纳米科技与应用：课程论文样式

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1、纳米技术与应用纳米技术与应用课程论文班级：无机非金属材料系102班学号：2010015045姓名:刘小龙日期:2012,11,16纳米技术与应用纳米材料的应用与发展前景姓名：刘小龙学号:2010015045(齐齐哈尔大学材料科学与工程学院无机非金属材料系)【摘要】纳米材料和技术是21世纪“最有前途的材料”和“决定性的技术”文章综述了纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生物医药等方面的应用和在世界各主要国家的应用现状，并对纳米材料的应用前景进行了展望。【关键词】纳米、纳米技术、纳米材料、应用。引言由于独特的微结构和奇异性

2、能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学建物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要包括：清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；人造超品格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物：纳米品体和纳米玻璃材料；金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展．研究成果日新月异，研究范围小断拓宽。以下主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。1纳米材料应用纳

3、米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，其对蠕变、超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强（受均匀腐蚀而不同于粗晶材料的晶界腐蚀）。因此，纳米材料表现出的力、热、声、光、电、磁性等，往往不同于该物质在粗晶状态时表现的性质。与传统粗晶材料相比，纳米材料具有高强度/硬度、高扩散性、高塑性/韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率及强软磁性能。可应用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁性记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料

4、、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。1.1力学性能高韧、高硬、高强是结构材料开发的永恒主题。纳米结构材料的硬度（或强度）与粒径成反比。在纳米材料中位错密度非常低，位错滑移和增殖采取Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般也比晶粒大，-5-纳米技术与应用所以在纳米材料中位错的滑移和增殖不会发生,此即纳米晶强化效应。这些材料可用于在制造苛刻条件下使用的燃气轮机，新型汽车，航天飞机的零部件。1.2磁学性能纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可用于信息存

5、储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。目前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71Gb/cm2。同时，纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似的线形关系，可用作新型的磁传感器材料。可在磁光系统，磁光材料中得到应用。1.3电学性能由于晶界上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属-绝缘体转变利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制得的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型、低能耗的特点，可望全面取代常规半导体器件。德国和美国科学家在2001年初用碳纳米管制备出了纳米晶

6、体管、显示出很好的晶体三极管放大特性。荷兰大学在低温下测量了碳纳米管的三极管放大特性，并研制成功了室温下的单电子晶体管!随着单电子晶体管研究的深入，科学家研究出了碳纳米管组成的逻辑电路。1.4热学性能纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶和非晶材料的值，这是由于界面原子排列比较混乱，原子密度低，界面原子耦合作用变弱的结果。预计在蓄热材料，纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其用武之地。如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，可以有效地将太阳光能转变为热能。1.5光学性能纳米粒子的粒径远小于光波波长，与入射光有交

7、互作用，光透性可通过控制粒径和气孔率而精确控制，在感应和光过滤场合有广泛应用!由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光谱普遍存在蓝移现象，其光吸收率很大，因此可应用于红外线感测器材料。1.6生物医药材料纳米粒子比红血球小得多，可以在血液中自由运动，利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，可以对人体进行全身健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。在医药方面，可在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品，纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便。2纳米材

8、料应用现状2.1碳纳米管-5-纳米技术与应用1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。[10-11]图2聚丙烯氯化铵、聚