纳米材料导论综合作业

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1、纳米材料导论综合作业教学院化工与材料工程学院专业化学工程与工艺班级化工0000班学生姓名一二二学生学号12345678指导教师四五六2013年6月1口目录第一部分所学内容概述2第一章绪论21.1纳米的定义21.2纳米材料的定义21.3纳米科技3第二章纳米材料的基木概念62.1分类62.2纳米材料发展史6第三章纳米材料的结构特性与表征73.1结构特性73.2纳米结构的检测与表征8第四章纳米材料的制备技术104.1物理合成法104.2化学合成法10第五章纳米固体材料的结构和性能（略）115.1结构特点115.2性能与应用12第六章纳米材料的应用及

2、前景126.1应用领域126.2发展前景13第二部分总结与学习心得14第三部分参考文献15第一部分所学内容概述第一章绪论1.1纳米的定义纳米是一个长度单位，一纳米是一米的十亿分之一，相当于人类头发直径的万分之一。若是做成一个纳米的小球，将其放在一个乒乓球表明的话，从比例上看，就像是把一个乒乓球放在地球表而。因此，纳米科技是在和微观世界“打交道”。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。1,000,000,000纳米(nm)=1米(m)1,000,000纳米(nm)=1毫米(mm)1,000纳米(nm)=1微米(ym)1纳米(nm)=10埃

3、米(ANG)1.2纳米材料的定义纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10_9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100—102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程冇序，通常人晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力

4、学性能的改变。纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子闭，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基木颗粒直径不到100nm,包含的原子不到几万个。一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。1.3纳米科技1.3.1纳米科技的研究范围纳米技术(nanotechnology)，也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围內材料的性质和应用的一种技术，是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究

5、结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量

6、学等。/.3.2纳米科技的分类(1)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还未取得重大进展。(2)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。现冇技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏

7、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。(3)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米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发，成为纳米生物技术的重要内容。1.3.3纳米材料的发展史70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家谷口纪男(NorioTaniguchi)最早使用纳米技术一词描述精密机械加工；1982年，科学家发明研究纳米的重耍工具一一扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作

8、用；1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生；1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是和同体积钢的六分之一，强度