納米材料導(dǎo)論第一章納米材料的基本概念與性質(zhì)(參考版)
2025-01-23 10:16本頁(yè)面
【正文】 ? 納米微粒尺寸小 ， 表面能高 ， 壓制成塊材后的界面具有高能量 ， 在燒結(jié)中高的界面能成為原子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力 ， 有利于界面中的孔洞收縮 ， 因此 ， 在較低的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的 ， 即燒結(jié)溫度降低 ． 例如： 常規(guī) Al2O3燒結(jié)溫度在 20732173K， 在一定條件下，納米的 Al2O3可在 1423K至 1773K燒結(jié)，致密度可達(dá) ％． 常規(guī) Si3N4燒結(jié)溫度高于 2273K， 納米氮化硅燒結(jié)溫度降低 673K至 773K。 ? 鎂 的 納 米 微 粒 呈 六 角 條 狀 或 六 角 等 軸形 ． Kimoto和 Nishida觀察到銀的納米微粒具有五邊形 10面體形狀 。圖中 (a， b， c)分別為納米 γAl2O3， TiO2和Ni的形貌像 ， ?可以看出 ， 這幾種納米微粒均呈類球形 ． 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(tái)階 ，微粒內(nèi)部的原子排列比較整齊。 它使納米微粒和納米固體呈現(xiàn)許多奇異的物理 、化學(xué)性質(zhì) ， 出現(xiàn)一些 “ 反?，F(xiàn)象 ” ． 例如 : ? 金屬為導(dǎo)體 ， 但納米金屬微粒在低溫時(shí)由于量子尺寸效應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性 。 在制造半導(dǎo)體集成電路時(shí)，當(dāng)電路的尺寸接近電子波長(zhǎng)時(shí)，電子就通過(guò)隧道效應(yīng)而溢出器件，使器件無(wú)法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在 。 隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，即 當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢(shì)壘高度時(shí)，該粒子仍能穿越這一勢(shì)壘。 （ 1） 特殊的光學(xué)性質(zhì)： （ 2） 特殊的熱學(xué)性質(zhì) （ 3） 特殊的磁學(xué)性質(zhì)： （ 4） 特殊的力學(xué)性質(zhì) 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。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。 能帶理論表明， 金屬費(fèi)米能級(jí)附近電子能級(jí)一般是連續(xù)的，這一點(diǎn)只有在 高溫或宏觀尺寸 情況下才成立．對(duì)于只有有限個(gè)導(dǎo)電電子的超微粒子來(lái)說(shuō)， 低溫下能級(jí)是離散 的，這時(shí)必須要考慮量子尺寸效應(yīng)，這會(huì) 導(dǎo)致納米微粒磁、光、聲、熱、電以及超導(dǎo)電性與宏觀特性有著顯著的不同 。測(cè)量了不同溫度下合成納米氮化硅的型貌和結(jié)構(gòu)， 納米微粒的基本性質(zhì) kubo理論 2. 量子尺寸效應(yīng) 3. 小尺寸效應(yīng) 4. 表面效應(yīng) 5. 宏觀量子隧道效應(yīng) 久保 (Kubo)理論是關(guān)于金屬粒子電子性質(zhì)的理論．它是由久保及其合作者提出的，以后久保和其他研究者進(jìn)一步發(fā)展了這個(gè)理論． 1986年 Halperin對(duì)這一理論進(jìn)行了較全面歸納，用這一理論對(duì)金屬超微粒子的量子尺寸效應(yīng)進(jìn)行了深人的分析。 強(qiáng)度是鋼的 100倍而重量只有鋼的七分之一 。 碳納米管尺寸盡管只有頭發(fā)絲的十萬(wàn)分之一，但： 熔點(diǎn)是已知材料中最高的。 碳納米管本身有非
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