纳米材料-材料化学

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1、纳米材料概述彭天右无机化学研究所There'sPlentyofRoomattheBottomAnInvitationtoEnteraNewFieldofPhysicsbyRichardP.Feynman1959年，诺贝尔奖获得者—理查得·费因曼教授在加州理工大学发表了题为《在底部还有很大空间》的演讲。他提出：为什么我们不可以从单个分子、甚至原子出发，进行组装，达到我们的要求？……物理学的规律不排除一个原子一个原子制造物品的可能。即“原材料”将是小至纳米级的原子、分子。换言之，人类将可以根据自身的意愿，逐个地排列原子，制造“产品”，这是关

2、于纳米技术最早的梦想。本课程的主要内容一、纳米材料及纳米科技概略二、纳米材料的特性三、纳米材料的制备四、纳米材料的表征五、纳米材料之星—碳基纳米材料六、纳米材料的应用与存在的问题七、结语与展望一、纳米材料及纳米科技概略1.纳米材料及纳米科技发展历史回顾2.纳米材料的定义及其分类3.自然界的纳米材料4.纳米科技的分支1、纳米历史回顾中国古代铜镜保护层—纳米氧化锡、墨及染料。1857年，法拉第制备出金纳米颗粒。1861年，胶体化学建立。1962年，久保(Kubo)提出了著名的久保理论。1974年，唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工

3、。1981年，科学家发明研究纳米的重要工具－扫描隧道显微镜，人类首次在大气和常温下看见原子，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1985年，发现C。601990年，在美国巴尔的摩召开第1届纳米科技会议，标志着纳米科学技术的正式诞生。•首届(1992年)纳米材料会议在墨西哥召开；•1994年，波士顿召开的MRS秋季会议上提出纳米材料工程。•1994年在斯图加特召开了第二届国际纳米材料学术会议；•1996年在美国夏威夷召开第三届国际会议；•1996年，在中国召开了第四届纳米科技学术会议。•1998年在瑞典斯德哥尔摩召开了第四届纳米材料会议；•

4、2000年在日本仙台举行第五届国际纳米材料会议。纳米技术用途之广，涉及领域之多，前所未有。纳米技术是一门崭新的交叉学科，学科领域涵盖纳米物理学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学、纳米医学、纳米显微学、纳米计量学和纳米制造等，有着十分宽广的学科领域。二十一世纪，纳米技术将广泛应用于信息、医学和新材料领域。铅表面的原子世界1981年，德国科学家发明了纳米显微镜，即扫描隧道显微镜(STM)人类从此可以直观地观察到单个原子了。继89年斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字之后、1990年美国国际商用机器公司在镍表

5、面用36个氙原子排出“IBM”。XeonNiCOSTM操纵原子和分子纳米齿轮纳米轴承量子围栏纳米铜具C60与碳纳米管纳米陶瓷1993年后，我国科学家先后操纵原子写出“中国”、“原子”、绘出中国轮廓图，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。纳米皇冠纳米算盘C60每10个一组，在铜表面形成世界上最小的算盘。2、纳米材料的定义与分类纳米：长度单位，nm；1nm=10H原子的直径，1nm=10-9m=10-6mm1nm=10Å。纳米材料：三维空间中至少有一维处于纳米尺度（1-100nm）范围或由它们作为基本单元构成的材料。四大特点:尺寸

6、小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。六大效应:体积效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑阻塞和量子隧穿、介电限域效应。纳米结构单元团簇(cluster)：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(粒径小于或等于1nm)。eg:C,Fe,CH60nnm纳米微粒：颗粒尺寸为纳米量级的超细颗粒，尺度介于团簇和微粉之间。eg:colloid（胶体）人造原子：artificialatomsorquantumdot纳米管、棒、丝等。纳米材料的分类按结构：零维纳米材料：三维尺度均在纳米尺度。如纳米粉，

7、量子点。一维纳米材料：二维尺度均在纳米尺度，如纳米线(量子线)，纳米棒，纳米管。二维纳米材料：一维尺度在纳米尺度，如纳米膜。纳米孔材料：如介孔分子筛按组成：金属纳米材料、半导体纳米材料、纳米陶瓷材料、有机和高分子纳米材料、复合纳米材料……按光学性能：纳米吸波（隐身）材料、光导电材料、感光或发光材料、纳米改性颜料、抗紫外线材料等。按力学性能：纳米增强陶瓷材料、纳米改性高分子材料、纳米耐磨及润滑材料、超精细研磨材料等。按磁性：高密度磁记录介质材料、磁流体、纳米磁性吸波材料、纳米磁性药物、纳米微晶永磁或软磁材料、室温磁制冷材料等。………..几

8、种典型的纳米材料纳米颗粒型材料：纳米固体材料：纳米膜材料：指尺寸在纳米量级的晶粒(或颗粒)构成的薄膜以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。纳米磁性液体材料。碳纳米管。纳米颗粒型材料：也称纳米粉末，一般指粒度