第三章_纳米技术的应用及其前景

《第三章_纳米技术的应用及其前景》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章纳米技术的应用及其前景3-1纳米技术在阳瓷领域方面的应用3.2纳米技术在微电子学上的应用3・3纳米技术在生物工程上的应用3・4纳米技术在光电领域的应用3.5纳米技术在化工领域的应用3.6纳米技术在医学上的应用3.7纳米技术在分子组装方面的应用3.8納米技术在其它方面的应用3.9纳米材料及其光学特性3・1纳米技术在陶瓷领域方面的应用幽瓷材料作为材料的三大支柱之一，伍日常生活及工业生产中起看举足轻18的作用。但是，山于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、強度较差.因而使其应用受到了较大的限制。葩着纳米技术的广泛

2、应用.站米陶瓷随Z产生.希望以此来克服陶瓷材料的脆性.便陶礎具有猱金屈谓的柔韧性和可加工性。英国材料学家Cahn拆出纳米酣瓷是解决附瓷脆性的战略途径“所谓纳米陶瓷，是指显渕结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，也就是说品粒尺寸、品界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米址级的水平上。要制备纳米陶瓷，这就需要解决：粉体尺寸形貌和粒径分布的控制，团聚体的控制和分敖。块体形态、峽陷、粗瓏度以及成分的控制。Gloitorlltflh如果名晶陶瓷是由大小为几个纳米的品粒组成.则能够在低淋下变为延性的.能够发生10於

3、的范性形变“并且发现.纳米TiO：陶瓷材料在室温下具有优良的韧性，在1S0C经受驾曲而不产生裂纹。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问題.从而控制陶瓷晶粒尺寸（E50nm以下的纳米陆瓷，则它将具有的商硬度、高韧件、低温超驳性、易加工等传统期瓷无与伦比的优点。上海硅酸盐研究所在纳米期瓷的制备方面起步较早,他们研呢发现，纳米3Y-TZP幽瓷（lOOnm左右）圧经室温循环拉伸试验后，任纳米3Y-TZP样品的断口区域发生了局部趙塑性形变，形变量髙达380%,并从淅【1侧面观察到了大虽

4、通常出现任金屈断口的滑移线。Tatsuki人对制得的AlA-SiC纳米貝相陶遼进行拉伸埔变实验.结果发现伴随晶界的滑移•A1Q晶界处的纳米SiC粒了发生旋转并嵌入A1口晶粒之中.从而增强了晶界淸动的阳力.也即捉高了AlA-SiC纳米复相陶瓷的嫦变能力。虽然纳米陶瓷还冇许$关键技术需要解决，但其优良的室温和高温力学件能、抗弯强度、断裂韧性，使贯在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并任许多超髙温.強腐蚀笄苛刻的环境下超着其他材料不可樓代的作用，具有广阔的应用前杲。3.2纳米技术在微电子学

5、上的应用纳米电子学是纳米技术的巫要组成部分，其主要思想是基于纳米粒子的尿了效应来设计并制备纳米尿了器件，它包折纳米有序（无序〉阵列体系、纳米微粒与微孔固体组装体系、纳米超结构组装体系。纳米电子学的最终II标是将集成电路进一步减小，研制出由单原子或8分子构成的在室温能使用的齐种器件。目前.利用纳米电子学己经研制成功各种纳米器件。单电子品体管.红.绿、蓝三基色可调谐的纳米发光二极菅以及利用纳*丝、巨磁阴效应制成的超融直场探测器匕经问世.并且，具有奇特性能的碳纳米筲的研制成功.为纳米电子学的发展起到了关谜的作用

6、.碟纳氷管是山石壊碳原子层卷曲而成，径向尺层控制在100nm以下。电了在碳纳米管的运动在径向上受到限制，我现出典型的皐了限制效应，而在轴向上则不受任何限制。以碳纳米管为棋了来制备•维半导体城子材料，并不是凭空役想，清华大学的范导善教投利用碳纳米管，将气相反应限制在纳米管内进行，从而生长出半导休纳米线。他们将Si-SiO.itt合粉体置于石英管中的H闻底部•加热并通入N：oSiO：气体与2在碳纳米管中反应生长出SiN纳米线，其径向尺寸为4、40叭刃外.在1997年•他们还制备出了GaN纳米线。1998年该科

7、研组与芙国斯坦福大学合作.在国际上首次实现硅衬底上濮纳米管阵列的自组织生长.它将大大推边磯纳米管任场发帅平面显示方面的应用"其独特的电学性能使破纳来管可用于大规模集成电珞•超导线材等领域“早在1989年，IBH公司的科学家就已经利用隧遜扫描显微鏡上的探针，成功地移动了猱腹子，并利用它拼成了1BH三个字母°日本的Hitachi公可成功研创出单个电子晶体管，它通过控制单个电子运动状态宠成待定功能，即一个电子就足一个具有多功能的器件。另外，口本的NEC研究所已经拥有制作lOOrnn以下的粘细就子线结构技术.并在

8、GaAs衬底上.成功制作了具有开关功能的就子点阵列。目前.英国己研制成功尺寸只有4nm具有开关持件的纳米器件•由激光驱动.并且开.关速度很快.美国戚斯康星大学已制造出可容纳单个电子的堡子点。在•个件尖上可容纳这样的堡子点儿十亿个。利用塑子点可制成体积小、耗能少的单电子器件，在微电子和光电子领域将获得广泛应用。此外.若能将儿十亿个虽子点连结起來，毎个金子点的功能相当于大脑中的神经细赵再納合MENS（微电子机械系统）方法,它将为研