《材料概论》读书报告——纳米材料

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1、中国地质大学题目：《材料概论》读书报告——纳米材料学院：材料科学与工程专业：材料化学学号：１００３１０２１２３任课教师：张洁日期：２０１２.０５．０２《材料概论》读书报告　　　　　—————周达飞主编　　本书是作者周达飞在原版的基础上改编的。本书各章节的编写者为第1章（周达飞）、第2、3及第5章1-5节、第6章1，3-5，8节（宋鹂），第4章、第5章6-10节、第6章2，6，7，9，10节、第9章（陆冲），第7、8章（励杭泉），全书由周达飞统稿。2006年本书又获准列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。于是，我们作了精心修订，在保持原有格局的基础上，根

2、据建设资源节约型社会和可持续发展战略对材料的要求，增加了“环境友好材料与循环利用”一章，以供学生了解材料生产和使用过程中造成的对资源、能源和环境的损害及其对策。　　本书是在教育部面向21世纪高等工程教育教学内容和课程体系改革计划《材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究》基础上编写的材料类专业基础课教材之一。本书共8章，主要包括：材料与材料科学；材料的组成、结构与性能；材料的制备方法；材料成型；1种产品生产过程概述；材料应用；材料与环境；材料比较与选择。本书供材料类专业本科、专科学生入门教学用，也可作认识实习教材；可供其他从事与材料相关专业的学生选读

3、，作为工程技术人员了解材料、选用材料的参考资料。材料科学是一门从事于材料本质的发现及分析方面的研究，它的目的在于提供材料结构的统一描绘，并解释这种结构域材料性质之间的关系的一门学科。作为材料专业的学生，我个人觉得本书简明精要的介绍了材料的发展史以及与生活息息相关的常见的材料及其制备方法。还有材料的性质与其结构之间的关系。除了生活中常见的玻璃，陶瓷，水泥，黑色及有色金属，天然橡胶及合成橡胶等。还有材料学的专业术语可以包括结构材料，包装材料，建筑材料，功能材料，生物材料，化工材料，化工材料，农用材料，纳米材料，复合材料等几大类。其中，个人感触最深的就是纳米材料

4、的发展前景将不可估量，作为材料专业的学生尤其深知这一点。接下来，根据个人查找资料以及网上检索。21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。接下来本文将简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。一、纳米材料的基本特性所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或

5、是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。1、力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合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比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶

6、瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。1、热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。2、电学性质

7、由于晶界面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（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。3、磁学性质当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出

8、磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，