纳米材料的制备、表征与应用

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1、一、纳米材料的简介二、纳米材料的制备三、纳米材料的表征四、纳米材料的应用五、结束语纳米材料的制备、表征及其应用人高20亿纳米100万纳米针头红血球分子及DNA1千纳米1纳米0.1纳米氢原子Earth1.2x107mInGreek,“nano”meansdwarf纳米是一个长度计量单位，1纳米=10-9米。什么是纳米(nanometer)？原子分子原子团簇纳米粒子纳米材料宏观物体微观宏观什么是纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米粉末纳米纤维（管）纳米膜纳米块纳米材

2、料的分类按结构零维一维二维三维纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。纳米铁粉纳米铜粉纳米铝粉纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。二氧化钛纳米纤维的电子显微镜照片纳米纤维电镜照片纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。纳米块：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。纳米微粒的四大效应（1）表面效应（2）量子尺寸效应（3）小尺寸效应（4）宏观量子隧道效应（1）表面效应是指纳米粒子表面原

3、子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。Relationshipbetweentheratioofthesurfaceatomstowholeatomsandparticlesize尺寸小表面大活性高金属的纳米粒子在空气中会燃烧无机材料的纳米粒子暴露在大气中会吸附气体并与气体进行反应（2）量子尺寸效应当粒子尺寸极小时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级的现象。（3）小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、

4、磁（强磁状态向超顺磁状态转变）、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。纳米科技的科学意义（1）纳米科技将促使人类认知的革命;（2）纳米科技将引发一场新的工业革命;（3）纳米科技是一门综合性的交叉学科.师昌绪院士为国家自然科学基金资助纳米科技研究成果展览题词NanofibresNanobelt/nanoribbonZnOSCIENCEVOL2919MARCH2001ZnOMaterialsLetters59(2005)1696–1700Nanopeapodhigh-resolution,low-temperaturesc

5、anningtunnelingmicroscope(STM)(Science----1February2002)NanoringsJACS2005Nano-flowers中科院物理所先进材料与结构分析实验室李超荣副研究员、张晓娜、表面物理国家重点实验室曹则贤研究员通过应力自组装在无机体系Ag/SiOx微米级的内核/壳层结构上成功地获得了三角格子铺排和斐波纳契数花样。研究内容以Report形式于2005年8月5日发表在Science上。文章发表后在国际上引起了强烈的反响。Nanotechweb和ORFONScience网站当天就分别以“应变的微结构形成类植物花样”和“微观世界的花朵”作了长

6、篇介绍。纳米微粒的制备方法分类：根据是否发生化学反应，纳米微粒的制备方法通常分为两大类：物理方法和化学方法。根据制备状态的不同，制备纳米微粒的方法可以分为气相法、液相法和固相法等;按反应物状态分为干法和湿法。大部分方法具有粒径均匀，粒度可控，操作简单等优点；有的也存在可生产材料范围较窄，反应条件较苛刻，如高温高压、真空等缺点。纳米微粒的制备纳米粒子制备方法物理法化学法粉碎法构筑法沉淀法水热法溶胶－凝胶法冷冻干燥法喷雾法干式粉碎湿式粉碎气体冷凝法溅射法氢电弧等离子体法共沉淀法均相沉淀法水解沉淀法纳米粒子制备方法分类气相反应法液相反应法气相分解法气相合成法气－固反应法其它方法(如球磨法)纳米

7、粒子制备方法气相法液相法沉淀法水热法溶胶－凝胶法冷冻干燥法喷雾法气体冷凝法氢电弧等离子体法溅射法真空沉积法加热蒸发法混合等离子体法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法纳米粒子制备方法分类固相法粉碎法干式粉碎湿式粉碎化学气相反应法气相分解法气相合成法气－固反应法物理气相法热分解法其它方法固相反应法物理方法－粉碎法几种典型的粉碎技术：球磨、振动球磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨一般的粉碎作用力都是几种力的组合，大物块被粉碎成纳米