固体化学(第二章) 玻璃与粉末多晶.ppt

　　另外，当纳米颗粒达到足够小时，物质则呈现出超顺磁性， 磁性超细微颗粒具有高的矫顽力。 　　如Fe-Co合金，氧化铁作为高贮存密度的磁记录材料。 超顺磁状态的原因： 由于在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，磁化方向将呈现超起伏，结果导致超顺磁性的出现。 不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的。 （4）光学性质 　　①宽频带强吸收： 　　纳米金属粉末通常呈现黑色，而且粒径愈小，颜色愈深，吸光能力愈强。 　　②蓝移现象： 　　当纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，它的光吸收就发生各种各样的“蓝移”现象。 　　因此，改变微粒的尺寸可以改变吸收光谱的波长。 　　③新谱带的产生： 　　纳米微粒通常会出现了常规材料不易出现的新谱带。 　　例如，研究纳米晶金红石时，Raman光谱出现新的谱带。 （5）超导性 　　随着粒径的纳米化，超导临界温度Tc逐渐提高。 例如，Al、In、Pb等纳米晶金属粉末随着粒径的减小，临界温度Tc显著地提高。 Al, In,Pb等粒径与超导性的关系 Tc / Tcb D / ? （6）离子导电性 　　一方面，研究发现，典型的共价键结构的SiN、SiO2等，当尺寸达到15 ~ 20 nm时，电阻大大降低。 　　例如，用扫描隧道显微镜观察纳米SiN、SiO2时，不需要在其表面镀导电材料就能观察到其表面的形貌。 　　纳米化的CaF2的离子电导率比多晶粉末CaF2高0.8~1个数量级，比单晶CaF2高2个数量级。 另一方面，银是优良的良导体，10～15 nm的银微粒电阻突然升高，失去了金属的特征，变成了非导体。 （7）低温下热导性好 纳米粒子在低温下或超低温条件下，几乎没有热阻，导热性很好，已成为新型低温热交换材料。 例如，采用70 nm 银粉作为交换材料，可使工作温度达到 3*10-3 ~ 10-2 K 。 （8）比热容增加 当温度不变时，比热容随着晶粒减小而线性增大。 　　例如： 　　13 nm 的 Ru 比热容比块体增加15~20%。 　　纳米铜线的比热容是传统纯铜的2倍。 （9）化学反应性能提高 　　随着粒径减小，表面原子数迅速增加，表面能增加的同时，表面原子配位不足，从而导致表面原子有很高的化学活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，从而进行多种化学反应。 　　例如，刚刚制备的金属超微粉末接触空气时，能进行剧烈的氧化反应，甚至在空气中会自燃，即使耐热、耐腐蚀的氧化物超微粉末也会变得不稳定。 　　粒径为45 nm 的TiN纳米粒子，在空气中加热，立即燃烧成为白色的TiO2超微粒子(光催化剂)。 （10）催化性能 　　纳米粒子的比表面积大，表面活化中心多，故催化效率高。 例如，化学惰性的Pt制成纳米微粒Pt后成为活性极好的催化剂，从而化工中发挥了很重要的作用。 白色的TiO2超微粒子可用作光催化剂。 3、金属玻璃的特性和应用 与传统的晶态金属相比，金属玻璃具有许多奇异的特点： ①金属玻璃具有比普通金属更高的强度； ② 金属玻璃比普通金属具有更强的耐化学侵蚀能力； ③ 有些金属玻璃表现出极好的软磁特性。 由于金属玻璃具有许多优异的特性，从而使其在多种领域得以应用，例如配电变压器、开关型电源、漏电开关、磁头及磁分离中得到广泛的应用。 　　此外，金属玻璃在磁屏蔽、声表波器件、电流互感器、张力传感器、钎焊不锈钢和耐热合金部件的焊料、热敏磁性材料、磁光材料等方面都已接近或达到了实际应用阶段。 第三节 超微粉末和纳米粒子 无机固体材料按其状态可分为块体(单晶、玻璃、陶瓷)和粉体。 实际应用中的粉体材料有发光材料（荧光粉）、磁性材料、电子材料、陶瓷基原料、建筑材料等。 　　其中，超微粉末和纳米粒子是粉体材料的重要内容。 纳米存储器 存储密度可达每平方厘米10万亿字节 有关纳米材料的感性认识图片 利用DNA自我组合原理，制造出分子大小的电子 电路，使未来的计算机体积更小、运算速度更快。 DNA开关 用扫描隧道显微镜的针尖在铜表面上搬运和操纵48个原子，使其排成圆形，圆形上原子的某些电子向外传播，逐渐减小，同时与相内传播的电子相互干涉形成干涉波。 纳米陶瓷 　　利用AFM 探针，在Au-Pd薄膜上雕刻出唐朝孟浩然的诗句，每字大小约为1.5 μm。 纳米雕刻 一、纳米粒子特性 粒径为 1~100nm的微细粒子称为超微粒子，也称作纳米粒子。