纳米科技与纳米材料新进展

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1、纳米科技与纳米材料新进展1中国著名科学家钱学森：纳米科技是二十一世纪科技发展的重点，会是一次技术革命，而且还会是“一次产业革命”。2纳米粒子与纳米材料纳米粒子：通常指粒径在0.1nm~100nm之间的粒子。在电子显微镜观察到。纳米技术：在纳米尺度内操纵原子、分子，对材料进行加工、组装制造出特定功能产品的技术。从下到上的加法方式。纳米材料：利用纳米技术制备的纳米粒子和纳米相材料。居于产业价值链的最高端。3纳米科技简史1959年诺贝尔奖金获得者、著名物理学家Feyman：如果有一天能按人的意志安排一个个原子、分子，将会产生什么样的奇迹……。60年代：1962年

2、Kubo发现了库博效应，1963年Uyeda制备并研究金属纳米粒子70年代：1977年Daricsler研究生物分子，在斯坦福大学成立了NST小组480年代：1980初，Binning和Rohter发明了STM，1986年获诺贝尔奖，后研究AFM，1984年Grat研究金属纳米块，1987年Xiger研究纳米陶瓷（TiO2），1989年斯坦福大学搬动了原子团写下英文校名1990年7月，在美国巴尔的摩召开第一届国际NST会议，标志纳米科学技术正式诞生。51991年，C纳米管被发现，1996年该成果发明者获诺贝尔奖金。1993年，中国科学院操纵原子拼出“中国”

3、两字，后也制造出C纳米管。1997年，美国用单电子移动单电子，将用于量子计算机。61999年，美国、巴西发明了称十亿分之一的“称”，后德国研制出称单个电子的“称”。7纳米学科群的形成纳米物理学：开发物质潜在信息，研究纳米固体的重要物理问题。纳米化学：组合的艺术。研究纳米结构与合成的科学。纳米材料学：奇异性探索。研究纳米材料制备与性能。8纳米生物学：纳米机器人。研究纳米生物学原理、生命信息、机器人。纳米电子学：控制单个电子。研究新一代电子器件原理、特性及工艺。9纳米粒子的结构与特性结构：壳层结构；心部为结晶体；表面层很大，非晶，接近气态。量子尺寸效应（库博效

4、应）：电子能级由连续态分裂为分立能级。能级间距大时影响磁、光、电、热、超导特性等；波动性影响光催化等。宏观量子隧道效应：磁化强度、磁通量由于微粒子而处于更低的能量10状态，影响磁性，确定存贮时间等。表面效应（庄子效应）：表面原子多，表面积大。影响化学反应性、催化、吸附、熔点等。体积效应：周期性边界破坏。影响光吸收、催化、磁、热、熔点等。界面效应：纳米固体有巨大的界面。影响机械性能如韧性，烧结等。11化学反应性：反应性增强，燃烧反应加剧，高阻燃效率，大的化学吸附。催化性质：高催化活性，提高反应选择性光催化：催化效率高，促使多电子反应活化，活化中心数目多。12

5、纳米材料的应用磁性材料：磁记录材料、永磁材料、磁流体。高效催化剂：火箭燃料、有机合成、无机催化。纳米传感器：温度、光、湿、化学成份。机械工程：耐高温、高强度、高耐磨、高韧性。13纳米粒子的物理化学性质光学性质：吸光能力强，窄的吸收，红外、紫外、微波。热学性质：熔点下降，蒸气压上升，烧结温度下降，比热异常。磁学性质：矫顽力上升，磁化率、超顺磁性。电学性质：超导Tc下降，原子扩散率提高，电导下降，通道电阻效应。14冶金工业：粉末冶金、冷冻机等。生物与医学：诊断、定向医疗、细胞分离、控制生化反应。光学材料：电子显微镜、核磁共振、太阳能、吸波材料。电子材料：高效电

6、子元件、高密度信息贮存、超导、压电、压阻薄膜。15纳米粉体的制备方法湿化学法：沉淀法、醇盐法、胶体法、水热法、还原法等。气相法：喷雾法、惰气冷凝法、化学气相合成法、蒸发凝聚法等。等离子体法：高压放电法、高温等离子体法等。其它方法：高能机械球磨法、激光蒸发/凝聚法、气溶胶法等。16纳米薄膜的制备方法气相沉积法：真空溅射法、等离子体辅助化学气相沉积法、有机金属气相沉积法等。电化学沉积法：直流电镀、脉冲电镀、无极电镀、共沉积等。其它方法：低能团簇束沉积法、Sol-gel法、喷雾热分解法等。17纳米相材料的制备法加压成型法：热等静压法、烧结法、热压法等。复相材料制

7、备法：热裂解法。其它方法：非晶晶化法、深度塑性变形法等。18纳米材料产业化思考纳米材料的基础研究和实验室研究并不等于产业化。纳米材料的产业化要全方位配合，联合攻关（科学发现、小试、中试、工程放大、应用研究、市场开拓、工业化生产）。纳米材料产业化存在的主要问题：科技转化接口不畅，科研投入严重不足，科学道德约束乏力。19纳米科技的发展趋势纳米科技向基础理论研究和应用基础研究加强力度，为产业化革命奠定坚实基础。纳米技术向产品精细化、微型化的方向发展，和其它技术相互促进。纳米材料向应用开发研究和产品工业化的方向迈进。20结束语中国纳米项目首席专家张立德：纳米材料的

8、应用与开发，提供了一个千载难逢的大好时机，机不可失，时不再来。我们