纳米材料概论重点

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1、纳米材料概论重点1.什么是纳米。纳米是一个长度单位，简写为nm。1nm=m=10埃。2.纳米材料的定义和分类。定义：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料称为纳米材料。即三维空间中至少有一维尺寸在1-100纳米范围的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。分类：按结构（维度）分为5类：(1)0维材料—三维尺寸为纳米级(100nm)以下的颗粒状物质。(2)1维材料—线径为1—100nm的纤维(管)。(3)2维材料—厚度为1—100nm的薄膜。(4)体相纳米材料(由纳米材

2、料组装而成)。(5)纳米孔材料(孔径为纳米级)。按组成分类：金属纳米材料半导体纳米材料有机和高分子纳米材料复合纳米材料：无机纳米粒子与有机高分子复合材料、无机半导体的核壳结构量子阱(超晶格)材料从应用的角度看，纳米材料可以分为两大类：12一类距现在的应用相对较远，如纳米量子结构、量子器件等，但是这类材料和器件的发展将大大拓展和深化人们对客观世界的认识，使人们能够在原子、分子水平上制造材料及器件，将导致信息、能源、环境、医疗、生物与农业等领域的技术变革。如芯片。另一类具有现实的应用，并且在传统产业的改造和高新

3、技术的发展过程中起到了重要的作用。如纳米复合材料，如碳纳米管增强Cu。3.科技从研究内容上可分为哪几类？纳米科技从研究内容上可以分为三个方面：1.纳米材料：几何尺寸达到纳米级,并且具有特殊性能的材料。是纳米科技发展的物质基础。2.纳米器件：从纳米尺度上，设计和制造功能器件。3.纳米尺度的检测和表征：在纳米尺度上研究材料和器件的结构及性能。4.制造纳米材料的路线制造纳米产品的技术路线可分为两种：“自上而下”：通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。特点：

4、尺寸从大到小。“自下而上”：以原子分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求,降低环境污染。如化学合成、自组装、定位组装等。5.常见的纳米结构单元构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构的基本单元有下述几种：原子团簇，纳米微粒、人造原子、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带、纳米环、纳米螺旋和同轴纳米电缆等。共同特点：至少有一维尺寸非常小。126.量子点载流子在三个方向上的运动都要受到约束的材料体系，即电子在三个维度上的能量都是量子化的

5、。也叫零维量子点。7.微米颗粒、纳米颗粒、团簇的区别纳米微粒是指颗粒尺寸一般在1—100nm之间的粒状物质，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉。早期称为超微粒子。名古屋大学的上田良二（R.Uyeda）给纳米颗粒的定义是：用电子显微镜才能看到的颗粒。原子团簇（简称团簇）是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化。原子团簇粒径小于或等于lnm.纳米微粒、微米颗粒与原子团簇的区别不仅仅反映在尺寸方面，更重要的是在物理与化学性质方面的显著

6、差异。一般微米颗粒没有量子效应；纳米颗粒有量子效应，没有幻数效应；团簇有量子尺寸效应和幻数效应；这是导致三者特性差别的物理根源。8.单壁碳纳米管single-walledcarbonnanotube(SWNT)多壁碳纳米管multi-walledcarbonnanotube(MWNT)，graphene，石墨烯；透射电子显微镜transmissionelectronmicroscope（TEM），扫描电子显微镜Scanningelectronmicroscope（SEM）；STM，AFM，XRD，XPS，R

7、aman，FT-IR。碳纳米管(CarbonNanotube，NT)即管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米管。根据制备方法和条件的不同，碳纳米管可以存在多壁碳纳米管(Mult-WalledCarbonNanotube,MWNTs)和单壁碳纳米管(Single-walledCarbonNanotubes,SWNTS)两种形式。12多壁碳纳米管一般由几个到几十个单壁碳纳米管同轴构成，可以有直形、弯形、螺旋等不同外形。9.1926年，物理学家布施利用电子在磁场中的运动

8、与光线在介质中的传播相似的性质，具有轴对称性的磁场对电子束来说起着透镜的作用，可以实现电子波聚焦，为电镜的发明奠定了基础。10.1932年，德国的Ruska鲁斯卡和Knoll诺尔等在柏林制成了第一台电子显微镜。1940年，英国剑桥大学首次试制成功扫描电镜。11.电子衍射花样特征单晶体：一般为斑点花样多晶体：同心圆环状花样无定形试样（准晶、非晶）：弥散环12.TEM法测纳米样品的优缺点，检测什么信号优点：分辨率高（