无机精细化学品的制备-超细化

第二章无机精细化学品导入新课：无机精细化学品的应用[思考]1、无机精细化学品和普通无机产品的区别？2、红宝石与蓝宝石的区别在哪？3、航天领域的高温元件是什么材料？2．无机精细化学品

无机物品种甚多，对它的认识和应用主要只停留在表面的、容易认识的宏观特性上.

量子化学结晶化学固体物理学

人们不仅已发现了晶体在离子或原子排列方面的缺陷，而且还深入地认识到了缺陷既有不利的一面，也有有利的一面。2.1超细化

1mm以下的固态物质称为粉体

1m=103mm=106

μm=109nm=1010Å0.1μm以下——超细颗粒粒径在:0.1μm～10nm——微细颗粒（亚超细颗粒）。

10nm至100nm之间的称大超细颗粒；

2nm至10nm之间的称中超细颗粒；

2nm以下的称小超细颗粒。粉体的生产方法：机械法气相法液相法物理气相法PVD化学气相法CVD化学法物理法沉淀法醇盐法水热法2.1.1气相法1).物理气相沉积(PVD)法

PVD法是利用电弧、高频电场或等离子体等高温热源将原料加热，使之气化或形成等离子体，然后通过骤冷，使之凝聚成各种形态(如晶须、薄片、晶粒等)的超细粒子。

2).化学气相沉积(CVD)法

CVD法是以金属蒸气、挥发性金属卤化物或氢化物或有机金属化合物等蒸汽为原料，进行气相热分解反应，或两种以上单质或化合物的反应，再凝聚生成超细粉2.1.2液相法1)、化学法液相法是实验室和工业上经常采用的主要制备方法

(1)．沉淀法

沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物。

(2)．醇盐法醇盐法是利用金属醇盐的水解制备超细粉体材料的一种方法。首要条件是要有金属醇盐化合物作为原料。

(3)．水热法指在水溶液中或大量水蒸气存在下，以高温高压或高温常压所进行的化学反应过程。2)、物理法

物理法的主要过程是将溶解度大的盐的水溶液雾化成小液滴，使其中的水分迅速蒸发，而使盐形成均匀的球状。如再将微细的盐粒加热分解，即可制得氧化物超细粉。

举例：纳米二氧化钛的制备纳米二氧化钛是一种附加值很高、用途极广的科技新型无机材料，电子陶瓷、高档涂料、防晒化妆品、催化剂及其载体、功能纤维、光敏材料以及环保等领域有着极其广泛的应用。如：利用nm-TiO2的光电性和光敏性，可制nm-TiO2的感光材料，用于传真和彩色复印材料，利用nm-TiO2的高静电容量和感光性能制备高性能的感光材料，利用nm-TiO2的对紫外线的吸收率高（可达95%以上）的特性，可作为塑料的抗老化剂和化妆品中的紫外线吸收剂，除此以外，还可制作气体传感器和湿度传感器。市场预测：全年需5000吨用于感光材料领域的nm-TiO2需50（吨/年）；用于防晒化妆品领域的nm-TiO2需200（吨/年）；用于气体传感器和湿度传感器领域的nm-TiO2需25（吨/年）；用于电子陶瓷领域的nm-TiO2需240--340（吨/年）；用于光催化剂和催化剂载体领域的nm-TiO2需300（吨/年）；用于高级汽车面且漆领域的nm-TiO2需500（吨/年）；用于功能性化学纤维织物领域的nm-TiO2需1000（吨/年）；用于新型无机杀菌剂领域的nm-TiO2需1000（吨/年）；用于新型塑料领域的nm-TiO2需1500（吨/年）；纳米TiO2产品物理性质与晶体结构性质纳米TiO2产品物理性质纳米TiO2晶体结构性质纳米TiO2产品物理性质光学特性光催化特性光电转化特性电学特性光学特性纳米TiO2具有优异的光学性能例如，用纳米TiO2纳和纳米SnO2微粒制成的多层干涉膜，对500-800nm波长的可见光有良好的透过性，但对1250-1800nm的红外光却有极强的反射能力TiO2和其他的白色颜料的遮盖效率主要是利用光的反射，因为白色颜料可以强烈地使光线反射或曲折。若漆膜中有足够的白色颜料，则入射漆膜表面的光几乎可以完全地反射回来，于是漆膜就呈不透明状，洁白而光泽光催化特性TiO2的光催化特性主要由以下三个方面决定①光催化剂粒径当TiO2的粒径大小处于纳米颗粒范围(1-100nm)时光生主载离子从晶格内部达到晶格表面的时间大大缩短，降低了空穴-电子对重新结合的概率，从而大大提高了TiO2的光催化活性②光催化剂表面状态表面应有一定的羟基基团，借助羟基基团实现光生空穴的捕获，同时抑制空穴-电子对的复合，表面的适光强度和一定数量的酸碱中心的匹配也会促进光催化反应过程③光催化剂晶型一般认为锐钛型TiO2的光催化活性高于金红型TiO2。如果在分子水平上将两种晶型进行适当的组合，得到混合晶型的TiO2则会具有更高的催化活性。光电转化特性

纳米半导体粒子构成的多孔比表面积太阳能电池具有优越的光电转换特性C.J.Barbe和Graitzel等人制备锐钛矿纳米粒子介质膜太阳能电池和经三双吡啶合钌[Ru(dcbpy)32+]染料敏化的纳米TiO2太阳能电池的卓越性能，转化效率可达12%。电学特性TiO2是一种n型半导体材料，不仅在光学性质上具有很高的折射率，而且在电学性质上具有高的介电常数和压电性质半导体微粒和单臂纳米碳管之间的电子转移

与常规半导体材料不同的：纳米半导体的介电常数随测量频率的减小呈明显上升趋势；在低频范围内，纳米材料半导体的介电常数呈现尺寸效应；纳米半导体有强的压电效应。纳米TiO2晶体

结构性质TiO2有3种晶体结构：金红石型、板钛型、锐钛型

这些结构的共同点是其组成结构的基本单元是TiO6八面体；这些结构的区别在于，是由八面体通过公用顶点还是共边组成的骨架。TiOTiO6TiO2晶体结构图1[TiO6]八面体的连接方式◆锐钛矿结构是由[TiO6]八面体共顶点组成，而金红石和板钛矿结构则是由[TiO6]八面体共顶点且共边组成。a共边b共顶-1-030201金红石型的TiO2在三种晶型结构中最稳定，其相对密度和折射率较大，具有很高的分散光射线的本领和很强的遮盖力和着色力锐钛矿型结构不如金红石稳定，但其光催化活性和超亲水性较高，常用作光催化剂板钛矿型结构最不稳，是一种亚稳相，很少被直接应用TiO2性质-3-气相制备气纳米TiO2粉体液相制备纳米TiO2粉体纳米TiO2粉体的制备技术气相法制备纳米TiO2粉体四氯化钛高温气相水解反应法等离子体化学法醇钛盐热裂解法电阻炉加热四氯化钛氧化法激光感应醇钛盐热解CVD法四氯化钛高温气相水解反应法原理及工艺流程

该方法是使TiCl4与水蒸气在高温下进行水解反应制备超细与TiO2粉，其水解化学反应式如下：TiO2+4HClTiCl4+2H20反应N2+TiCl4O2N2+H2O尾气处理冷却颗粒收集及干燥成品放空工艺流程如下生产控制参数及具体操作该方法采用高纯N2为载气和稀释气体，分别将TiCl4和水蒸气带入管式反应器，在氧气环境中于高温下进行反应，以制备超细TiO2粉。

原料易得，产品粒度细，单分散性好，但HCl腐蚀性大，且反应温度高。该生产流程的主要工艺参数如下表反应温度/℃TiCl4分压/kPaH2O分压/kPaO2分压/kPa550-8500.5-2.50.3-1.520-100表

TiCl4、O2和H2O气相反应制备超细粉的主要参数该生产方法影响TiO2粒径的主要因素有：

TiCl4分压、水蒸气分压、氧分压和反应温度。TiO2的粒径随TiCl4分压的降低、氧气分压和反应温度的升高而减小；

随水蒸气分压在0.3-1.5kPa范围内变化，TiO2的粒径出现极小值，此时温度大约750℃。该方法合成的超细TiO2粉呈锐钛矿型结构生产1Kg超细粉所消耗原料量、原料规格如下表所示原料名称原料消耗原料规格TiCl4N2O2水蒸气3.1Kg9.3m3（标准态）24.4m3（标准态）0.3m3（标准态）≥99.5%≥99.5%≥99.5%

—表TiCl4、O2和H2O气相反应制备TiO2超细粉法所需原料等离子体化学法利用低温等离子体化学法，将无水TiCl4通入氧等离子体气氛中，制备出了粒径小于10nm的非晶型超细TiO2粉体。当温度高于200℃时，非晶TiO2转化为具有锐钛矿结构的晶态，并且当反应物中加入少量无水SnCl4时，能使TiO2产率明显增加醇钛盐热裂解法该法一般利用钛的烷基盐为原料，在高温下热解而得超细TiO2

反应式如下：+H2O+CnH2mTiO2Ti(OR)4CnH2m+2O22n+mnCO2+mH2O利用Ti(OC4H9)4为原料，高温气相热解反应制得了纳米TiO2超细粒子，并且化学纯度很高。

实验表明，随着反应温度、Ti(OR)4进口浓度和停留时间的增加，粒子粒径增大，分布变宽，产物中金红石型TiO2含量下降电阻炉加热四氯化钛氧化法M.K.Akhtar等人在利用TiCl4、O2为原料，制取纳米TiO2的实验中研究了添加剂NaCl、HCl、KCl、CsCl对TiO2粒子的影响。结果发现，温度为1673时，在AlCl3或SiCl4的存在下，CsCl能有效地减小粒子的凝聚，从而控制粒子的增长速度。进一步研究表明：

AlCl3是金红石型转化促进剂，SiCl4则是锐钛型转化促进剂，并且反应体系中水蒸气的存在会导致更多的锐钛型TiO2的生成。

在AlCl3/TiCl4=0.07时，所得产品是纯金红石型;当不添加AlCl3时，90%的TiO2是锐钛型激光感应醇钛盐热解CVD法用CW-CO2激光为热解光源，C2H4为光敏剂，Ti(OR)4、O2为原料，在连续流动反应池中，激光束聚焦后与喷嘴喷出的反应气体垂直交叉，形成高温反应焰，生成粉体经载气真空泵抽运并收集。O2为喷嘴外环载气，又为助燃剂。用CW-CO2激光加工成功地合成了粒径约为6-20nm的超细TiO2粒子。当温度低于400℃时，TiO2为无定形；随着温度的升高，TiO2逐渐由无定形→锐钛型→金红石型。加入适量的V2O5，能大大降低TiO2由锐钛型向金红石型转化的温度。液相法制备纳米TiO2粉体硫酸钛溶液-凝胶法制备TiO2超细粉钛盐水解法化学沉淀法醇钛盐溶液静电喷涂法金属钛氧化法超临界法(SC法)其他方法硫酸钛溶液-凝胶法制备TiO2超细粉利用醇钛盐或钛的无机盐水解和缩聚作用进行的溶胶-凝胶过程，合成均匀性良好的纳米TiO2粉溶胶－凝胶法的基本原理

－水解反应机理溶胶－凝胶法的基本原理

－缩聚反应机理原理及工艺流程溶胶-凝胶法主要反应式如下：+H2O+2Na2SO4TiO(OH)2Ti(SO4)2+4NaOHTiO2+H2O脱水TiO(OH)2脱水Ti(SO4)2溶液NaOH溶液反应离心洗涤TiO2溶胶TiO2凝胶表面活性剂盐酸溶液萃取回流减压蒸馏抽真空干燥及热处理研磨高温煅烧成品有机溶剂工艺流程如下具体操作

Ti(SO4)2溶液与NaOH溶液反应生成TiO(OH)2白色沉淀，经离心洗涤以出去可溶性Na+、SO42-、等离子。将TiO(OH)2沉淀加入盐酸溶液，在一定的温度下加热生成带正电荷的透明水合TiO2溶胶。

该水溶液中加入一定的表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠(DBS)，可交联成为油性的凝胶，有机溶剂(如乙醇)萃取得到透明的有机溶胶。

有机溶胶经回流、减压蒸馏得到水合TiO2胶状胶体，经真空干燥及20℃、2h热处理，可得到透明的超细TiO2粉颗粒。

减压蒸馏出来的有机溶剂可提纯再利用。所得到的颗粒经研磨，高温煅烧2h即得成品超细TiO2粉。TiO2超细微粒通过钛盐水解、均相成核、和生长过程形成，其动力学速率方程为：钛盐水解法r=k[Ti(OR)4][H2O]3

利用工业溶液，加入乙二醇单甲醚，加热水解制备。通过控制水解、煅烧条件，制备出了平均粒径约为38nm金红石型，杂质含量小于0.1×10-6。但钛液水解率只有21%化学沉淀法

该法经济，但沉淀物在过滤、干燥时易产生团聚，不一得到超细粉

先将纯净的TiCl4溶液制成盐酸溶液，在不断搅拌下加入到NaOH溶液中，然后升温到82℃，继续搅拌，TiO2发生胶溶，然后沉淀。

将混合物淬冷后，再加入NaOH溶液调节PH值约为7.5，让固相物沉淀，过滤，滤饼经热处理之后便得到针状金红石型，粒径约为10-50nm。醇钛盐溶液静电喷涂法气相法中所用的醇钛盐为可挥发性的化合物，在静电喷涂法中，难挥发的醇钛盐可已通过静电喷涂技术转化为气溶胶，经加热区，热解形成纳米粒子，沉积在收集器内金属钛氧化法ChenQianwang等人将金属钛(CP)放进盛有30%H2O2溶液的特氟隆容器中，加入温的饱和氨水溶液中，将金属钛全部氧化成TiCl42-，再利用H2将TiO2还原成为TiO2·xH2O液胶，并用气流赶走多余的氨气。过滤、干燥，经热处理即可得到超细TiO2超临界法(SC法)

乙醇和异丙醇的临界温度Tc分别为241℃和238.4℃，与醇钛盐气相热解的温度Tc=265℃差不多，特别适合做临界想流体。

临界相流体有近似液体的高密度和高溶剂能，但低的黏度和高扩散率几乎与气体相接近。这些性质有利于分子碰撞，能产生高的成核率。此法溶液浓度很低，可以避免粒子间的进一步凝集，低压下超临界溶液作为气体被出去，得到干燥的粉末，不再需要液-固分离。其他方法

利用机械粉碎装置，如高能球磨机，将普通Ti02粉碎，即可得到1-100nm粒径范围的纳米Ti02粉。此法简单，但粉体在纯度和粒子外形上，还存在不足在化纤中的应用在化妆品中的应用纳米TiO2抗菌材料4.纳米TiO2产品的应用在化纤中的应用化纤用TiO2除了要具备一般TiO2颜料的基本特性外，还要求粒子微细、粒度分布窄且均匀，分散性好和杂质很少。在化妆中的应用

钛白粉作为一种白色添加剂，主要用锐钛型钛白粉，但考虑到遮盖力和耐晒时，还是应采用金红石型钛白粉为好。

化妆品专用的钛白粉，纯度要求高，对有害杂质的含量要求严。

纳米二氧化钛钛白粉在染料中的应用纳米TiO2抗菌材料纳米TiO2广泛应用于抗菌水处理装置、食品包装、卫生用品、化妆品、纺织品等。纳米TiO2为无机成分，无毒、无味、无刺激性，热稳定性与耐热性好，不燃烧，且自身为白色，完全符合抗菌剂必须遵循的原则。纳米TiO2粉体的制备方法液相沉淀法制备纳米TiO2工艺撞击流超声波生产技术纳米TiO2制备工艺纳米金红石型TiO2粉体的制备液相沉淀法制备纳米TiO2工艺

反应原理:以钛液（TiOSO4）为原料，尿素(NH)2CO为沉淀剂生成偏钛酸沉淀，加入0.01mol/LH2SO4和去离子水、溶胶剂、表面活性剂，然后絮凝分离、干燥煅烧后到TiO2纳米颗粒。

设备和原料:

水解反应器、上下片水槽、叶滤机、汽水分离机、漂白反应器、超声波振荡器、喷雾干燥器、电热回转窑、冷凝器、负压泵、锅炉等。

钛液、尿素、溶胶剂、表面活性剂、絮凝剂。

工艺流程和生产路线

将标准浓度的钛液与定量尿素和去离子水放入有冷凝器的水解反应器，搅拌、加温，95℃时计时，PH=2时停止加热，冷却至室温。用PH=2的0.01mol/L硫酸溶液冲洗偏钛酸;进入漂白反应器进行除杂，再经水洗进入溶胶合成器；当出现沉淀时再进行溶胶化；70℃±2，恒温回流2h得到胶体；再絮凝、离心、干燥、打散或再沉降，水洗四次后喷雾干燥；750℃以上煅烧3h得到金红石型纳米TiO2颗粒。撞击流超声波生产技术纳米TiO2制备工艺

撞击流的基本结构是两股或多股均相或非均相流体相向流动撞击，由于惯性作用，一侧流体粒子穿过撞击面渗入相向流体，并做减幅震动运动，产生一个高度湍流区。经过改进的对撞器结构，在碰撞过程中能够产生强挤压、剪切力，伴随产生强烈的超声波作用，它适合颗粒的超细粉碎和分散。撞击流超声波已在吸附、干燥、化学反应、燃烧和混合等过程得到成功应用。纳米TiO2粉体的生产方法Ti(OR)4气相水解法TiOSO4溶胶凝胶法TiCl4火焰水解法H2TiO3中和法Ti（OR）4气相水解法：采用干法生产工艺、以TiCl4和醇制备的烷氧基钛为原料，低温干燥直接得到nm-TiO2，不经过热处理除水，产品是无定型超细TiO2，流动性好。TiOSO4溶胶——凝胶法；采用湿法生产工艺，以硫酸法生产TiO2过程中的中间产物为原料，使用有机表面活性剂处理，不经过热处理除水，产品为定型超细TiO2，具有较好的透明性和分散性。

TiCl4火焰水解法：采用干法生产工艺，以氯化法生产TiO2过程中的中间产物为原料，其产品为锐钛矿和金红石混合物晶型TiO2，光催化活性高。H2TiO3中和法：采用湿法生产工艺，以硫酸法生产TiO2过程中的中间产物为原料，采用解聚剂使TiO2解聚，通过不同的热处理温度，控制产品的晶型。图：nm-TiO2生产工艺流程图流程综述

由于偏钛酸中含有一定量SO32-

、SO42-离子，须用氨水进行中和（生成(NH4)2SO4、(NH4)2SO3）并经多次洗涤除去SO32-

、SO42-，得到中性或略偏碱性的湿H2TiO3。为避免湿H2TiO3微粒在随后的的干燥除水过程中产生附聚助团。在乳化机中应加入少量的分散剂，对H2TiO3粒子表面形成粒子保护层，防止成团。经过滤器后的H2TiO3溶液经喷雾干燥，脱出其物理水。由喷雾干燥过滤器出来的粉体经进一步热处理，一方面脱除化学结合水，使H2TiO3=TiO2+H2O，生成TiO2。另一方面，利用温度的高低，控制TiO2的晶型。最后经气流粉碎和表面处理后，即得成品。工艺特点：（1）H2TiO3原料来源广泛，无毒性和危险性，价格低廉。（2）制作工艺过程简单，投资少，操作易控制，常温常压下液相反应，无腐蚀作用。（3）废水、废气产生量少。（4）产品质量稳定，纯度高。（5）生产成本低，是烷基钛法生产成本的十分之一。谢谢大家!ThankYou!超细化概要67一、不同颗粒的粒径◆

PM2.5(particulatematter)粒径≤2.5微米的颗粒物。◆粉末或颗粒：1mm以下的固体物质；◆微细颗粒（或亚超细颗粒）（空气中的尘埃）：0.1-10μm以下的固体物质；◆超细颗粒：0.1μm以下的固体物质；大超细颗粒：10-100nm中超细颗粒：2-10nm小超细颗粒：2nm宏观介观微观介观就是介于宏观和微观的意思。纳米技术研究对象的尺寸在1～lOOnm，或者说是10～106原子分子组成的粒子。（贾修伟编著,纳米阻燃材料,化学工业出版社,2005年01月第1版,第7页）6869二、超细颗粒的奇特性质纳米材料在力、热、声、光、电、磁等方面有许多特性，如：①熔点显著降低:例：Ag900℃→100℃；Au1064℃→327℃；用于高熔点材料WC、SiC、BN、Si3N4等的高温烧结。②表面能增加，具有较高的化学活性如用作：高效催化剂，火箭固体燃料的助燃添加剂③其他特性，如磁性强，热传导好，对电磁波的异常吸收等三、超细颗粒的制备方法1、机械力：难以得到微米级以下的颗粒2、物理和化学方法7071机械法物理和化学法沉淀法醇盐法水热法化学法物理法气相法液相法固相法物理气相法化学气相法粉体生产方法Conclusions一、超细粉体的粒径：1-100nm二、超细颗粒的奇特性能：力、热、声、光、电、磁学特性；三、超细粉体的制备方法（超细化方法）。7273醇盐法①金属醇盐：金属醇盐是指金属置换醇中羟基的氢而生成的含M－O－C－键的金属有机化合物的总称。化学通式为M（OR）n，M为金属，R代表烷基或烯丙基。②醇盐法：所谓醇盐法就是利用金属醇盐的水解制备超细粉体材料的一种方法。7475金属醇盐的特性①一般具有挥发性②金属醇盐容易进行水解76醇盐法应用举例Ba（OC3H7）2、Ti（OC5H11）4等分子混合后，经水解过滤干燥后得到BaTiO3。77共沉淀法

共沉淀法：沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物。如果原料溶液中有多种成分的阳离子，经沉淀反应后，就可以得到各种成分均一的混合沉淀物，这就是所谓的共沉淀法。沉淀法共沉淀法沉淀剂沉淀剂79共沉淀法举例向BaCl2和TiCl4混合溶液中滴加草酸溶液，→沉淀出BaTiO(C2O4)2·4H2O（草酸氧钛钡晶体）,

→过滤、洗涤和加热分解等处理，→具有化学计量组成的、所需晶型的BaTiO3超细粉。80在沉淀法的操作过程中，一般是向金属盐溶液中直接滴加沉淀剂。这样势必造成沉淀剂的局部浓度过高，使沉淀中极易夹带其它杂质和粒度不均匀等问题。共沉淀法的缺点81均匀沉淀法在溶液中预先加入某种物质，然后通过控制体系中的易控条件，间接控制化学反应，使之缓慢地生成沉淀剂。只要控制好生成沉淀剂的速度，就可以避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒径均匀、夹带少、纯度高的超细粒子。这个方法就是均匀沉淀法。82均匀沉淀法举例该法常用的试剂有尿素。其水溶液在70℃左右发生分解反应：（NH2）2CO＋3H2O→2NH4OH＋CO2↑生成的NH4OH起到沉淀剂的作用。均匀沉淀法举例：氧化锌的合成纳米：长度单位，1nm=10-9m第四节纳米粒子一、纳米科技 ۞InGreek,“nano”meansdwarf什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料设计、制备各种纳米器件和装置探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理制造和研究纳米尺度（10-9

～10-7m）的器件和材料的科学技术。纳米科技概念的提出与发展人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器,而这较小的机器可以制作更小的机器,这样一步步达到分子线度,即逐级地缩小生产装置,以至最后直接按意愿排列原子,制造产品.那时,化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。

当2000年人们回顾历史的时候,他们会为直到1959年才有人想到直接用原子,分子来制造机器而感到惊讶。

RichardP.Feynman,1959“Theprinciplesofphysics,asfarasIcansee,donotspeakagainstthepossibilityofmaneuveringthingsatombyatom.”“Puttheatomsdownwherethechemistsays,andsoyoumakethesubstance.”Richard

P.Feynman(1959)

PhysicsNobelLaureate纳米科技的发展

Taniguchi

第一届国际纳米科学技术会议(Internationalconferenceonnanoscienceandtechnology)

1990年7月美国巴尔的摩EricDrexler1974年科学家唐尼古奇(Taniguchi)最早使用纳米技术(Nanotechnology)一词描述精细机械加工;

1977

分子装置开始研究,并称之为纳米科技.他70年代末在斯坦福大学建立第一个纳米科技研究小组。

重要进展(1)安排原子组合成“IBM”字样、中国地图等；

(2)纳米尺度的合成为人们设计新型材料打开了新的大门。有机-无机杂化材料

(3)纳米材料与药物、医学领域的交叉是必然的发展趋势。靶向药物，称为“生物导弹”纳米微机械和机器人

(4)纳米生物学，使生命科学的研究上了一个新的台阶。

制造多种多样的生物“产品”，农、林、牧、副、渔业也可能因此发生深刻变革，人类的食品结构也将随之发生变化。

（5）纳米材料在催化反应中具有重要作用。

通过纳米材料的光催化从水、二氧化碳和氮气中提取有用物质，例如，液体燃料一直是人们研究的重要课题，最近日本利用纳米铂作为催化剂放在氧化钛的载体上，在加入甲醇的水溶液中通过光照射成功地制取了氢。国家自然科学基金与纳米科技国家自然科学基金资助"纳米"科技项目和经费逐年增加(根据题目上出现"纳米"字样的部分基金项目的统计结果)纳米科技是一个多学科交叉的前沿领域，各科学部分别从不同角度予以了资助纳米科技的科学意义（1）纳米科技将促使人类认知的革命;

（2）纳米科技将引发一场新的工业革命;（3）纳米科技是一门综合性的交叉学科.师昌绪院士为国家自然科学基金资助纳米科技研究成果展览题词

纳米科技的前景展望材料和制备微电子和计算机技术环境和能源医学与健康生物技术航天和航空国家安全FROM:1~100nm固体，大小在胶体粒子（1nm~1µm）范围。第四节纳米粒子二、纳米粒子 ۞熔点变化电学性质颗粒间距小于5nm时，电子可穿过颗粒间势垒而传递。隧道效应很难从小于10nm的金属粒子中取去或注入电子。

这种粒子具有保持电中性的趋势，对比热容、

磁化、超导电性都有重要影响（Kubo效应）。纳米颗粒的烧结温度

强烈的量子尺寸效应纳米微粒的结构与形貌Al2O3形貌NATUREVol.4371September2005AgAuNanofibresNanobelt/nanoribbonZnOSCIENCEVOL2919MARCH2001ZnOMaterialsLetters59(2005)1696–1700Nanopeapod（纳米豆荚）high-resolution,low-temperaturescanningtunnelingmicroscope(STM)(Science1February2002)NanoringsJACS2005Nano-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ORFONScience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。纳米粒子的表征TEM(隧道显微镜)Fourbasictypesofnanotechtoolsareavailable:•Visualizationtools,primarilyscanningprobeandelectronmicroscopes;•Measurement(ormetrology)tools,includingspectroscopicandopticsbased;•Fabrication/productiontools,includingnanomanipulatorsandnanolithographicdevices;•Simulation/modelingtools,whichaidinthedesignanddevelopmentofnanotechnologyproducts.SEM(扫描显微镜)AFM(原子力显微镜)STM(扫描隧道显微镜)纳米的四大效应（1）表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。（2）量子尺寸效应当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立能级和纳米半导体微粒的能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。（3）小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。（1）表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。Relationshipbetweentheratioofthesurfaceatomstowholeatomsandparticlesize（2）量子尺寸效应

当粒子尺寸极小时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级的现象。量子尺寸效应可导致纳米颗粒的磁、光、声、电、热以及超导电性与同一物质原有性质有显著差异，即出现反常现象。例如金属都是导体，但纳米金属颗粒在低温时，由于量子尺寸效应会呈现绝缘性。美国贝尔实验室发现当半导体硒化镉颗粒随尺寸的减小能带间隙加宽，发光颜色由红色向蓝色转移。美国伯克利实验室控制硒化镉纳米颗粒尺寸，所制备的发光二极管可在红、绿和蓝光之间变化。量子尺寸效应使纳米技术在微电子学和光电子学地位显赫。尺寸及形貌导致颜色不同（3）小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。随着纳米颗粒尺寸的减小，与体积成比例的能量，如磁各向异性等亦相应降低，当体积能与热能相当或更小时，会发生强磁状态向超顺磁状态转变。当颗粒尺寸与光波的波长、传导电子德布罗意波长、超导体的相干长度或透射深度等物理特性尺度相当或更小时，其声、光、电、磁和热力学等特性均会呈现新的尺寸效应。将导致光的等离子共振频移、介电常数与超导性能发生变化。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者说它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。三、纳米粒子的制备 ۞物：使溶剂蒸发或分离化：在溶液中组分间发生反应a.气相法b.液相法c.固相法PVDCVD（金属、合金、个别金属氧化物）（目前实验室应用最多）喷雾蒸发、降温、冷冻沉淀、水解、水热合成、氧化还原、乳状液、微乳液、溶胶凝胶、螯合一般沉淀法用于制备单组份或多组分的不溶性化合物搅拌情况下将沉淀剂加入金属盐的水溶液，生成沉淀、过滤、洗净、干燥、焙烧影响因素：a.沉淀剂和金属盐的性质影响沉淀过程b.沉淀反应条件c.沉淀终点控制与杂质控制d.洗涤制备方法举例1.沉淀法：均相沉淀/一般沉淀/反滴共沉淀法均相沉淀(反滴)共沉淀制备方法举例1.沉淀法：均匀沉淀/一般沉淀优点：易精制；方便制取复合金属氧化物优点：产物纯度高缺点：凹液面两侧压力差可能破坏网状结构，产生新的聚集2.金属醇盐水解3.溶胶-凝胶法4.水热法优点：有一定温度及压力，有可能实现常规条件下难进行的反应； 产物一般为晶态，无需焙烧晶化。改善：a.取代以润湿性差的液体

b.将凝胶于超临界状态干燥5.螯（配）合物分解:金属原子或离子与若干个配位体通过配位键组合而成分解，释放金属离子反应生成不溶金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐等常温稳定的螯合物外加沉淀剂、氧化剂适宜的高温和pH值缺点：难以制复合氧化物微粉（需金属配合物稳定常数数量级接近）6.反胶束法、微乳法、乳状液法7.硬模板法8.微波、超声波法

反胶束胶束水油6.反胶束法、微乳法、乳状液法7.硬模板法软模板：表面活性剂有序组合体硬模板：天然的或人工合成的多孔性物质作业：水热法，溶胶凝胶法，沉淀法，模板法

四、

纳米材料的奇异性能纳米金属的熔点比普通金属低几百度；气体在纳米材料中的扩散速度比在普通材料中快几千倍；纳米磁性材料的磁记录密度可比普通的磁性材料提高１０倍；纳米复合材料对光的反射度极低，但对电磁波的吸收性能极强，是隐形技术的突破；纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强。

用作发光二极管、激光二极管，实现光电集成。中科大功能纳米材料研究室1.纳米硅发光奇异性能实例2.碳纳米管多种优异性能

碳纳米管是由碳原子按一定规则排列形成的空心笼状管式结构，其直径不超过几十纳米（一纳米为十亿分之一米）。导电性强、场发射性能优良、强度是钢的100倍、韧度高等，是一种用途广泛的新材料。

碳纳米管本身有非常完美的结构，意味着它有好的性能。它在一维方向上的强度可以超过钢丝强度，它还有其他材料所不具备的性能：非常好的导电性能、导热性能和电性能。

如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球-月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。纳米碳管的细尖极易发射电子。用于做电子枪，可做成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业的发展方向。

我国清华大学—南风纳米粉体产业化工程中心，一直致力于碳纳米管在工业化生产上的科技攻关，是目前世界上已知生产规模最大的碳纳米管生产基地。未来的“太空天梯”

莫斯科大学的研究人员为了弄清纳米管的受压强度，将少量纳米管置于29Kpa的水压下（相当于水下18000千米深的压力）做实验。不料未加到预定压力的1/3，纳米管就被压扁了。他们马上卸去压力，它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。应用：科学家得到启发，发明了用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧，用作汽车或火车的减震装置，可大大减轻车辆的重量。

用碳纳米管制成像纸一样

薄的弹簧纳米管做成的“纳米秤”

更令人惊奇的是，最近美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时，发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化，从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。碳纳米管储氢

高质量的碳纳米管能储存大量氢气，从而可以实现用氢气为燃料驱动无污染汽车。H2碳60的奇异性能

1985年在太空碳分子实验室中，偶然发现60个碳原子组成空心的笼状结构的碳分子，后来人们发现石墨碳分子经激光、电弧等强高温加热，或又在一定的催化剂（铁基和镍基）的帮助下，碳原子能形成C60分子。碳60超导体

已经试验过往C60中掺杂，引入碱金属、碱土金属原子，可以得到各向同性的超导性，制成了有机超导体。C60作成的分子算盘1996年11月，IBM公司在瑞士苏黎士研究室工作的物理学家金泽夫斯基等，想能否用一台扫描隧道显微镜和一些布基球，制成一个能计算的机器。结果研究出第一台分子算盘，储存信息容量是常规电子计算机存储器的10亿倍，可能是将来制造出分子般大小的机器的第一部。移动单个分子或原子的技术，将是下一代电子元件和开发纳电子集成电路的关键。石墨烯

石墨烯出现在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们将石墨片薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。

通过粘贴Scotch胶带的“机械剥离法”制作石墨烯电子显微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅0.14纳米

英国曼彻斯特大学的两位科学家科斯提亚•诺沃谢夫和安德烈•盖姆因为首先发现石墨烯获得2010年度的诺贝尔物理学奖。

韩国成均馆大学和三星公司的研究人员已经制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。

石墨烯的材质优点总结：其导电性能比铜还好几倍；坚硬比钢铁大10倍而且极轻，由此可见可用于飞机制造来减少重量与避弹衣制造。

石墨烯的应用前景：太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池等领域。瑞典和美国的科学家使用神奇的石墨烯材料的发光面板，总有一天也许会让基本的灯泡变成多余的。

薄得像纸一样的iPhone概念手机催化活性增强

以粒径小于300nm的Ni和Cu-Zn合金的超细微粒为主要成分制成的催化剂，可使有机物氢化的效率提高到传统镍催化剂的10倍。五、纳米科技前景的展望1．材料和制备2．微电子和计算机技术3．环境和能源4．医学与健康5．生物技术6．航天和航空7．国家安全1．材料和制备

在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分来合成材料单元，制备更轻、更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。2．微电子和计算机技术

纳米结构微处理器的效率提高1兆倍，并实现太比特的存储器(提高1000倍)；研制集成纳米传感器系统。分子计算3．环境和能源

发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境；制备孔径lnm的纳孔材料作为催化剂的载体，有序纳米孔材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)用来消除水和空气中的污染；成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。4．医学与健康

纳米技术将给医学带来变革：纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应；研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统。5．生物技术

在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等；在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能；生物仿生化学药品和生物可降解材料；动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等。6．航天和航空

纳米器件在航空航天领域的应用，不仅是增加有效载荷，更重要的是使耗能指标成指数倍的降低。这方面的研究内容还包括：研制低能耗、抗辐照、高性能计算机；微型航天器用纳米集成的测试、控制电子设备；抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料。间谍卫星7．国家安全

拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家，将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位。先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用；通过纳米机械学，微小机器人的应用将提高部队的灵活性和增加战斗的有效性；用纳米和微米机械设备控制，国家核防卫系统的性能将大幅度提高；通过纳米材料技术的应用，可使武器装备的耐腐蚀、吸波性和隐蔽性大大提高，可用于舰船、潜艇和战斗机等。8、纳米武器称雄未来战场

间谍草机器苍蝇蚊子导弹蚂蚁士兵麻雀卫星“间谍草”

这是一种看似小草的微型探测器，其内装有敏感的超微电子侦察仪器、照相机和感应器，可侦测出百米以外的坦克、车辆等出动时产生的震动和声音，能自动定位、定向和进行移动，绕过各种障碍物。“机器苍蝇”

它既能被飞机、火炮和步兵武器投放，也可以人工放置在敌军信息系统和武器系统附近，大批“机器苍蝇”可在某地区形成高效侦察监视网，大大提高战场信息获取量。如果再在它们身上安装某种极小的弹头，“苍蝇”无疑会变成“马蜂”。“蚊子导弹”

利用纳米技术制造的形如蚊子的微型导弹，可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控，可以神不知鬼不觉地潜入目标内部，其威力足以炸毁敌方火炮．坦克、飞机、指挥部和弹药库。“蚂蚁士兵”

这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小，但具有惊人的破坏力。Teleoperatedorautonomous

它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中，长期潜伏下来。一旦启用，这些“纳米士兵”就会各显神通，有的专门破坏敌方电子设备，使其短路、毁坏；有的充当爆破手，用特种炸药引爆目标；有的施放各种化学制剂，使敌方金属变脆、油料凝结或使敌方人员神经麻痹、失去战斗力。“麻雀卫星”

质量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗。若在太阳同步轨道上等间隔地部署648颗功能不同的“麻雀卫星”，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少数失灵，整个卫星网络的工作也不会受影响。六、纳米技术与生活纳米农用陶瓷浸种器具有吸收远红外线的功能，可使大水分子团产生共振分解成小水分子。小水分子带有大量动能，速度快，渗透力比普通水强30％以上，容易进入生物体内，不断撞击生物体细胞，促进新陈代谢，增强抗病性，达到增产目的。种植专用纳米863生物助长器纳米技术可给人们带来健康食品。胆固醇含量过高会导致人体动脉硬化；在食品中加入植物固醇，如果能在大肠中被吸收，胆固醇吸收量便会减少。植物固醇难以溶解，很难吸收；用纳米技术将植物固醇制成微粒，在一定的温度下将微粒均匀分散于植物脂肪中，可大大增强人体对植物固醇的吸收和利用。植物固醇纳米技术可以带来新食品。纳米技术可将纤维素粉碎成单糖、葡萄糖和纤维二糖等，使地球上丰富的有机物成为可利用的营养物质。利用纳米技术，只要操纵DNA链上少数几种核苷酸甚至改变几个原子的排列，就可培养出新的基因食品。纳米破壁花粉转基因食品纳米材料促使抗菌服装出现。服装会沾染汗液、皮脂及其他分泌物，同时也粘附环境中的污物。这些污物是各种微生物的营养源，病菌在服装上不断繁殖，使污物产生臭味，导致皮炎及其他疾病。把纳米材料加到色浆中，通过织物与染料的结合，使抗菌剂牢固附着在织物上，得到抗菌服装、抗菌毛巾、棉被、枕巾等织物。

抗菌衬衣和领带纳米抗菌防静电面料纳米毛巾：纳米毛巾纤维细度仅为头发丝的1/200，超细、超柔软、超长寿命。是纳米级的高科技产品。是时尚的更新换代性清洁日用品。纳米毛巾的六大显著特点：高吸水性（比普通毛巾多吸水30%）、去污强（能清洁皮肤毛孔，可代替洗面奶产品）、易洗涤、不脱色、不落毛、长寿命。纳米毛巾日本帝人公司将纳米ZnO和纳米SiO2放入化纤中，使其具有除臭功能，广泛用于制造绷带、手术服、护士服，还可用于内衣、外装等，有效预防和杜绝人与人之间、人与物之间的交叉感染。用对人体红外线有很强吸收作用的纳米微粒添加到衣服纤维中，可提高衣服保暖效果，制成保暖内衣，同时还有抑菌和杀菌的效果。保暖内衣在水泥配料中加入部分收集的纳微米级粉尘，经均匀分散后，水泥烧成温度降低，还有利于改善水泥性能，提高水泥强度、耐久性等一系列指标。控制配料，还可获得一系列新品种水泥，如弹性水泥、延性水泥、太阳能水泥、远红外水泥、环境友好水泥等。超细水泥新装修的房间内空气中有机物浓度很高，从中可检测出几百种有机物，最主要的是甲醛、甲苯等对人体有害和致癌物。纳米材料可降解空气中的有害有机物，其中纳米TiO2的降解效果最好，可达到100％。降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。TiO2喷雾剂降解室内甲醛

HCHOgermC6H6Sungeneralnano-TiO2

Wo~~，energyisnotenough！ultravioletradiation

5%!!!涂料可以美化居室，但是传统材料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就变得斑驳陆离。纳米技术的应用，使涂料的许多指标都大幅度提高。外墙涂料的耐洗刷性就可以由原来的一千多次提高到一万多次，寿命也延长了两倍多。玻璃和瓷砖表面图上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘在表面上的物质，包括油污、细菌等，在光的照射下，由于纳米的催化作用，可以变成气体或很容易被擦掉的物质。新型纳米涂料-液体壁纸纳米涂炭材料洗衣机内部的环境非常潮湿，闲置几天就会滋生大量细菌。使用时间越长，细菌滋生越多，对衣物污染就越严重。长期使用这种洗衣机洗衣服，就有可能产生交叉感染，引发各种皮肤病。纳米银复合材料洗衣机外筒，能增加韧性，具有耐摩擦、耐冲击的特点，还有很强的防垢能力，阻止污垢在桶壁沉积，保持洗衣机自身清洁。小鸭纳米洗衣机纳米空调借助纳米材料的抗菌效果，大肠杆菌杀灭率大于95％，金黄色葡萄球菌杀灭率大于95％，甲琉醛、乙硫醛的清除率可达98%。纳米冰箱是将其经常与人体和食物接触的部件都加入纳米抗菌成分(如托盘、搁物架、抽屉、蛋盒、门把手等)，可有效预防和杜绝细菌在冰箱表面存留，而且不沾染污垢。空调中的抗菌装置纳米抗菌冰箱69％的电能转化为红外线，仅少部分转化为光能。如何提高发光率，增加照明度一直是急需解决的问题。人们用纳米SiO2和纳米TiO2微粒制成多层干涉膜，衬在灯泡内壁，不但透光率好，而且有很强的红外反射能力。这种灯泡亮度与传统的卤素灯相同时，可省电15％。高压钠灯探照灯生物波纳米水杯：经过了生物波纳米技术处理，一个看上去普普通通的水杯，如果倒入饮用水可以让水分子变得更小，更容易被人体吸收，可改善血液循环，而倒入牛奶则可以分解乳糖，倒入茶水可减少茶的涩味。

我们平时喝的水，一半都是大分子团水，活性较差，经过生物波纳米杯作用，可以促使水分子之间的缔结断裂，形成小分子团水，使水具有强渗透力、强溶解力，增强含氧量，更容易被人体细胞吸收，有“活水”之称。而长期饮用这种水可以改善血液循环和微循环，促进新陈代谢，在一定程度上有利于调节肠胃功能、缓解便秘。瑞士发现手机等移动通信装置产生的电磁场对人的脑电流有明显的干扰；德国发现手机产生的射频电磁场会造成人体血管的收缩，导致人体血压升高，持续35分钟的射频电磁场辐射使血压平均升高5-10mmHg。手机电磁场还有可能引发使用者一系列健康问题或疾病，如疲劳、晕眩、呕吐、头疼，甚至导致老年痴呆症、脑癌及其他癌症。香港科技大学研制成功一种对手机发出的微波有50％以上吸收率的纳米薄膜，而且电磁辐射的频率越高，薄膜的吸收能力越强。这无疑给手机的制造商和使用者都带来福音。手机防辐射薄膜NokiaMorph纳米概念手机Nokia和剑桥大学联合推出了这款具有纳米技术的概念手机Morph（中文直译变种）。Morph极具柔韧性，可以任意弯曲变形，还具有表面自动清洁以及完全透明的电路设计，采用全屏幕显示，可以折叠，也可以弯曲成为一个手镯当饰品佩戴，同时无线耳机佩戴在衣服上便于行动中接听电话。NokiaMorph纳米概念机探索的是未来纳米技术（材料特性）给个人移动终端带来的潜在创新。

第三节胶体晶体由一种或多种单分散胶体粒子组装并规整排列的二维或三维有序结构称为胶体晶体。蛋白石：单分散SiO2球形粒子密堆积而成的胶体晶体作光子晶体有序结构用于晶体行为的研究可据环境变色的

光子凝胶光子开关

（2007，IBM）光子墨水实现彩色电子纸

（2008，Philips）折射率周期性变化应用作模型体系

胶体晶体模板法合成三维有序大孔结构作模板toprepare:有序大孔材料、有序纳米结构激光全息光刻法双光子聚合法胶体粒子法操作简易成本低廉可以大尺寸制备样品（即，将单分散胶体粒子组装）应用广泛双光子聚合制作的微齿轮、光栅制备简单自组装二元晶体晶体组装模板法自组装到目前为止

人为制造晶体缺陷的

最简便方法一、胶体粒子的简单自组装沉降法蒸发诱导狭缝过滤外电场法静电力法加速：过滤沉降、离心沉降改善：振荡剪切、超声扰动结晶质量差2008年2007年2003年2002年2000年1999年1999年以前15-30分钟1-2小时7-8小时3-4天~1月重力沉积法等垂直沉积法协同自组装法等温加热生长法(IHEISA)双参数沉积法PCIHVDmethod三参数协同自组装法IR-assistedCSA温度梯度法、搅动法、减压法等胶体晶体自组装发展历程（指向右上方箭头表示随方法改进生长时间缩短）

二维胶体晶体的典型制备方法a气液界面组装法b蒸发诱导法c电泳沉积法胶体晶体自组装排列进展.化学进展.2004,16(3)

（p324“五、其它类型的方法...”）二、模板法自组装硬模板自组装硬质聚合物基片蚀刻图案为模板

图案化表面模板法组装复杂胶体晶体结构先在聚合物基片上用电子束刻蚀出按面心立方面排列的直径与胶体粒子直径接近的孔，然后在此图案上用沉降法自组装胶体粒子，最后得到面心立方胶体晶体的晶格常数与刻蚀图案一致辞。软模板自组装

吸附于液滴表面乳状液液滴为模板b.被包覆于液滴内离心分离液滴内液体蒸发，得球形紧密结构乳状液模板法组装球壳状胶体晶体结构a.移至反相干燥,得胶囊反相：与原乳状液连续相不相混溶的液体AVersatileBottom-upAssemblyApproachtoColloidalSpheresfromNanocrystalsEBS：emulsion-basedbottomupself-assembly是一种普适性非常强的三维胶体微球超结构的制备方法

目前已成功用于多种组成（金属、硫化物、氧化物等）、维度（零维、一维、二维结构单元）和尺寸（1-100nm）的单分散纳米晶，最终得到三维胶体球表面被SDS包裹可以稳定分散于水相中，并且胶体球的尺寸、表面性质以及内部粒子的有序性可以通过调节实验参数加以调控。

制复杂胶体三、二元胶体晶体组装二元胶体晶体：两种不同的胶体粒子有序组装而成的胶体晶体。不同的胶体晶体：可以是化学组成相同仅大小不同，也可以是化学组成、大小、形状等均不相同的粒子。SLS01光子晶体02传感器0304制备有序二维纳米结构模板功能制备有序大孔材料的模板功能四、胶体晶体的应用一定频率范围的光将因受到强烈的布拉格衍射而不能透过胶体晶体。可作为光开关材料对pH、温度、生物分子、离子等产生颜色响应的光子晶体传感器。东大顾忠泽教授以胶体晶体为模板，在胶体粒子间隙中填充另一种材料，去除模板，可得与模板结构相反的三维有序大孔材料。以二维胶体晶体作为胶体刻蚀技术的掩模，进一步利用沉积技术，在胶体晶体与基底之间的空隙处生长特定物质，制备相应的图案化阵列。第一章溶胶与纳米粒子的制备01固体分散相粒子要足够小，使其有一定的动力学稳定性。0203一、溶胶制备的一般原则与方法溶胶（sol）通常是指分散相粒子很小（一般小于100nm，也有人限定为1μm）的固液分散体系。分散相在分散介质中的溶解度要足够小，形成分散相的反应物浓度低。为了使分散相粒子具有抗聚结而保持稳定的性质，必须在体系中有第三种物质存在。作用是使粒子表面形成保护层溶胶的胶团结构扩散层

当用等体积的0.08mol/LAgNO3+0.1mol/LKBr溶液制备AgBr溶胶，其胶团结构表达式为

,请标出胶核，胶粒，胶团。制备溶胶的方法：分散法和凝聚法分散法：以各种物理的或化学的方法将大的颗粒分散成小的分散相胶体粒子。凝聚法：将溶于介质中的某些分子或离子聚集成不溶于介质的胶体粒子。比较：分散法使分散相比面表急剧增