纳米科技与纳米材料新进展课件

纳米科技与纳米材料新进展

1中国著名科学家钱学森：纳米科技是二十一世纪科技发展的重点，会是一次技术革命，而且还会是“一次产业革命”。2纳米粒子与纳米材料

纳米粒子：通常指粒径在0.1nm~100nm之间的粒子。在电子显微镜观察到。纳米技术：在纳米尺度内操纵原子、分子，对材料进行加工、组装制造出特定功能产品的技术。从下到上的加法方式。纳米材料：利用纳米技术制备的纳米粒子和纳米相材料。居于产业价值链的最高端。380年代：1980初，Binning和Rohter发明了STM，1986年获诺贝尔奖，后研究AFM，1984年Grat研究金属纳米块，1987年Xiger研究纳米陶瓷（TiO2），1989年斯坦福大学搬动了原子团写下英文校名1990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届国际NST会议，标志纳米科学技术正式诞生。51991年，C纳米管被发现，1996年该成果发明者获诺贝尔奖金。1993年，中国科学院操纵原子拼出“中国”两字，后也制造出C纳米管。1997年，美国用单电子移动单电子，将用于量子计算机。6

1999年，美国、巴西发明了称十亿分之一的“称”，后德国研制出称单个电子的“称”。7纳米生物学：纳米机器人。研究纳米生物学原理、生命信息、机器人。纳米电子学：控制单个电子。研究新一代电子器件原理、特性及工艺。9纳米粒子的结构与特性

结构：壳层结构；心部为结晶体；表面层很大，非晶，接近气态。量子尺寸效应（库博效应）：电子能级由连续态分裂为分立能级。能级间距大时影响磁、光、电、热、超导特性等；波动性影响光催化等。宏观量子隧道效应：磁化强度、磁通量由于微粒子而处于更低的能量10

状态，影响磁性，确定存贮时间等。表面效应（庄子效应）：表面原子多，表面积大。影响化学反应性、催化、吸附、熔点等。体积效应：周期性边界破坏。影响光吸收、催化、磁、热、熔点等。界面效应：纳米固体有巨大的界面。影响机械性能如韧性，烧结等。11纳米材料的应用

磁性材料：磁记录材料、永磁材料、磁流体。高效催化剂：火箭燃料、有机合成、无机催化。纳米传感器：温度、光、湿、化学成份。机械工程：耐高温、高强度、高耐磨、高韧性。13纳米粒子的物理化学性质

光学性质：吸光能力强，窄的吸收，红外、紫外、微波。热学性质：熔点下降，蒸气压上升，烧结温度下降，比热异常。磁学性质：矫顽力上升，磁化率、超顺磁性。电学性质：超导Tc下降，原子扩散率提高，电导下降，通道电阻效应。14冶金工业：粉末冶金、冷冻机等。生物与医学：诊断、定向医疗、细胞分离、控制生化反应。光学材料：电子显微镜、核磁共振、太阳能、吸波材料。电子材料：高效电子元件、高密度信息贮存、超导、压电、压阻薄膜。15纳米薄膜的制备方法

气相沉积法：真空溅射法、等离子体辅助化学气相沉积法、有机金属气相沉积法等。电化学沉积法：直流电镀、脉冲电镀、无极电镀、共沉积等。其它方法：低能团簇束沉积法、Sol-gel法、喷雾热分解法等。17纳米相材料的制备法

加压成型法：热等静压法、烧结法、热压法等。复相材料制备法：热裂解法。其它方法：非晶晶化法、深度塑性变形法等。18纳米材料产业化思考

纳米材料的基础研究和实验室研究并不等于产业化。纳米材料的产业化要全方位配合，联合攻关（科学发现、小试、中试、工程放大、应用研究、市场开拓、工业化生产）。纳米材料产业化存在的主要问题：科技转化接口不畅，科研投