- 1、本文档共58页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第10章 纳米科技
第九章
纳米科学与技术
纳米其实是一个长度单位,等于十亿分之一米。与毫
米、厘米和米一样,是用来度量物体的长度的。
1纳米有多短呢?这是无法用宏观的物体来比照的。头
发丝已经很细了,直径依然有约五万纳米,再缩小万
分之一,这是一个无法想象的极小的长度。
而纳米材料是指至少在一个维度上尺寸处于纳米尺度
范围(1~100nm),或者由它们作为基本单元构成的材料
,这大约相当于10~100个氢原子紧密排列在一起的尺
度。随着尺寸的不断减小,使得纳米材料的性质发生
了巨大的变化。
纳米材料一个非常重要的特点是大的比表面积,
随着材料尺度的减少,表面原子所占比例大大增加,例如,
1克直径为100纳米的颗粒表面积总和可高达100平方米。
我们知道表面原子具有很高的活性且不稳定,所以大的比表
面积使得纳米材料呈现出很多不同于常规粉体材料的现象,
这就是纳米材料的表面效应。
比如,金属银的熔点为960.5℃,而银纳米颗粒不到100℃就
开始熔化了。另外,利用表面效应,纳米材料常被用作催化
剂。通常的金属催化剂制成纳米颗粒可以显著地提高催化反
应的速率。
当颗粒的尺寸与德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性
的边界条件将被破坏,表面层原子排列混乱,从而导致材
料的在热学、光学、磁学及力学等方面都有很多新奇的特
性,这就是纳米材料的小尺寸效应。
物理性质的变化使得纳米材料有着很多特殊的应用。牙齿
不好的朋友可能了解,牙医经常建议患者使用陶瓷假牙,
可是我们都知道普通的陶瓷是很脆弱的,微弱的抨击或震
动都会导致陶瓷器皿的破碎,那为什么还要用陶瓷材料制
造假牙呢?这就要归因于小尺寸效应带来的纳米陶瓷材料
力学性能的变化。
对于由纳米颗粒压制成的纳米陶瓷材料来说,表面的原子
排列是相当混乱的,在外力的作用下很容易迁移,因此表
现出很好的韧性与延展性。
除了小尺寸效应,当材料任何一个维度的尺度与德布罗
意波长相当或者更小时,电子在此维度中的运动会受到
限制,连续的能带将分解为分立的能级,并伴随着带隙
的展宽,这就是纳米材料的量子限制效应。
其中,分立能级的间距随着纳米材料尺寸的减小而增大
,利用这种现象可以有效的对材料的带隙进行调节。
此外,量子限制效应所带来的带隙的展宽,会引起材料
吸收边的蓝移现象,这就解释了为什么纳米材料的发光
峰或者吸收峰存在蓝移现象。
纳米材料还具有宏观量子隧道效应,即:微观粒子能够
穿过比它动能更高势垒的物理现象。形象的来讲,在两
层金属之间夹上一薄层绝缘材料,电子可以穿过绝缘层
,这便是宏观量子隧道效应。
扫描隧道电子显微镜就是利用一电子在金属探针与待测
物体表面之间的隧穿形成隧道电流,来观测物体表面的
形貌的。
纳米材料是材料的微观尺度是纳米级的,
纳米材料零微的比如量子点,一维的比如
纳米碳管,二维的比如纳米级的薄膜,三
维的比如纳米颗粒做成的块体材料。
1. 纳米科技的发展历史
2. 纳米材料及其分类
3. 纳米技术的应用
4. 纳米材料的危害
• 红色星球
这是用三维方式把两张不同的图片组合在一起的。土地是
放置在Au 上的单层图。而天空是Au(111)爆炸后的景象。
• 纳米爆炸
纳米爆炸在07-08年的科学与艺术大赛当中获得了第一名,该图是在
电子显微镜下拍摄到的,CoFeB 电子磁性列阵溢出时的画面。
香港中文大学物理学教授郝少康(S.K. Hark)在扫描电子显微镜下观看二
氧化硅纳米丝时,一幅金色向日葵的画面呈现在他的眼前。与植物不
同,它们的“肥料”是镓和金催化剂,能让它们长到长度只有几微米
,同时直径保持在10纳米左右。
这幅几乎完美无暇的金晶体的图片是西班牙马德里大学的
维奥利塔·纳瓦罗通过原子力显微镜捕捉的。这些显微镜
产生了堪称世界上微小物体的最清晰的图片,极其微小的
悬臂在它们的表面回来转动。
• 竹型振动控制
这是从Ni-Mn-Ga溶化物中提取的纤维结构,我们看到这个东西就好似
竹子。
• 色子
自己组装的200微米大小镍色子,图像使用电子显微技术,
图中色子的颜色是用Photoshop后期制作上去的。
• 美丽的自然
由CulnSe2,Cu2Se,InSe水晶在SEM图像中的
模样
• 镧辉钴矿的层面
这张图片显示了La0.8Ca0.2CoO3层面的模样,他显示了一种材料破裂。
• 在毛细血管里工作的纳米机器人
• 碳纳米管(Carbon n
文档评论(0)