纳米材料复习2

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1、本课程的目的：本课程为化学、化工学科木科生的专业选修课，也可作为物理、材料科学等与此相关专业的选修课。纳米材料学是一门迅速发展屮的高度交义的综合性学科，主要研究纳米材料与纳米结构的化学合成，结构分析与表征，及:其特殊的物理化学性能。通过本课程的学习，掌握纳米材料的基本内容，为以后从事相关领域内的研究打下基础。纳米材料学定义：在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米科学技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学是科学发展到一定程度吋的必然阶段。它不是传统意义上的属于科学的一个学科或分支。彖科学是有多学科组成

2、一样，纳米科学也是有多学科组成的。多学科是纳米科学的“天赋”。在研究中耍充份利用这一特点。纳米材料学的内涵：纳米电子学、纳米加工学和纳米生物注就是这座人厦那金碧辉煌的屋顶,是衡量一个国家纳米科技发展水平的标志。纳米材料学和纳米测量学是这座大厦的支柱，这两个领域的发展水平直接关系到纳米技术各个领域的发展。而纳米体系物理学、纳米化学和纳米力学是这座大厦的基础纳米材料的分类：按维数划分：零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米微粒、量子点、原子团簇等；一维：指在空间中有二维尺度处于纳米尺度，如纳米线（量子线）、纳米棒、纳米管等；二维：指在空间中有

3、一维处于纳米尺度，如超薄膜。按组成分：金属纳米材料、半导体纳米材料、有机和高分子纳米材料、无机纳米材料、复合纳米材料等如果按形状，纳米材料可以分为纳米颗粒和粉体、纳米管、纳米线、纳来带、纳米片、纳米薄膜、介孔基本单元：团簇（团簇是各种物质由原子、分子向大块物质转变的过渡状态，或者说，团簇代表了凝聚态物质的初始状态，是介于原子、分子与宏观固休Z间的物质结构的新层次，有时被称为物质的“第五态”）纳米粒子・一维纳米材料•纳米孔洞•量子阱、量子线、量子点由纳米基本单元构筑的纳米材料：纳米固休，纳米复合材料，纳米结构休系。纳米相材料的结构特点：含有人量

4、的晶界、相界或位错等缺陷，界面上的原子所占比例非常高（缺陷区院子的体积分数可与晶体内原子的体积分数相比拟），边界区域屮了晶格错配，形成远离平衡的结构。团簇的分类：一元原子团簇。二元团簇多元团簇，原子簇化合物团粗的性质及用途：团簇的物理和化学性质随所禽原子数目而变化，其许多性质既不同于单个原子、分子，也不同于人块固体，例如幻数和壳结构、量子尺寸效应、表面效应和库伦爆炸等团簇在量子点激光、单电子晶体管、尤其作为构造结构单元研制新材料有广阔的应用前景。争相胚胎学以其特殊的方式说明牛物学规律一样，团簇研究有助丁•我们认识凝聚物质的某些性质和规律。一维

5、纳米材料包括：纳米线、纳米棒、纳米管CdSc分形结构与纳米林：利用亚硒酸盐提供高活性Sc,氨水为络合剂调节成核与牛反速度IUPAC定义：多孑L材料Porousmaterial<2nm微孑Lmicropore~2-5Onm介孔mesopore>50nm大孑Lmacropore纳米复合材料：0-0复合：不同成分，不同相或不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体0-3复合：把纳米粒子分散到常规的三维固体中0-2复合：把纳米粒子分散到二维薄膜材料中介孔复合体：把纳米粒子填充到介孔材料的介孔Z中纳米结构体系：纳米结构乂称为纳米组装材料体系或者称为纳米尺度的

6、图案材料。纳米结构指的是以纳米尺度的物质单元为皋础，按一定规律构筑或营造的一种新体系，它包括一维、二维和三维体系，如纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。基本单元包括纳米颗粒,团簇、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞筹。研究的特点更强调人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特性。美国加利福尼亚大学洛伦兹伯克力国家实验室的科学家在《自然》杂志上发农论文，指出纳米尺度的图案材料是现代材料化学和物理学的重要前沿课题。可见，纳米结构的组装体系很可能成为纳米材料研究的前沿主导方向。纳米结构的特性与意义：从基础研

7、究角度：把人们对纳米材料基本物理效应的认识不断引向深入。把纳米材料的基本单元分离开来，使研究单个单元的行为、特性成为可能；有利于认识单元间的耦合效应，出现新现象、新规律，建立新原理。从性能与应用的角度：纳米结构综合了物质本征特性、纳米尺度效应、组合引起的新功能筹多项效应，可能具有一般纳米材料所不具备的特殊性能。通过多单元或组合方式的调控，可能最终实现对纳米结构各方面宏观性能的控制。纳米微粒的基本效应：表而效应，小尺寸效应，量子限域效应，量子隧道效应。纳米材料的农而效应是指纳米粒子的表而原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增人后所引起的性质上

8、的变化。当超细微粒的尺寸，与光波的波长，徳布罗意波长等物理尺寸相当或更小时，晶体物理周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米颗粒的微粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、