第八章纳米材料..pptx

功能材料——納米材料本章主要內容納米材料的種類納米材料的特性納米材料的製備技術納米材料的應用第一節 納米材料及發展1.納米材料簡介 納米（nanometer）是一個長度單位，簡寫為nm。 1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m 1nm等於10個氫原子一個挨一個排起來的長度。納米是一個極小達到尺寸，但它又代表人們認識上的一個新層次，從微米進入到納米。 納米材料 (nano material)又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，是尺寸在1nm～100nm間的粒子，處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域。納米科技 納米科學技術（Nano-ST）是20世紀80年代末期誕生並正在崛起的新科技，它的基本涵義是在納米尺寸（10-10～10-7m）範圍內認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創造新物質。納米科技是研究由尺寸0.1～100nm之間的物質組成的體系的運動規律和相互作用以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術。納米技術，包括兩部分：納米工藝：用以隔離、定位及控制原子顯微技術：把原子一個接一個按各種穩定的模式組裝起來，從一個小零件直到個整體結構。2.納米科技發展史——預言　物理學家、諾貝爾獎獲得者理查?費曼（Feynman）1959年12月29日在美國物理學會年會上發表一篇題為《在末端處有足夠的空間》的講演 人類一旦掌握了對原子逐一實行控制的技術後，能按自己的願望人工合成物質的那一天也就為期不遠了。 只要按化學家的要求把原子放在指定的位置，所需的物質就製造出來了。 據我所知，物理學並不排除逐個原子地對物質合成實行控制的可能性，這種想法並不違反任何規律，從原則上講它是能夠做到的。 他首次提出了“納米” 材料的概念。第一節 納米材料及發展1962年，久保提出超微顆粒的量子限域理論，推動了實驗物理學家對納米微粒進行探索。——第一個真正認識到納米粒子的性能並引用納米概念的是日本科學家。他們在20世紀70年代用蒸發法做了超微粒子，並發現，導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱1984年德國的H.Gleiter教授等合成了納米晶體Pd, Fe等。 1987年美國阿貢國立實驗室Siegel博士製備出納米TiO2多晶陶瓷，呈現良好的韌性，在100多度高溫彎曲仍不裂。這一突破性進展造成第一次世界性納米熱潮，使其成為材料科學的一個分支。——迅速發展　1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦《Nanotechnology》和《Nanobiology》兩種國際性專業期刊也在同年相繼問世。標誌著納米科學技術的正式誕生碳60球和碳納米管的發現觸發了納米科學的大發展 美國前總統克林頓二000年七月向國會提交的美國國家納米技術啟動計畫(National Nanotechnology Initiative) 今天，納米科技的發展使費曼的預言已逐步成為現實。納米材料的奇特物性正對人們的生活和社會的發展產生重要的影響。1981年，賓尼西、羅雷爾世界上第一台掃描隧道顯微鏡(簡稱STM)，1986年獲諾貝爾物理獎。G.BinnigH.RohrerOmicron低溫超高真空STM1.掃描隧道顯微鏡(STM)CSTM——9000型掃描隧道顯微鏡矽表面矽原子的排列碘原子在鉑晶體上的吸附砷化鎵表面砷原子的排列掃描隧穿顯微鏡 2)應用實例掃描隧穿顯微鏡 1990年，美國國際商用機器公司（IBM）阿爾馬登研究中心科學家，經22小時的操作，把35個氙原子移動到位，組成IBM三個字母，加起來不到3nm。掃描隧穿顯微鏡通過移走原子構成的圖形納米材料的發展的三個階段第一階段（1990年以前） 主要是在實驗室探索用各種手段製備各種材料的納米顆粒粉體，合成塊體（包括薄膜），研究評估表徵的方法，探索納米材料不同於常規材料的特殊性能。對納米顆粒和納米塊體材料結構的研究在80年代末期一度形成熱潮。研究的物件一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。納米材料的發展的三個階段第二階段（1994年以前） 人們關注的熱點是如何利用納米材料已挖掘出來的奇特物理、化學和力學性能，設計納米複合材料，通常採用納米微粒與納米微粒複合，納米微粒與常規塊體複合及發展複合材料的合成及物性的探索一度成為納米材料研究的主導方向。納米材料的發展的三個階段第三階段（1994年以後）納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構的材料體系越來越受到人們的關注，正在成為納米材料研究的新的熱點。 第二節納米材料的種類1.納米微粒?納米微粒是指線度處於1~100nm之間的粒子的聚合體，它是處於該幾何尺寸的各種粒子聚合體的總稱。納米微粒的形態並不限於球形、還有片形、棒狀、針狀、星狀、網狀等。一般認為，