毕业论文（设计）纳米材料之综述

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1、纳米材料之综述扌商要：概述了纳米科技的内涵、纳米材料的特性、表征技术、制备及其应用。并结合国内外对纳米材料的应用情况，概述了其研究进展。关键词:纳米科技，纳米材料特性，表征，制备，研究进展ReviewofnanometermaterialsAbstract:Theconceptofnanotechnologyandthestrangecharacteristic,characterization,preparationandapplicationofnanomaterialsaresummarized.Itsdevelopmentisprospectedbasedonthesitu

2、ationathomeandabroad.Keywords:nanotechnology,characteristic,characterization,preparation,application引言：纳米科技是20世纪80年代末、90年代初逐步发展起来的新兴学科领域，它是在纳米尺度（0.lrnn-lOOrnn）上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米材料是指晶粒和晶界等显微结构能到达纳米级尺度水平的材料，而纳米粒子是加工和制造纳米材料的原料。由于材料的超细化，其表面的电子结构和晶体结构发生变化,产生了表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧

3、道效应，从而使得纳米材料在磁性、非线性光学、光发射、光吸收、光电导、导热性、催化、化学活性、敏感特性、电学即力学方面表现出独特的性能，并在这些领域得到很好的应用。纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素。因此在原子尺度和纳米尺度对纳米材料进行表征是非常重要的。纳米材料的表征方法很多，发展也很快，而且往往需要多种表征技术相结合，才能得到可靠的信息，这大大地推动了纳米材料科学的发展。纳米材料的表征主要包括：（1）化学成分；（2）纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构；⑶纳米粒子的表面分析。纳米材料的制备在当前材料科学研究屮占据极为重要的位置，新的材料制备工艺和过

4、程的研究对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。制备出清洁、成分可控、高密度（不含微孔隙）的粒度均匀的纳米材料是制备合成工艺研究的目标。从Gleiter等（1951）⑴首次应用惰性气体凝聚（IGC）结合原位冷压成型法（In-situCom-Paction）在实验室制备出纳米晶体样品以来，又提出和发展了机械研磨法,非晶态晶化法，电沉积法等许多种制备方法。对纳米材料的制备方法目前主要有三种分类方法。第一种是根据制备原料状态分为固体法、液体法及气体法。笫二种按反应物状态分干法和湿法。第三种为物理法和化学法两大类。其中物理法包括惰性气体蒸发法、爆炸法、严重塑性变形法、激光束法、机械合金化

5、法等;化学法包括气相燃烧合成法、溶胶-凝胶法、有机液相合成法等。1纳米科技的内涵⑵纳米科技的内涵主要包括：（1）纳米级颗粒的制备技术及由此引起的材料性能的改变：（2）将物质通过超精细加工，逐渐缩小到纳米级尺寸，即“自上而下”（TopDown）的加工技术；⑶从单个原子、分子出发来构建特殊的结构，制造具有所需功能的器件或装置。即“自下而上”（BottomUp）的加工技术；（4）仿制生物体系的纳米结构，利用生物的自识别、自组织、自复制的功能制造特定的纳米产品。即从生命科技的角度完成这种“自上而下”的技术路线。2纳米材料的特性⑶（1）光学特性。主要表现在宽频带强吸收、蓝移和特异发光现象。例

6、如：各种金属的纳米微粒儿乎都是黑色（由于对可见光的低反射率、强吸收率所致）；灰色的半导体硅，颗粒小到4-6側就会发出淡淡的红光；（2）电学特性。主要表现为超导电性、介电和压电特性。例如:金屈银是优异的良导体，而10^15nm的银微粒电阻突然升高己失去常规金属的特征，变成非导体；（3）磁学特性。10~15nm的铁磁金属微粒矫顽力比相同的宏观材料大1000倍，而当颗粒尺寸小于10nm时矫顽力为零，表现为超顺磁性:纳米磁性金属的磁化率是宏状态下的20倍，而饱和磁矩是宏观状态卜的1/2;（4）扩散及烧结特性。主要表现为扩散率的提高和烧结温度的降低。例如:金的熔点为1063°C,其颗粒小到2

7、nm以下时熔点仅为327°C:银的熔点为960°C,其纳米颗粒的熔点低于100°C;常规氧化铝烧结温度在1700^1800°C,而纳米氧化铝可在1150~1400°C烧结，致密度可达99%以上；（5）热学特性。主要表现为比热容、热膨胀系数的变化。例如:纳米金属Cu的比热容是传统纯Cu的2倍:纳米固体Pd的热膨胀比传统Pd材料提高1倍:纳米Ag作为稀释致冷机的热交换器效率比传统材料高30%；（6）力学特性。主要表现为强度、硬度、韧性的变化。例如:碳纳米管（一种长度和直径