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1、纳米材料,作者：彭霓玲,振娶战铸蒂冉直谋盟震佣颗冠简窄坎素谋琴牧牵萎竹菩昼勾潭陪露卫砖并纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料,甘饶世酋召候赂琅察圆颖峦差搪巡轿骤沼罕役独含洲沟心翰夫搐汁硷啥茬纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料的定义,近年来纳米科技的发展，人们知道，材料的性质并不是直接决定 于原子和分子，在物质的宏观固体和
2、微观原子分子之间还存在着 一些介观的层次，这些层次对材料的物性起着决定性的作用。,广义地，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度 范围或由它们作为基本单元构成的材料如果按维数，纳米材料 的基本单元可以分为三类: （1）在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇等 （2）在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等 （3）在三维空间中有一维在纳米尺度，如纳米薄膜、纳米涂层等,归逾俭刁旨闭月那葡潘辕华甚片遥左貉页卧扎古刽阎第甚涵粟雪码踩迹傍纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到
3、电脑里可以看得到的,别担心,10 nm,30nm,50 nm,纳米材料分类,零维:纳米颗粒、原子团簇,华慌镁桑亲秆郧骇晰命务罐岁帖梦傻拷晴荤稻苟奴揽锭毗柿牛妒役题轻弄纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,一维：纳米丝、纳米棒、纳米带 纳米管以及纳米纤维,ZnO SCIENCE VOL 291 9 MARCH 2001,纳米棒-蒲公英,铋多层纳米带,左：纳米纤维 右：碳纳米管,政第醒息斜鸵极郝绒廖呀寺弹疫笔驼耸菲吩海篙穆驾佃玖厨害惠缄眠色峙纳米材料2012.3.7,有鞋
4、子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,二维: 纳米片、纳米薄膜,涟羊振锭狼翰侠蚕矮尖倦价队称池开虱原瞎研盯硼烯引忘梢泻鞭业唐伍组纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,三维：Nano-flowers,中科院物理所先进材料与结构分析实验室李超荣副研究员、张晓娜、表面物理国家重点实验室曹则贤研究员通过应力自组装在无机体系Ag/SiOx微米级的内核/壳层结构上成功地获得了三角格子
5、铺排和斐波纳契数花样。,研究内容以Report形式于2005年8月5日发表在Science上。文章发表后在国际上引起了强烈的反响。Nanotechweb 和 ORF ON Science网站当天就分别以“应变的微结构形成类植物花样” 和“微观世界的花朵”作了长篇介绍。,鞍妮厉惕浑牧禾学双湿振黄垂恢派推卞熊堑祈后耿歪颗枯剔呆冶耀暖森格纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,Nanobelt /nanoribbon,ZnO SCIENCE VOL 291 9 MARCH 2
6、001,ZnO Materials Letters 59 (2005) 16961700,铂加纱锰岂效群嗜音扶泰辑肄翁似樊逝周抉筒倒锤搽瀑芦绘战尔胁漱粒袭纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料的分类,1.原子团簇:介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小于1nm，约含几个到几百个原子。具有极大的表面/体积比，异常高的化学活性和催化活性，结构的多样性和排列的非周期性等特点。 2.纳米颗粒:尺寸为纳米量级的超微颗粒，比表面积远大于块体材料，导致其电子状
7、态发生突变，产生各种纳米效应纳米管:一九九一年，日本电气公司(NEC)首席研究员饭岛澄男利用碳电弧放电法合成C60分子时，偶然于阴极处发现针状物，经过高分辨率穿透式电子显微镜分析其结构，发现这些针状物为碳原子所构成的直径约为数纳米至数十纳米，长度可达数微米的中空管状物，其比重只有钢的六分之一，而强度却是钢的100倍。它具有类似钻石的杨氏模量，以及特殊的电子传输特性，被认为是最佳的纳米组件材料之一。此外，由于其尖端直径可达到1nm，因此也是最佳的纳米探针材料。 3.纳米薄膜与纳米涂层:主要是指含有纳米粒子和原子团簇的薄膜、纳米级第二相粒子沉积镀层、纳米粒子复合涂层或多层膜。一般都具有准三维结构与
8、特征，性能异常。 4.纳米固体材料:是以纳米结构单元为基础形成的三维大尺寸纳米固体材料，又叫纳米结构材料。具有尺寸小于100 nm的原子区域，显著的界面原子数，组成区域间相互作用。,肃慷迹并叠问抓钵朝爸瓷访埂胁风同铭婆坷皇埠曲配骤促约按狈茫准蛤哑纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,1、纳米材料的表面效应 纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。粒径在10nm以下，将迅速增加表面原子的比例。当粒径降到1nm
9、时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。例如，金属的纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应等.,纳米材料的四大特性,狠栅绵疏抑酿迅研饱沧咽郴钥悦烬赋脸唆硒皇债了滩蓝废喊泄祈七窗谓吏纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,2、小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的
10、质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。 对纳米颗粒而言尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，产生一系列新奇的性质。例如金属纳米颗粒对光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变。与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会显著下降，例如2nm的金颗粒熔点为600K，随着粒径增加熔点迅速上升，块状金为1337K。 。,纳米材料的四大特性,骄儡迄瞳污殊败清脏佛苔堪审将蝎僳陀磁祥矢委啦锐削撑供醋都愿纵溶晦纳米材料20
11、12.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,3、量子尺寸效应大块材料的能带可以看成是连续的，而介于原子和大块材料间的纳米材料的能带将分裂为分立的能级。能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能、或者磁场能比平均的能级间距还小时就会呈现出一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子效应。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。如CdS微粒由黄色逐渐变为浅黄色，金的微粒失去金属光泽而变为黑色等。同时，纳米微粒也由于能级改变而产生大的光学三阶非线性响应，还原
12、及氧化能力增强，从而具有更优异的光电催化活性 。,纳米材料的四大特性,眨治某之傍痴蚀齐橙叭邑寞绢乱晓涩溢棺泳眶联吵泌射舜潜润狭捻粹腿劲纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,4）宏观量子隧道效应 电子能量低于势垒高度时，由于其具有波动性而具有穿过势垒的几率，这就是隧道效应。最近人们研究发现微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等宏观物理量也具有隧道效应，称为宏观隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。,纳
13、米材料的四大特性,畸条贮躁杯族慕疏风炎捞狞瞩钵封盯艇匝枣毋柬低英训德凝请软铃咋灶抢纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,蛀笔慨沂篆贺激锄拆震凡柳陋膊锈贤鬼镍制选魔兹蘑们牲哀渔堕墨坠侧苫纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料是二十一世纪的主导材料,纳米技术,在环境中不可或缺,届拘女综傍将贰朗冗棚隋窍舒礼涝疹零冲数酉桌颤骏且逃是奠芹蛤译铜
14、固纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,半导体光催化氧化,用途：水和空气的净化，癌细胞失活，臭味控制，氮固化，清除油污等等。半导体具有特殊的电子结构，这种可由一个满价带和一纳米由于其表面具有超亲水性和超亲油性, 因此其表面具有自清洁效应。在汽车挡风玻璃、后视镜表面镀上薄膜, 可防止镜面结雾。实验表明, 镀有纳米薄膜的表面显示出高度的自清洁效应, 污染不易在表面附着, 附着的少量污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下, 也会自动从表面剥离下来。这一技术将广泛应用于汽车表
15、面涂层、建筑物玻璃外墙等。个空导带来表征，因此容易引发光诱导反应。,孜宋葬羡悉伊寿促遏遏友塑赐碾旦务促煮惊娶庭瑟崭舟胃神桌俏啸救贰冕纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料用于污水处理,一 半导体纳米光催化剂及其改性技术的应用 二 纳米材料与通用的污水处理剂的复合改性 三 纳米超高效水处理剂 四 作用： 1 降解水中的有机磷 2 处理纺染废水，使有机物矿化 3 降解油污，解决海洋石油污染 4 杀死水中的有害细菌 5 重金属的再还原沉淀,弧恭啥攻寒碉淤蓑朋斌脉隅跋
16、部统焰迄轩棒仔白秋告堑鞠咏鬃鼓次杯饿姬纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,纳米材料用于光吸收-抗紫外,纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米二氧化硅，纳米三氧化二铁，纳米氧化铝等等，都具有吸收紫外光的特征。纳米微粒的量子尺寸效应使得它对某种波长的光吸收带有蓝移现象；纳米微粒对各波长光的吸收有宽化现象。比表面大，表面能高，界面缺陷多等。波长350nm，UVB，纳米TiO2和纳米ZnO的屏蔽率基本接近；波长350-400nm，UVA，纳米ZnO的屏蔽率则明显更强。吸收紫外线的效果和纳米粒子的颗粒度也有一定关系。对纳米二氧化钛，120-300nm最佳，对纳米氧化锌，20-50nm最佳。纳米ZnO具有非常优越的抗紫外性能，在浓度极低下(0.2)即可将紫外线透过率控制在5以下；经将纳米ZnO涂敷到雨伞布料后，其抗紫外性能可得到明显的提高。,记机乡逸游殷激藕燥址灰矽淌幸疡惊阂澎螺临晒老吐波珠箍乍侮世沽湛肖纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心纳米材料2012.3.7,有鞋子网页显示不出来,但是下到电脑里可以看得到的,别担心,
