纳米材料讲综述ppt课件

1、纳米资料综述纳米资料综述组员：张跃组员：张跃 杨圣雄杨圣雄 詹先彪詹先彪 田勇田勇 马马文静文静Outline 纳米技术的开展纳米技术的开展1. 纳米资料的类型纳米资料的类型2. 纳米资料制备纳米资料制备3.4.纳米资料的运用纳米资料的运用5.终了语终了语 1. 纳米的开展大致分为纳米的开展大致分为3个阶段个阶段第一阶段(1990年即在召开“Nano 1以前)主要是在实验室探求各种纳米粉体的制备手段研讨对象普通局限于纳米晶或纳米相资料。第二阶段第三阶段(从1994年至今)纳米组装体系研讨。以纳米颗粒以及纳米丝、管等为根本单元在一维、二维和三维空间组装陈列成具有纳米构造的体系的研讨。(1990年

2、1994年)人们关注的热点是设计纳米复合资料。3 3 维纳米资料维纳米资料 纳米块体纳米块体Add your text2 2 维纳米资料维纳米资料 量子面量子面 纳米薄膜。电纳米薄膜。电子在一个方向的运动遭到约束。子在一个方向的运动遭到约束。1 1 维纳米资料维纳米资料 量子线量子线 纳米线。电纳米线。电子在两个方向的运动遭到约束。子在两个方向的运动遭到约束。0 0 维纳米资料维纳米资料 量子点量子点 纳米微粒和原纳米微粒和原子团簇。电子在三一个方向的运动遭到约束子团簇。电子在三一个方向的运动遭到约束纳米复合资料纳米复合资料不同化学成分复合而成或不同不同化学成分复合而成或不同 维度纳米单元而成

3、如维度纳米单元而成如1-2维，维，1-3维，维，2-3维等维等(按物态分类按物态分类)气相法气相法液相法液相法固相法固相法蒸发蒸发-冷凝法冷凝法化学气相反响法化学气相反响法溶胶溶胶-凝胶法凝胶法沉淀法沉淀法喷雾法喷雾法非晶晶化法非晶晶化法机械粉碎机械粉碎(高能球磨高能球磨)法法固态反响法固态反响法各种方法有各自的特点和适用范围各种方法有各自的特点和适用范围 3. 纳米资料的制备 3.1 气相法制备纳米资料气相法制备纳米资料蒸发-冷凝法此种制备方法是在低压的Ar、He 等惰性气体中加热金属，使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后构成 5-100 nm的纳米微粒。液氮蒸发源漏斗蒸发源真空泵隋性气体

4、真空室 3.2 液相法制备纳米资料液相法制备纳米资料1、化学沉淀法 可溶性盐溶液中，参与沉淀刘(如OH-、C2O42-，CO32-等)后，或使溶液发生水解，构成不溶性的氢氧化物从溶液中析出，并将溶液中原有的阴离子洗去，经热分解即得到纳米的氧化物粉料。 2、喷雾法、喷雾法 将溶液雾化获得纳米粒子的一种化学与将溶液雾化获得纳米粒子的一种化学与物理相结合的方法。它的根本过程包括溶物理相结合的方法。它的根本过程包括溶液的制备、喷雾、枯燥、搜集和热处置，液的制备、喷雾、枯燥、搜集和热处置，其特点：颗粒分布比较均匀，详细的尺寸其特点：颗粒分布比较均匀，详细的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的方法。范围取决于制

5、备工艺和喷雾的方法。 紧缩气体3、溶胶、溶胶凝胶法包括以下几个过程：凝胶法包括以下几个过程：(1)溶胶的制备。有两种方法制备溶胶：其一溶胶的制备。有两种方法制备溶胶：其一. 先将组分用适当先将组分用适当沉淀剂先沉淀出来，经解凝，使原来聚会的沉淀颗粒分散成原沉淀剂先沉淀出来，经解凝，使原来聚会的沉淀颗粒分散成原始颗粒，其大小在溶胶体系中胶核的大小范围，因此可制得溶始颗粒，其大小在溶胶体系中胶核的大小范围，因此可制得溶胶；另一种方法是由同样的盐溶液出发，经过对沉淀过程的仔胶；另一种方法是由同样的盐溶液出发，经过对沉淀过程的仔细控制，使构成的颗粒不致聚会为大颗粒而沉淀，从而得到溶细控制，使构成的颗粒

6、不致聚会为大颗粒而沉淀，从而得到溶胶。胶。(2)溶胶凝胶转化。溶胶中含大量的水，凝胶化过程中，使体系失去流动性，构成一种开放的骨架构造。 实现胶凝作用的途径有两个： 一是化学法；二是物理法。(3)凝胶枯燥。在一定条件下(如加热)使溶剂蒸发，得到粉料。枯燥过程中凝胶构造变化很大。 3.3 固相法制备纳米资料固相法制备纳米资料 高能球磨法是将粗粉体和硬球(钢球、陶瓷球、或玛瑙球)按比例放进球磨机的密封容器内, 利用球磨机的转动或振动，使硬球对原料进展剧烈的撞击、研磨和搅拌，把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法。一. 机械粉碎(高能球磨)法滚动球磨滚动球磨搅拌球磨搅拌球磨振动球磨振动球磨二非晶晶化

7、法 非晶晶化法: 液态金属在急剧降温获得非晶条带,再将非晶条带经热处置使其晶化获得纳米晶条带的方法。制备的纳米构造资料的塑性对晶粒的粒径敏感，只需晶粒直径很小时，塑性较好否那么资料变得很脆。特点工艺较简单, 化学成分准确。液态金属液态金属非晶条带非晶条带热处置热处置直接淬火法直接淬火法 1、防紫外线 太阳能对人体有损伤的紫外线主要在300400nm波段，纳米TiO2、ZnO、Fe2O3和纳米云母等都有在这个波段吸收紫外线的特征，将少量纳米微粒添加到化学纤维中，就会产生紫外线吸收景象，从而可以有效维护人体免受紫外线的损伤。4.1 在日常生活中的运用在日常生活中的运用4. 纳米资料的运用纳米资料的

8、运用 2、防电磁辐射 电子产品的普及使得电磁辐射对人体安康呵斥了宏大要挟，一些纳米微粒如纳米氧化铁，纳米氧化镍等能剧烈吸收电磁辐射从而对人体起到防护作用。防辐射孕妇装防辐射孕妇装4.2 纳米在陶瓷方面的运用纳米在陶瓷方面的运用 纳米陶瓷纳米陶瓷纳米陶瓷纳米陶瓷 陶瓷资料在通常呈脆性，由纳米粒子压制成的纳米陶瓷资料有很好的韧性。由于纳米资料具有较大的界面，界面的原子陈列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与延展性。(1) 陶瓷增韧陶瓷增韧(2) 降低烧结温度 纳米颗粒外表能高，外表原子数多。这些外表原子近邻配位不全，活性大，因此纳米颗粒熔化时所需的内能较小，使其熔

9、点急剧下降，普通为块体资料熔点的30-50%。 纳米微粒粒径小，比外表积大，并有高的分散速率，因此用纳米粉体进展烧结，致密化速度快，还可以降低烧结温度。将纳米粉末作为陶瓷的原料，只需不高的温度即可将其熔化并烧结成耐高温的元件。3 下一代电脑芯片下一代电脑芯片 纳米陶瓷资料由于具有超高纯度、好的热导性和长久的纳米陶瓷资料由于具有超高纯度、好的热导性和长久的耐干扰性能，可以使微处置器集成化程度更高，运算速度更耐干扰性能，可以使微处置器集成化程度更高，运算速度更快。快。 在未来的人类能够会拥有被嵌入到钢笔、衣服、眼睛甚在未来的人类能够会拥有被嵌入到钢笔、衣服、眼睛甚至身体中的芯片，与网络相衔接的计算

10、机。至身体中的芯片，与网络相衔接的计算机。4磁性运用磁性运用 磁铁的强弱可以用矫顽磁力和饱和磁化强度衡量，这些磁铁的强弱可以用矫顽磁力和饱和磁化强度衡量，这些参数随晶粒的减小和外表积的增大而提高。由纳米陶瓷资参数随晶粒的减小和外表积的增大而提高。由纳米陶瓷资料可制成超敏感分析仪器和医学分析磁共振等安装上。料可制成超敏感分析仪器和医学分析磁共振等安装上。5高灵敏传感器高灵敏传感器 传感器本身的灵敏度依赖于制造传感器资料的化学、物传感器本身的灵敏度依赖于制造传感器资料的化学、物理和机械性能。由纳米陶瓷资料制成的传感器具有较高的理和机械性能。由纳米陶瓷资料制成的传感器具有较高的敏感性，其典型运用有烟

11、雾检测器、飞机机翼上的冰层检敏感性，其典型运用有烟雾检测器、飞机机翼上的冰层检测器和汽车发动机性能传感器等。测器和汽车发动机性能传感器等。 4.3 在纳米电子器件方面的运用在纳米电子器件方面的运用在纳米尺度上单个电子运动会遭到限制，并且可以控制其流动，即所谓库仑阻塞效应，利用它可制成单电子晶体管。1. 纳米单电子晶体管纳米单电子晶体管单电子晶体管表示图单电子晶体管表示图 纳米单电子晶体管表示图纳米单电子晶体管表示图 Intel公司2000年12月公布，他们用最新纳米技术研制胜利30nm硅晶体管芯片。新芯片运算速度达10GHz，是目前运算速度最快的Pentium4芯片运算速度2.4GHz的4倍。

12、Intel公司2019年又宣布又研制胜利20 nm硅晶体管芯片，其中门的绝缘体只需0.8nm厚(约三个原子的厚度)，每秒开关变换次数极高。基于这种20 nm硅晶体管，可以制造含10亿个晶体管的硅晶体管芯片和计算机微处置器，其运转速度可高达20GHz，比2000年研制胜利30 nm硅晶体管芯片，性能又提高很多。2 纳米芯片纳米芯片放大一万三千倍的集成电路芯片放大一万三千倍的集成电路芯片,衔衔接导线的宽度曾经到达纳米尺度接导线的宽度曾经到达纳米尺度4.4 在环境维护方面的作用在环境维护方面的作用1 纳米纳米TiO2与环境维护与环境维护 由于纳米TiO2除了具有纳米资料的特点外，还具有光催化性使得它

13、在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色。纳米二氧化钛的纳米二氧化钛的SEM图像图像2 自洁作用自洁作用4.5 在光学方面的运用在光学方面的运用1. 隐身体料隐身体料 (1)由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒资料对这种波的透过率比常规资料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接纳到的反射信号变得很微弱，从而到达隐身的作用；(2)另一方面，纳米微粒资料的比外表积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规资料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目的，起到了隐身作用。美国美国F117隐形轰炸机机隐形轰炸机机2

14、 优良的光吸收资料优良的光吸收资料a. 纳米微粒的量子尺寸效应等使它对某种波长的光吸收带有蓝移景象。b. 纳米微粒粉体对各种波长光的吸收带有宽化景象。 纳米微粒的紫外吸收资料就是利用这两个特性。 通常的纳米微粒紫外吸收资料是将纳米微粒分散到树脂中制成膜，这种膜对紫外有吸收才干，主要由纳米粒子的尺寸和树脂中纳米粒子的掺加量和组分来决议。4.6 在生物工程上的运用在生物工程上的运用 假设有一种超微型镊子，可以钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械就容易多了。 英国杂志上报告说，他们用DNA脱氧核糖核酸制造出了一种纳米级的镊子。利用DNA根本元件碱基的配对机制，可以用DNA为“燃料 控制这种镊

15、子反复开合。1 纳米镊子纳米镊子 2 纳米药物输运纳米药物输运 纳米医学将给医学界，诸如癌症、糖尿病和老年性痴呆等疾病的治疗带来变革，曾经获得越来越多的认同。利用纳米技术可以把新型基因资料保送到曾经存在的DNA里，而不会引起任何免疫反响。由于它是非生物资料，不排异，不会诱发病人的免疫反响，所以可以作为药物的纳米载体，携带药物分子进入人体的血液循环，使药物在无免疫排斥的条件下，发扬治病的效果。作为药物载体的树状型聚合物分子作为药物载体的树状型聚合物分子终了语终了语 纳米资料科学的开展不仅为化学、物理学、资料学、纳米资料科学的开展不仅为化学、物理学、资料学、生物学等学科的交叉开展提供新的机遇，而且为人们提供生物学等学科的交叉开展提供新的机遇，而且为人们提供了崭新的思想方式。了崭新的思想方式。 国际纳米科技会议将其细分为六个主要分支，国际纳米科技会议将其细分为六个主要分支， 即纳米即纳米电子学、电子学、 纳米物理学、纳米物理学、 纳米化学、纳米化学、 纳米生物学、纳米生物学、 纳米机纳米机械学和纳米丈量学目前纳米科学的研讨正处于艰苦突破的械学