《公共课纳米科技》PPT课件

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1、纳米材料的基本概念与性质概念，性质与应用一天，桑迪亚国家实验室科学家杰弗·布伦尼克将氧化钽晶体插入扫描电子显微镜中，开始搜集图片，他发现这台仪器并没有得到适当地清洁。幸运的是，一些小的聚苯乙烯珠子从上一次实验中遗留下来，粘在实验样本的一侧，形成了一幅令人难以置信的图案，看上去仿佛是一个人向悬崖边奔跑。纳米长度单位，１纳米＝10-9米。原子　0.2-0.4nm病毒　10-60nm燃烧烟雾10-80nm颜料颗粒80-100nm沙漠灰尘~100nm可见光波　数百纳米一般细菌　30-10,000nm红血球　6,000~9,000nm头发丝

2、　10,000nm1μm=10-6m1mm=10-3m1nm＝10-9m胶体尺寸尺度概念http://www.intel.com/technology/itj/2002/volume06issue02/art01_130nmlogic/p04_features.htm晶体管分子：碳纳米管，蛋白质可见光纳米材料尺寸１～１００nm颗粒，空洞或者结构与胶体颗粒大小定义接近胶体为分散系，纳米材料不一定分散，有特殊性能尺度小于可见光半波长与磁畴，激子玻尔半径等结构大小相当基本概念纳米材料任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或者由小于100

3、nm的基本单元组成的材料称为纳米材料。原子团簇包含几个到几百个原子，尺度小于1nm的粒子纳米微粒一般尺寸1-100nm。物质颗粒体积效应和表面效应两者之一显著变化的或者两者都显著出现的颗粒叫做纳米微粒。纳米粒子薄膜掺杂第二相纳米粒子的薄膜纳米固体纳米尺度水平的晶界、相界或位错等缺陷的原子排列而获得的具有新原子结构或微结构性质的固体，又分为纳米晶体材料、纳米结构材料纳米复合材料纳米材料与纳米材料或者纳米材料与一般材料符合而成的材料纳米材料分类按组成　金属　半导体　绝缘体按形态　零维　一维　二维　三维　复合复合方式0-0不同纳米粒子混

4、合0-3纳米粒子掺入体材料0-2纳米粒子掺入膜材料1-3纳米线/管掺入体材料人工纳米结构量子点零维量子线一维量子阱二维制备方式电子束　光刻转印，模板自组织形成生物中的纳米材料零维蛋白质颗粒，磁性颗粒一维DNA，细胞骨架二维细胞膜复合材料骨架，贝壳等分泌物从上至下的纳米制备方法MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)Devices10-100mmwideRedbloodcellsPollengrain从下至上的纳米制备方法二氧化硅纳米丝具有令人大为诧异的习惯——能自行组成精美的图画。香港中文大学物理学

5、教授郝少康(S.K.Hark)在扫描电子显微镜下观看二氧化硅纳米丝时，一幅金色向日葵的画面呈现在他的眼前。与植物不同，它们的“肥料”是镓和金催化剂，能让它们长到长度只有几微米，同时直径保持在10纳米左右。郝少康教授给这幅获奖作品着色，令它们与真实的向日葵看上去更加相似。对比蚀刻沉积纳米粒子的基本性质电子能级的不连续性久保理论能级间距尺寸越小，电子间能级缝隙越大，越不具备金属特性。量子电导效应量子尺寸效应当粒径足够小时，有δ

6、激子波尔半径半导体的量子限域效应尺寸接近单磁畴临界尺寸高矫顽力尺寸低于单磁畴临界尺寸超顺磁性金属熔点变低尺寸效应为什么大象的腿看起来很粗？为什么昆虫能举起几百倍的重物？为什么寒带的动物体型比较大？为什么钢丝可以当锯子用？直线声波光波的绕射热的无规则效应这幅图片看上去像是一块玻璃有污迹的窗户，但其实它是晶体顶部一层薄薄铁薄膜的磁畴(magneticdomain)。这里的晶体是由镁和镓砷酸盐制成的。意大利ELETTRA同步辐射光源实验室研究人员索利曼·墨索奥尼采用X光线磁循环二色性技术，结合光电子—发射显微镜方法，缔造了这个惊人画面。

7、CNT收音机表面效应比表面积3d/R2表面体积接近整体表面原子活性大，不同于内部原子其它物质在表面或者界面扩展快量子隧道效应磁化强度，磁通量电流表面效应的应用氢电池电极的巨大储氢能力探测器吸收还原性气体，电阻变化水净化海水淡化过滤脏水污染处理MIT:可重复利用吸收10倍重量油污的纳米纸纳米粒子的物理特性形貌与结构晶体结构的变化在纳米粒子情况下变为其他晶体结构晶格尺寸的变化变大或者变小（随制备方法不同而不同）热学电学磁学光学力学纳米粒子的热学性能熔点，烧结温度，晶化温度降低原因：界面原子的活性化，具有比体材料更高的平均能量可以代替昂

8、贵的银作导电浆料重新结晶纳米粒子的电学性能金属粒子直径小于一定程度会变得不导电绝缘体粒子会变得导电，金属-绝缘体复合材料会随金属含量增加而电阻增加会随环境变化而改变电导率随吸附气体改变电导率可以做气体探测器随磁场改变电导率磁头，巨磁阻效应电流变液体