2018纳米材料与技术期末考试复习.doc

PAGE PAGE 20 2018年《纳米材料与技术》期末复习 一、填空题（每空格0.5分，共15分） 二、选择题（单项，每题1分，共15分） 第一章：纳米科学技术概论 一、纳米科学技术的发展历史—— 1、1959年12月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有发展空间”，费曼的幻想点燃纳米科技之火。 2、1981年比尼格与罗勒尔发明了看得见原子的扫描隧道显微镜（STM）。 3、1989年在美国加州的IBM实验内，依格勒博士采用低温、超高真空条件下的STM操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个幻想——直接操纵单个原子。 4、1991年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60时，发现氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上发现了管状结构的碳原子簇，直径约几纳米，长约几微米碳纳米管。 5、1990年在美国东海岸的巴尔的摩召开第二届国际STM会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标志纳米科学技术的诞生。 二、纳米科学技术基本概念—— 纳米、纳米技术及其分支、纳米科学技术及其分支： 纳米技术主要包括纳米材料的制造技术、微机械和微电机的制造技术、纳米器件的制造技术和纳米生物器件及纳米药物的制造技术。 1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米科学技术划分为6个分支学科，分别是纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学。 纳米组装体系是以纳米颗粒或纳米丝、纳米管及纳米尺寸的孔洞为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。根据纳米结构体系构筑过程中的驱动力是靠外因，还是靠内因来划分，大致可分为两类:一是人工纳米结构组装体系，二是纳米结构自组装体系。 第二章：纳米材料学 一、纳米材料的分类： ?按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增强型纳米材料和磁性纳米材料； ?按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳（硅）化合物纳米材料、氮（磷）等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。 ?按纳米材料的维数分为纳米点、纳米线、纳米面和纳米块状材料。 二、纳米材料的四个基本效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。 1）量子尺寸效应与纳米材料性质： a.导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或绝缘体；绝缘体氧化物相反。 b.磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关 。 c.比热亦会发生反常变化，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关 。 d.光谱线会产生向短波长方向的移动 。 e.催化活性与原子数目有奇数的联系，多一个原子活性高,少一个原子活性很低。 2)小尺寸效应的主要影响： a.金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象 （电子平均自由程）动量 b.宽频带强吸收性质（光波波长） c.激子增强吸收现象（激子半径） d.磁有序态向磁无序态的转变（超顺磁性）（各向异性能） e.超导相向正常相的转变（超导相干长度） f.磁性纳米颗粒的高矫顽力（单畴临界尺寸） 3)表面效应及其影响： 表面化学反应活性(可参与反应)、催化活性、纳米材料的（不）稳定性、铁磁质的居里温度降低、熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低、纳米材料的超塑性和超延展性、介电材料的高介电常数（界面极化）、吸收光谱的红移现象。 三、纳米材料的特殊的光学性质及其应用： 光学性质： 光谱迁移性－蓝移：随半导体纳米微粒尺寸减小，由于量子尺寸效应导致其带隙增加，相应的吸收带将向短波长方向移动，即吸收带普遍存在“蓝移”现象。 红移：随半导体纳米微粒尺寸减小，由于量子限域效应和表面效应会导致其相应的吸收带将向长波长方向移动，即吸收带普遍存在“红移”现象。 光吸收性－宽频带强吸收，主要表现在纳米材料对光的强吸收、红外吸收带宽化和对紫外光的强吸收作用等方面。 光致发光－是指在一定波长的光照射下被激发到高能级的激发态电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程。在激发过程中发射的光叫荧光，而激发停止后还继续发射一定时间的光叫磷光。 光催化性 应用：红外发射材料、光吸收材料（利用纳米材料对紫外吸收特性，可提高日光灯寿命、防晒油和化妆品、聚合物的防老化；以及红外吸收材料、隐身材料等）、自清洁材料、光催化材料等。 四、纳米材料的热学性能：熔点下降、比热容增大、热膨胀系数增大和热稳定性降低 五、纳米材料的特殊的磁学性质： ?纳米磁性材料具有单磁畴结构 ?纳米磁性材料在一定临界尺度以下和临界温度以上表现出超顺磁性，其特征是既无磁滞徊线又无矫顽力。 ?具有较高的矫顽力 ?巨磁电阻效应及其应用 六、纳米材料的制备方法 1、液相法：种类：沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法、微乳液法 ?沉淀法： 共沉淀法：在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。沉淀物为单一化合物或单相