纳米材料的尺寸和形状效应

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划纳米材料的尺寸和形状效应　　1.什么是纳米材料？试举例说明纳米材料的分类？　　纳米材料：任何至少有一个维度小于100nm或由小于100nm的基本单元　　(BuildingBlocks)组成的材料均可称为纳米材料；纳米材料也可定义为含有纳米结构的材料。　　纳米材料的分类　　按照维度进行分类:零维纳米材料，如原子团簇、纳米微粒等；一维纳米材料，如纳米线；二维纳米材料，如纳米薄膜；三维纳米材料，如纳米块体材料。零维、一维和二维纳米材料称为低维

2、纳米材料。　　按化学成分进行分类:金属纳米材料，无机非金属纳米材料和高分子纳米材料。按晶体结构进行分类:单晶、多晶、准晶和非晶纳米材料。　　按应用进行分类:电子纳米材料、磁性纳米材料、光学纳米材料、生物医用纳米材料、储能及催化纳米材料等。　　纳米复合材料:由维度和成分不同的纳米材料复合而成，如0-3、1-3、0-2型等纳米复合材料，金属-非金属等纳米复合材料。　　2.纳米材料有哪些基本效应？试举例说明。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的

3、发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　尺寸效应和形状效应：纳米材料的尺寸和形状的变化所引起材料的性能变化的现　　图2-1Au纳米颗粒的熔点与尺寸关系　　象。纳米材料具有明显的尺寸效应和形状效应，其性能取决于尺寸和形状。尺寸效应和形状效应的物理基础是量子效应和表面和表面或界面效应。例如，纳米材料热学性能的尺寸效应：尺寸减小，熔点降低。如图2-1,Au纳米颗粒的熔点随尺寸的减小降低。　　在真空和SiO2玻璃中直径Ag颗粒形状变化引起的消光系数的变化当正十面体转变为球形时消光系数增强，转变为星形

4、时消光系数红移(Jinetal.,XX,Plasmonics)。　　图2-2Ag纳米颗粒颜色的形状效应　　量子效应：量子效应是指电子的能量被量子化，出现分立的能级，其波动行为受约束。量子力学中，某一物理量的变化不是连续的，称为量子化。纳米材料因量子效应而出现分立能级，当分立的能隙大于热能、电子的静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，纳米材料的电、磁、光、声、热、超导等性能会出现明显的变化，产生新的物理现象。不同的物理量被量子化后会出现的新物理现象常被称为一个新的效　　图2-3(a)金属纳米材料：(b)半导体纳米材料目的-通过该培训员工可对保安

5、行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　应，如库仑阻塞效应、A-B效应、量子霍尔效应、巨磁电阻效应等。金属纳米材料，费米面准连续带消失，出现分立能级；半导体纳米材料，带隙变宽，导带和价带出现分立能级。　　表面或界面效应：纳米材料尺寸变化所引起表面原子数目、比表面和表面能量迅速改变的现象。随着尺寸的变小,材料表面的原子数、比表面积和比表面能将会显著地增加,从而使纳米材料的性能产

6、生明显的变化。如由{730},{210}和{520}等具有高指数晶面组成二十四面体Pt纳米颗粒表面的高指数原子台阶及悬键使催化能力可提高400％。又例如，界面效应可使扩散系数大幅度增大：如图2-4在不同温度下测量的纳米多晶Cu、Ni、Pd和单晶Cu、Ni、Pd扩散系数与单晶Cu、Ni、Pd扩散系数相比，几个纳米的多晶Cu、Ni、Pd的扩散系数可提高30个数量级，纳米晶的晶界体积分数均大于50%(Gleiter,XX,ActaMater.)。　　图2-4不同温度下几种纳米晶的扩散系数变化曲线　　3.结合LaMer曲线总结纳米晶生长过程及其所包含的重

7、要生长机制。　　(1)单体分散的纳米晶典型的生长模型是假设分散晶核的形成阶段是在单体相互连接长大之后的，而且忽略了颗粒之间的相互反应。图3-1为LaMer曲线，由图我们可知：　　1)随着反应进行，前驱体分解或者被还原，原子浓度提高，目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　2)当原子浓度达到过饱和点，原子开始聚集成为小的团簇，　　3)一旦晶核形成，他

8、们将加速长大，使得溶液中原子浓度降低，　　4)当原子浓度迅速降到最小过饱和点以下，形核将停止，　　5)随着持续的原子供应，临界晶核将生长