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1、2023 纳米材料与技术期末考试复习纳米材料与技术期末复习第一章：纳米科学技术的进展历史1、1959 年 12 月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有进展空间”， 费曼的梦想点燃纳米科技之火。2、1981 年比尼格与罗勒尔制造了看得见原子的扫描隧道显微镜STM。3、1989 年在美国加州的 IBM 试验内，依格勒博士承受低温、超高真空条件下的 STM 操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个梦想直接操纵单个原子。时，觉察氩气直流电弧4、1991 年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60放电后的阴极碳棒上觉察了管状构造的碳原子簇，直径约几纳米，
2、长约几微米碳纳米管。5、1990 年在美国东海岸的巴尔的摩召开其次届国际STM 会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标志纳米科学技 术的诞生。其次章：1、纳米材料的分类：按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增加型纳米材料和磁性纳米材料；按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳硅化合物纳米材料、氮磷等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。按形态分为纳米点、纳米线、纳米纤维和纳米块状材料。2、纳米材料的四个根本效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、外表效应、宏观量子隧道效应。 1量子尺寸效应与纳米材料性质a. 导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或
3、绝缘体；绝缘体氧化物相反。b. 磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。c. 比热亦会发生反常变化，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。d.光谱线会产生向短波长方向的移动。e.催化活性与原子数目有奇数的联系，多一个原子活性高 ,少一个原子活性很低。2)小尺寸效应的主要影响：a. 金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象电子平均自由程动量b. 宽频带强吸取性质光波波长 c.激子增加吸取现象激子半径d.磁有序态向磁无序态的转变超顺磁性各向异性能 e.超导相向正常相的转变超导相干长度f.磁性纳米颗粒的高矫顽力单畴临界尺寸 3)外表效应及其影响：外表化学反响活性(可参与反响)、催化活性、纳米材料的不稳定
4、性、铁磁质的居里温度降低、熔点降低、烧结温度降低、晶化温度 降低、纳米材料的超塑性和超延展性、介电材料的高介电常数界面 极化、吸取光谱的红移现象。3、纳米材料的特别的光学性质及其应用：光学性质：光谱迁移性、光吸取性、发光性、光催化性、和非线性光学性质。应用：红外放射材料、光吸取材料利用纳米材料对紫外吸取特性，可提高日光灯寿命、防晒油和化装品、聚合物的防老化；以及红外吸取材料、隐身材料等、自清洁材料、光催化材料等。4、纳米材料的特别的磁学性质：超顺磁性和较高的矫顽力、巨磁电阻效应。5、纳米材料的制备方法（1） 液相法：种类：沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、微乳液法沉淀法：均匀沉淀法、共沉淀法溶胶凝胶
5、法：溶胶凝胶法的过程和原理以及溶胶凝胶法的枯燥技术。微乳液法：原理及其合成纳米材料的机理（2） 气相法种类：物理气相沉淀法和化学气相沉积法物理气相沉淀法：电极溅射法化学气相沉积法：等离子体加强气相化学反响法和激光诱导化学气相沉积法。（3） 一维纳米材料的可控合成技术：气相液相固相法、层状卷曲机制备法和模板限制合成法。6、纳米粉体外表改性1） 、引起纳米颗粒团聚的主要缘由：纳米颗粒的外表静电荷引力、纳米颗粒的高外表能、纳米颗粒间的范德华力和纳米颗粒的外表的氢键及其化学键作用。2） 、外表改性的方法：物理改性法、机械化学改性法、高能改性法3、纳米颗粒的外表改性物：无机氧化物、有机化合物、纳米材料和
6、聚合物7、纳米分散体系：1纳米分散体系的种类及制备方法：超声分散法和机械分散法8、碳纳米管1） 碳纳米管的制备方法：电弧法、激光蒸发法、 CVD 法基种法、喷淋法、浮动催化法2） 碳纳米管的构造与形态：构造：单壁、多壁；依据碳六边形网格沿轴向的不同取向，可将单壁碳纳米管分为：扶手椅型、锯齿型和螺旋型。形态：开口型、封口型、竹节型、变径型、螺旋型、海胆型、洋葱型 3碳纳米管的性能力学性能：碳纳米管是人类觉察的强度最高的纤维电学性能：随螺旋矢量n，m不同单壁碳纳米管的能隙宽度可以从零金属连续变化至 1eV半导体。第三章：1、纳米复合材料的分类：按用途可分为:构造纳米复合材料、功能纳米复合材料、智能
7、纳米复合材料；按基体可分为聚合物基纳米复合材料和非聚合物基纳米复合材料。2、纳米复合材料的稳定化设计：纳米稳定化设计要特别留意聚合物的化学构造，聚合物与纳米粒子之间的作用形式有形成共价键、形成离子键、形成配位键和纳米作用能的亲和作用。3、纳米复合材料的制备纳米微粒原位合成法、溶液共混法、聚合物基体原位聚合法、两一样步原位合成法相应例子。4、蒙脱土/聚合物的制备、性能特性及应用第四章：1、纳米陶瓷分类： 1、依据复合材料中纳米相分为单相纳米陶瓷、复相纳米陶瓷；2、依据复合材料中纳米相分为晶内型纳米陶瓷、晶界型纳米陶瓷晶内晶界混杂型纳米陶瓷、纳米纳米弥散型；3、依据复合陶瓷的性能分类纳米构造陶瓷、
8、纳米功能陶瓷。2、提高陶瓷粉体分散度的枯燥方法：共沸蒸馏法、超临界流体枯燥法、真空枯燥法和冷冻枯燥法3、高度分散的烧结浆料的配制方法：(1) 溶液混合法、(2)多相悬浮液混合法、(3)溶胶悬浮液混合法 4、纳米陶瓷的设计原则化学相容性原则、物理性质匹配原则、晶粒生长速率差异最大原则、原料粉体最细原则、烧结温度掌握原则、组成掌握原则5、纳米陶瓷的素坯成形技术干法成形：等静压成形、超高压成形、橡胶等静压成形、原位成形湿法成形：离心注浆成形、凝胶直接成形、凝胶浇注成形、渗透固化法6、介孔材料分类、合成机理、应用第五章：1、纳米器件/构造制备和加工技术外延技术原子层外延(AEE)、分子束外延(MBE)
9、、有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、化学束外延(CBE)。光刻技术光学光刻、电子束光刻、离子束光刻微细加工扫描探针显微镜(SPM)作为工具的超微细加工技术2、固体纳米电子器件的分类谐振遂穿二极管/纳米线、单电子晶体管、量子点器件依据纳米功能器件的物理长度可将纳米电子器件分为： (1)亚纳米电子器件(0.11.0nm)：分子电子器件(2) 纳米电子器件(1.010nm)：量子点、量子线(3) 准纳米电子器件(10100nm)：纳米 CMOS 器件3、纳米电子器件的四个根本现象：电导量子化、库仑堵塞效应、普适电导涨落、量子相干效应4、分子组装技术制备超晶格层层自组装技术制备无机超薄膜、以嵌段共
10、聚物为模板构建无机超薄膜、SILAR 法、DNA 模板自组装、有机分子模板自组装。5、LB 技术1） 根本原理2） 工艺流程:铺展、压缩、膜转移。3） LB 技术组装纳米粒子的方法：间接合成法、静电吸附法、液面排布法。6、一维纳米管、线、棒的组装电场驱动组装、磁场驱动组装、微流关心模板法组装分子导线： 1分子导线必需满足以下条件：1、导电；2、有一个确定的长度；3、含有能够连接到系统单元的连接点；4、允许在其端点进展氧化复原反响，5、与四周绝缘以阻挡电子的任意传输。2分子导线构造特点：具有共轭 键的线性大分子8、分子开关：分子开关是一种具有双稳态的量子化体系,当外界条件(光、电、热、磁等)发生
11、变化时,分子可以在两种状态之间进展转换 ,这两种状态由于 电阻的凹凸不同而对应于电路的通或断,从而构成开关。2类型：轮烷和索烃第六章：1、纳米药物制剂的制备方法超临界技术、聚合法、分散分散法、熔融分散法、溶剂蒸发法、乳化/溶剂集中法、自乳化系统2、纳米药物的药代动力学纳米药物的吸取和分布特点，纳米药物的靶向性主动靶向、被动靶向、物理化学靶向，纳米粒子的外表构造修饰的作用、纳米粒子对吸取和分布的影响。3、纳米高分子药物载体：分类：用于药物载体的聚合物可分为以下几类 :自然高分子材料、合成可生物溶释高分子材料、合成可生物降解高分子材料、合成非生 物降解高分子材料。制备：微乳液聚合、相反转乳化技术、
12、界面聚合法、复合分散法纳米智能凝胶给药系统的类型pH 敏感凝胶给药系统、温度响应性凝胶给药系统、生化响应性凝胶给药系统。5、树枝状大分子载药体体系：1、将药物作为客体分子，包封在树状聚合物分子的空穴内；2、药物和树状聚合物分子共同构成一个三维网络；3、将药物以共价键或非共价键的形式结合在树状聚合物分子外表， 形成前药。型脂质体种类温度敏感脂质体、pH 敏感脂质体、免疫脂质体、聚合脂质体、磁性脂质体、光敏脂质体7、磁性高分子纳米微球1） 类型核壳型：由磁性材料组成核，聚合物组成壳层；壳核型：聚合物作为核,磁性材料作为壳；多层微球：内外层是聚合物，中间是磁性材料的。2应用：磁导向给药、磁分别、磁热
13、疗8、纳米生物材料种类：纳米生物材料主要包括纳米无机生物材料、纳米高分子生物材料、纳米金属生物材料、纳米复合生物材料。9、分子马达线性分子马达：肌肉肌球蛋白、驱动蛋白则、DNA 解旋酶、RNA 聚合酶。旋转式分子马达：F-ATP 酶分子马达、鞭毛分子马达生物芯片主要类型：蛋白质芯片、基因芯片、细胞芯片定义、原理、制备以及应用第七章：1、纳米外表及微观构造分析的光谱法：红外光谱、紫外可见光 (UV-Vis)谱、紫外可见光 (UV-Vis)谱、X 射线光电子能谱法(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、正电子湮没谱 2、纳米材料的化学组成仪器分析法：原子光谱、特征X 射线分析法、质谱法、中子活化法晶态
14、的表征：X射线衍射法、电子衍射法粒径测试方法：电子显微镜法、X 射线衍射线宽法、X 射线小角散射法、沉降粒度分析法、电超声粒度分析法、激光粒度分析法、比外表积(BET)法 5、扫描探针显微技术扫描隧道显微术、原子力显微术、扫描近场光 学显微术、弹道电子放射显微术根本原理、扫描模式、样品外表的扫描、优缺点以及应用一、填空题每空格 0.5 分，共 15 分二、选择题一项或多项，每题 1 分，共 15 分 三、名词解释每题 3 分，共 12 分1、人工纳米构造组装体系按人类的意志，利用物理和化学的方法人工地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成一维、二维和三维的 纳米构造体系。2、纳米构造的自组装体系指
15、通过弱的和较小方向性的非共价键， 如氢键、范德华键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米构造或纳米构造的把戏。3、量子尺寸效应是指当粒子尺寸下降到接近或小于某一值激子玻尔半径时，费米能级四周的电子能级由准连续能级变为分立能 级的现象。当能级间距大于热能、电场能或磁场能时，纳米微粒就会 消灭一系列与宏观物质不同的反常特性。4、宏观量子隧道效应电子具有粒子性又具有波动性 ,因此存在隧道效应。近年来,人们觉察一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量 子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应,称之为宏观量子隧道效应。5、纳米外表工程是通过特定的加工技术赐予材料以纳米外表、使外表纳米构造化，从而使材料的外表得以强化、改性或赐予外表 功能的系统工程。6、纳米陶瓷指显微构造中的物相 (包括晶粒尺寸、晶界宽度、其次相分布、气孔与
