比，故其比表面 積 （表面 積 ／體 積 ）與直徑成反比。隨著 顆 粒直徑變 小，比表面 積 將會(huì) 顯 著增大， 說(shuō) 明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會(huì) 顯 著地增加，表面活性也增 強(qiáng)。 超微 顆 粒的表面具有很高的活性，利用表面活性，金屬超微 顆 ?？赏?為 新一代的高效催化 劑 和 貯 氣材料以及低熔點(diǎn)材料。 ② 小尺寸效應(yīng)隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。（ 1） 特殊的光學(xué)性質(zhì)所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀?l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。（ 2） 特殊的熱學(xué)性質(zhì)固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的。但超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于 10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。 （ 3） 特殊的磁學(xué)性質(zhì)人們發(fā)現(xiàn)生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類(lèi)生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生物磁羅盤(pán)，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營(yíng)養(yǎng)豐富的水底。 人們利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。（ 4）特殊的力學(xué)性質(zhì)陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬 3～ 5倍。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面。③ 宏觀量子隧道效應(yīng) 對(duì) 介于原子、分子與大 塊 固體之 間 的超微 顆 粒而言，大 塊 材料中 連續(xù) 的能 帶 將分裂 為 分立的能 級(jí) ；能 級(jí)間的 間 距隨 顆 粒尺寸減小而增大。當(dāng) 熱 能、 電場(chǎng) 能或者磁場(chǎng) 能比平均的能 級(jí)間 距 還 小 時(shí) ，就會(huì)呈 現(xiàn) 一系列與宏 觀物體截然不同的反常特性，稱(chēng)之 為 量子尺寸效 應(yīng) 。 電 子具有粒子性又具有波 動(dòng) 性，因此存在隧道效 應(yīng)。近年來(lái)，人 們發(fā)現(xiàn) 一些宏 觀 物理量，如微 顆 粒的磁化強(qiáng) 度、量子相干器件中的磁通量等亦 顯 示出隧道效 應(yīng) ，稱(chēng)之 為 宏 觀 的量子隧道效 應(yīng) 。純碳納米管能成為超強(qiáng)材料 以色列和美國(guó)的材料學(xué)家發(fā)現(xiàn)，碳納米管的強(qiáng)度大約比其他纖維的強(qiáng)度高 200倍，原因是碳納米管可以經(jīng)受約 100萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力而不破裂，這一結(jié)果比類(lèi)似的纖維高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致利用碳納米管作為加強(qiáng)材料制造強(qiáng)度更高的復(fù)合材料，屆時(shí)，人們將可利用這種復(fù)合材料生產(chǎn)輕便且刀槍不入的防彈背心或服裝。碳納米管是由 60個(gè)碳原子組成的一種足球狀分子的變種，之所以強(qiáng)度極高，是因?yàn)樘技{米管中的碳－碳鍵非常穩(wěn)定和細(xì)管中存在少量缺陷。研究人員希望將碳納米管作為復(fù)合材料的加強(qiáng)材料，目前有待解決的問(wèn)題是碳納米管的尺寸太小，難以直接測(cè)量其結(jié)構(gòu)性能。納米納米 TiO2主要有機(jī)物光催化降解反應(yīng)主要有機(jī)物光催化降解反應(yīng)納米納米 TiO2光催化綠色涂料對(duì)室內(nèi)氨氣等的降解光催化綠色涂料對(duì)室內(nèi)氨氣等的降解測(cè)試 條件氣體 濃 度 放入涂料板前放入涂料板后一天 兩天 五天 七天 去除效率 （ %）氨氣（ mg/m3) 91甲 醛 （ mg/m3) 92苯（ mg/m3) 94思考題：試對(duì)金屬材料進(jìn)行分類(lèi)，舉例說(shuō)說(shuō)它們的主要性質(zhì)和用途。無(wú)機(jī)非金屬材料主要哪些？你能介紹三種材料嗎？并指出它們的用途。納米材料有哪些特異性質(zhì)？我們?nèi)绾卫眠@些性質(zhì)，制備相應(yīng)的功能材料。
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