第二章-纳米及其基本性质.ppt

* * * * * * * 汽車 Fuel Cell (Nanojet, 触媒) Fuel Tank (减少HC 排放) NanoPorousFilter (减少Particle 排放) 保险杠 脚踏垫 减轻车重 电池隔离膜 移动电话 * * 电子书 电脑 资讯储存 * * * * * * 《纳米科技导论》， * * * 按组成（component） 分类 * * * * * * *  * * * * Ｐ８５ * * 能带理论出发成功的解释了大块金属， 半导体，绝缘体之间的联系和区别 * * * * 优点 1. 增加活性成分吸收率、使产品更好吸收、效果发挥更快 2. 使活性成分更精确的到达皮肤 深层发挥作用 3. 大大降低刺激性及过敏发生机 会 4. 较少的剂量就可以达到更高效 率效果 小体积效应引发的商机 护肤品 * * 1、纳米颗粒的熔点 物质熔点下降 金纳米微粒的粒径与熔点的关系 2.2 热学性能 * * 物质熔点下降的程度： △T：块状物质熔点(T0)与纳米颗粒熔点(T)之差； γSL ：为固液界面张力； ρ：密度；△H为熔化热；r为颗粒粒径。? 纳米颗粒熔点下降的原因： 熔化时所需增加的内能小得多，这使得纳米颗粒熔点急剧下降。? * 2、纳米颗粒的蒸汽压 上升 式中： P、P0 ：分别为纳米颗粒和块状物质的蒸汽压； M：摩尔质量； R：为气体常数； T：为绝对温度 * * 3、纳米颗粒的烧结温度 降低? 原因：? 界面具有高能量，在烧结中高的界面能成为原子 运动的驱动力? * * 4、纳米颗粒的结晶温度 降低? 纳米颗粒开始长大的温度随粒径的减小而降低，即非晶纳米颗粒的晶化温度降低。 纳米颗粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度均随粒径的减少而有较大幅度的降低，而蒸汽压则有较大幅度的升高。 * * 纳米颗粒的小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应等使得 它具有常规固体材料所不具备的磁特性超微颗粒的磁特性 可以归纳如下： 超顺磁性 高矫顽力 居里温度?下降 比磁化率 2.3 磁学性能 参考书： 纳米材料和纳米结构/张立德,牟季美著 科学出版社 2001 * * 1）? 矫顽力——纳米颗粒尺寸高于超顺磁临界尺寸 时通常呈现高的矫顽力HC 使已被磁化后的铁磁体的磁感应强度降为零所必须施加的磁场强度 * * 2）超顺磁性? 当颗粒尺寸小到一定临界值时，物质的磁化率随着 温度的变化不会发生突变，即进入一种超顺磁状态 特点是：纳米颗粒的磁化率χ不再服从居里一外斯定律，χ在 居里点附近没有明显的突变值。 C为居里常数； TC为居里温度 （铁电体从铁电相转变成顺 电相引的相变温度） * * 【例】纳米微粒的其它磁特性? ①纳米金属Fe（5nm）饱和磁化强度比常规α－Fe低40％，其比饱和磁化强度随粒径的减小而下降 ②单晶FeF2由顺磁转变为反铁磁的奈耳温度范围很窄，只有2K，而纳米 FeF2（ 10nm）在 78～88K由顺磁转变为反铁磁，即有一个宽达12K的奈耳温度范围； ③1988年日本发现纳米合金Fe－Si－Bi－Cu（20～50nm）具有好的软磁性能，可用作高频转换器，其芯耗低至200mW／cm3，有效磁导率高于108。当晶粒度大于100nm时，上述软磁性能消失。 ④Sb通常为抗磁性，其χ＜0，但纳米微晶的χ＞0，表现出顺磁性 * * 生物导航能力的秘密 海龟迁徙 蜜蜂飞行 磁感细菌 * * 纳米陶瓷 纳米铜 2.4 力学性能 超塑延展性 * * 当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近 的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象和 纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据轨道和 最低被占据的分子轨道能级，能隙变宽的现象 * 三、量子尺寸效应 * 1. 原子中电子的能级 量子化：量子力学中，某一物理量的变化不是连续 的，称为量子化。 如：各种元素都具有自己特定的光谱线，如氢原子 和钠原子分立的光谱线。 * * 对于宏观物体包含无限个原子(即导电电子数N→∞)。 久保公式 ： 能级间距δ→0，费米能级　( EF) 大粒子或宏观物体能级间距几乎为零------以能带形式存在 * 2.电子能级的不连续性-久保理论 * 3. 纳米微粒的能级分裂 纳米微粒所包含原子数有限，N值很小，导致能级 间距δ有一定的值，随着N的减小，能级间距δ变大， 即能级发生分裂。 当能级间距大于热能kBT、静磁能μ0μBH、静电能 edE、光子能量hv或超导态的凝聚能