纳米材料基础PPT.ppt

参考书： [1]张立德. 纳米材料和纳米结构,化学工业出版社,2002. [2]刘吉平,郝向阳. 纳米科学与技术.科学出版社,2003. [3]徐国财. 纳米复合材料，化学工业出版社,2002. [4]成会明. 纳米碳管制备、结构、物性及应用，化学工业出版社,2002. [5]黄惠忠. 纳米材料分析,化学工业出版社,2003. [6]张志焜，崔作林. 纳米技术与纳米材料，国防工业出版社，2001. [7] 张玉龙，李长德. 纳米技术与纳米塑料 中国轻工业出版社，2002.;第1章 纳米材料与纳米技术概述 引言 自然界中的纳米结构 1.1 纳米材料与纳米技术的定义及战略 地位 1.2 物质观的演进历史 1.3 纳米材料分类 1.4 纳米材料的结构特性 1.5 纳米材料对材料性能的影响简介;自然界中的纳米现象— 出淤泥而不染－连花效应;之前大家都认为是因为荷叶表面有蜡质，可以防止水珠沾黏。; 两位德国科学家的长期观察研究即上世纪九十年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。原来在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。（读者有兴趣可参见附录）。在超高分辨率显微镜下可以清晰看到在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的小山包它上面长满绒毛在山包顶又长出一个馒头状的碉堡凸顶。因此在山包间的凹陷部份充满着空气这样就在紧贴叶面上形成一层极薄只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后隔着一层极薄的空气只能同叶面上山包的凸顶形成几个点接触。雨点在自身的表面张力作用下形成球状水球在滚动中吸附灰尘并滚出叶面这就是荷叶效应能自洁叶面的奥妙所在。 研究表明这种具有自洁效应的表面超微纳米结构形貌不仅存在于荷叶中也普遍存在于其它植物中。某些动物的皮毛中也存在这种结构。 其实植物叶面的这种复杂的超微纳米结构不仅有利于自洁还有利于防止对大量漂浮在大气中的各种有害的细菌和真菌对植物的侵害。另外更重要的是为了提高叶面吸收阳光的效率进而提高叶面叶绿体的光合作用。 这种自然界的造化是生物界经过亿年的适应性和变异性的自然选择、遗传进化而来的。我们的科学家从事纳米科学技术的研究的灵感很大的???份上来源于对这种自然造化的感应和启发。;攀岩走壁的勇士－壁虎神功;纳米级阵列刚毛（像纤维）; 纳米生产工艺特别是金子“纳米点状物”的制备不是什么新的事物。中世纪和维多利亚时代教堂里五彩斑谰的玻璃窗户上就可以看到各种色彩；古代的陶器上涂有不同彩釉都是依据材料的纳米尺度性能不同于宏观尺度的性能。特别是纳米金粉根据尺度不同会呈现出桔黄、紫色、红色或黛绿色。在某种意义上讲第一个纳米工艺师实际上是中世纪的锻造炉前的玻璃工艺师而不是现代半导体厂的灵巧的工人。显然上釉工人并不理解为什么他们对金子的处理会使金子呈现不同的颜色但我们现在已十分清楚其中的奥妙。;;纳米材料是20世纪90年代出现的高新技术产物。他的迅猛发展将在21世纪促使基辅所有工业领域产生一场革命性的变化。 ?人类研究的物质世界的最大尺度1025m（约10亿光年）最小尺度10-19m（0.1阿米）。原子的直径为0.1-0.3nm。 所谓纳米微粒材料是指尺度介于原子簇 ( cluster）和块体材料之间通常泛指1-100nm范围内或尺寸小于100nm的具有特殊性能的微小固体颗粒。包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种颗粒材料。;?所谓纳米技术是指在0.1-100纳米的尺度里研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子显著地表现出许多新的特性而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术就称为纳米技术。。 纳米材料: 在纳米量级（0.1~100nm）内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料。广义上讲，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。;迄今为止的研究状况看关于纳米技术分为三种概念。 第一种是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念可以使组合分子的机器实用化从而可以任意组合所有种类的分子可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去从理论上讲终将会达到限度。这是因为如果把电路的线幅变小将使构成电路的绝缘膜的为得极薄这样将破坏绝缘效果。此外还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来生物在细胞和生物膜内就存在纳